乳酸发酵与酒精发酵

为什么是这样

微生物在无氧条件下分解有机物、获得 ATP 的过程叫发酵（発酵）。乳酸发酵（乳酸発酵）由乳酸菌进行：葡萄糖经解糖系变成丙酮酸，丙酮酸再接受 NADH 的氢被还原成乳酸。酒精发酵（アルコール発酵）由酵母（酵母）进行：丙酮酸先脱去 CO₂ 变成乙醛（アセトアルデヒド），乙醛再被 NADH 还原成乙醇。

丙酮酸之后的这一步不产生 ATP，它的意义在于把解糖系生成的 NADH 重新氧化成 NAD⁺。没有氧时电子传递系无法接收电子，NAD⁺ 只能靠这一步再生；否则 NAD⁺ 用完，解糖系也会停下。动物肌肉在剧烈运动、氧供应不足时，也走与乳酸发酵相同的路径生成乳酸，这在动物中叫解糖（解糖）。

酵母有氧时能进行呼吸，缺氧时进行酒精发酵；乳酸菌则主要进行乳酸发酵。人类利用发酵制作食品：乳酸发酵用于酸奶、泡菜，酒精发酵用于酒类和面包——面团鼓起正是酒精发酵放出的 CO₂。

定量表达

两个总式：乳酸发酵 C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₆O₃，酒精发酵 C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂，每分子葡萄糖都净得 2 ATP。按呼吸最多 38 ATP 计，分解同样多的葡萄糖，发酵得到的 ATP 只有呼吸的 1/19。乳酸发酵不放出 CO₂；酒精发酵每分子葡萄糖放出 2 分子 CO₂，且不消耗 O₂。

酵母同时进行呼吸和酒精发酵时，可以用气体量分配葡萄糖。设吸收 O₂ a mol、放出 CO₂ b mol：呼吸的 RQ 为 1，所以呼吸放出的 CO₂ 也是 a mol，消耗葡萄糖 a⁄6 mol；其余 b−a mol CO₂ 来自发酵，消耗葡萄糖 (b−a)⁄2 mol。