Fermentation
von lateinisch: fermentare - gären
Synonym: Gärung
Englisch: fermentation
Definition
Die Fermentation bezeichnet die Umwandlung von organischem Material durch Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze oder auch Einzeller bzw. deren Enzyme.
Terminologie
Man unterscheidet verschiedene Formen der Gärung.
Nach Pasteur wird die Fermentation als eine Verstoffwechselung ohne Zufuhr von Sauerstoff, also eine anaerobe Verstoffwechselung, bezeichnet. Heutzutage ist dies aber überholt.
Fermentation und Gärung müssen voneinander abgegrenzt werden. Sie werden zwar synonym verwendet und definieren gleiche Vorgänge, umfassen aber verschiedene Teile oder nur bestimmte Abschnitte. Auch der volksmündliche Gebrauch ist verschieden. In der deutschen Sprache wird der Begriff Fermentation in mindestens 3 verschiedenen Bezügen verwendet:
- Gärung in der neueren Bedeutung als biotischer Energiestoffwechsel ohne Einbeziehung von Sauerstoff
- Veränderungen biotischen Rohmaterials, eingeleitet zur Herstellung bestimmter Produkte siehe auch: Bioreaktor).
- Biotechnologisch gesteuerte Vorgänge, unabhängig davon, ob sie mit oder ohne Sauerstoff ablaufen.
Im naturwissenschaftlichen Sinne ist Gärung der mikrobielle Abbau organischer Stoffe ohne Einbeziehung von externen Elektronenakzeptoren wie beispielsweise Sauerstoff (O2) zum Zweck der Energiegewinnung.
Die Fermentation im wirtschaftlich-wissenschaftlichen Sinne ist die biologische Verwertung von biologischem Material durch Mikroorganismen.
Arten
Biologische Bedeutung
Milchsäuregärung als wichtigste Gärungsform hilft Mikroorganismen, bei Abwesenheit von Sauerstoff Energie in Form von ATP zu gewinnen. Hierbei wird das Pyruvat aus der Glykolyse nicht weiter zu Acetyl-CoA umgesetzt, um in den Citratzyklus und die Atmungskette einzugehen. Stattdessen wird Puyruvat zu Lactat reduziert. Dadurch kommt zur schnellen Umsetzung von Glukose und zur Synthese von ATP. Dieser Stoffwechselweg hilft Organismen für eine kurze Zeit ohne Sauerstoff auszukommen (Anaerobe, fakultativ anaerobe Bakterien).
Lebewesen, die zur Energigewinnung primär Gärung betreiben, nennt man primäre Gärer (z.B Hefezellen, Saccharomyces cerevisiae). Lebewesen, die wiederum Produkte von primären Gärern wiederverwenden und zu Kohlendioxid, Acetat oder Wasserstoff abbauen, werden als sekundäre Gärer bezeichnet.
Vorkommen
- Milchsäuregärung: Muskel, anaerobe Glykolyse (Azidosegefahr), Käseherstellung
- Essigsäuregärung: Acetobacteriaceae, Gewinnung von Speiseessig
- Alkoholische Gärung: Hefezellen
Anwendung
- Bierherstellung: Ethanolgewinnung durch Hefe
- Biotechnologie
- Biogasherstellung
- Biodieselgewinnung
- Kaffeefermentierung