Alkoholifermantaatio

Alkoholifermantaatio on anaerobinen hiilihydraattien muuntaminen etanoliksi ja hiilidioksidiksi mikroorganismien toimesta. Tyypillisesti sokerit, kuten glukoosi ja fruktoosi, pilkkoutuvat glycolyysin kautta pyruvaatiksi, jonka jälkeen entsyymit muuntavat sen acetaldehydiksi ja lopulta etanoliksi. Samalla NADH pelkistyy takaisin NAD+, jolloin solulle syntyy pienikokoinen energia ja säilyy redoksitasapaino. Yksittäinen glukoosi tuottaa max. kaksia etanolia ja kahta hiilidioksidia sekä noin kaksi ATP:tä.

Pääasiallisia toimijoita ovat hiivasuvut, erityisesti Saccharomyces cerevisiae, mutta myös muunlaiset hiivat sekä joitakin bakteeriryhmiä. Prosessi tapahtuu vähähappisissa tai hapettomissa oloissa, lämpötiloissa noin 15–30 °C sekä pH-alueella noin 4–6. Hiivan ravinteet, kuten typpi, vitamiinit ja sinkki, sekä sokerin laatu vaikuttavat käymisnopeuteen ja lopullisiin tuotteisiin. Etanolin toleranssi ja sokerinamalla voimakkuus rajoittavat lopullista pitoisuutta, ja korkeammat etanolipitoisuudet voivat estää käymisen.

Käytännön sovellukset ovat maanlaajuinen alkoholin, oluen, viinin ja leivän valmistus. Bioetanolituotanto polttoainekäyttöön on laajentanut alkoholifermantaatio-prosessin kaupallista roolia. Prosessi on myös tutkimuksen kohteena, kun pyritään parantamaan tuottavuutta, kestävyyttä ja etanolinkestoa uusilla hiivakannoilla ja käymisolosuhteilla.