Sự lên men theo nghĩa rộng là quá trình trao đổi chất qua đó các chất hữu cơ mà trước tiên là đường bị biến đổi dưới tác dụng của các enzyme của vi sinh vật.
Từ năm 1803 L.J.thenard chứng minh rằng nấm men là nguyên nhân trực tiếp của quá trình lên men rượu. đến năm 1810 được Gay- lussac viết thành phương trình là:
C6H12O6 = 2C2H50H + 2 CO2
L.Pasteur là nhà Bác học Pháp đã có nhiều công trình nghiên cứu về nấm men và sự lên men rượu. Năm 1857 Pasteur đã chỉ ra rằng: “sự phân giải đường thành rượu và CO2 là sự hô hấp của nấm men trong điều kiện yếm khí”. Tuy vậy thời đó Pasteur đã có những quan điểm sai lầm “ sự lên men chỉ xảy ra trong tế bào men sống” về sau Buchner đã nghiên cứu bổ sung hoàn chỉnh bản chất quá trình lên men rượu qua thí nghiệm lên men rượu dịch nghiền tế bào nấm men ông đã đưa ra kết luận chính xác như sau về sự lên men rượu: “sự lên men rượu là sự phân giải các chất đường thành rượu và CO2 dưới tác dụng của các chất do nấm men tiết ra”
Các phản ứng hóa sinh trong quá trình lên men là phản ứng tách và vận chuyển hidro ở dạng (H+,+e) dưới tác dụng của các enzyme dehydrogenase. Trong quá trình đó hidro được tách ra khỏi cơ chất đến chất nhận điện tử cuối cùng là chất hữu cơ. Hợp chất hữu cơ đó được khử tạo thành sản phẩm lên men rồi tích tụ lại trong môi trường dinh dưỡng. Tùy theo sản phẩm tích lũy nào chiếm ưu thế mà ta có thể lên men rượu hoặc là lên men Lactic…
Vì vậy bản chất của quá trình lên men là quá trình oxy hóa khử đó lại xảy ra trong cơ thể vi sinh vật dưới tác dụng của hệ thống enzyme, cho nên quá trình lên men còn được gọi là quá trình oxy hóa khử sinh học.[2]
Ví dụ: quá trình tạo thành ethanol trong tế bào nấm
C6H12O6 Glucose NAD
Quá trình oxy hóa NADH2
Acid pyruvic CH3-C-COOH
CH3-CHO CH3CH2OH
Acetaldehyde Quá trình khử Ethanol
1.4.1.2.Quá trình hoá học của sự lên men.
C6H12O6 Glucose CH2-O-PO3H2 CHOH CHO Phosphoglyceraldehyde (a) (b) CH2-O-PO3H2
Phosphoglyceryl CHOH Phosphoglyceric
CH2OH - H3PO4 CH3-CHO Acetaldehyde Glycerin O CH3-CH2OH Ethanol CH2OH CHOH CH2OH CH2-O-PO3H2 CHOH COOH -CO2