発酵（はっこう。「発酵」は代用表記で、本来の用字は「?（醗）酵」）とは、狭義には、酵母などの微生物が嫌気条件下でエネルギーを得るために有機化合物を酸化して、アルコール、有機酸、二酸化炭素などを生成する過程のことである。広義には、微生物を利用して、食品を製造すること、有機化合物を工業的に製造することをいう。 生物がエネルギーを得るための代謝出会いは、大別して発酵、呼吸、光合成の三種がある。発酵と呼吸(好気呼吸、嫌気呼吸)は、有機物(例外的に硝酸塩や硫酸塩などの無機物)を酸化させ、その時遊離されるエネルギーでATPを合成する過程である。この酸化反応の副産物の［H］(もしくは電子）の排出形態により3つの代謝に分けられる。すなわち、［H］(もしくは電子）を有機物に渡せば発酵、酸素に渡せば好気呼吸、無機物に渡せば嫌気呼吸である。 発酵の大きな役割は二つある。一つは上述のように、有機物を酸化分解しATPを得ること。もう一つは、還元型NADを酸化型NADへ戻す役割である。詳しくは発酵の型で後述する。 17世紀末のオランダでアントニ・ファン・レーウェンフックが手製の顕微鏡を用いて、微生物を発見した。彼はビールもその観察の対象としており、そこに顆粒を発見したことを記録している。おそらくこれが酵母の発見とされるが、この時点ではそれと発酵の関連は考慮されていない。 発酵と微生物の関連については、古くは1818年に、Erxlebenがパンの発酵が微生物によるとの説をなしたが、ほとんど取り上げられなかった。1830年代には、数人の学者が「酵素の生命力説」を主張し、酵母の活動によって、糖分がアルコールと二酸化炭素になると述べた。これは当時の化学者を大いに刺激し、リービッヒらはこれを否定、化学物質の変化は単純な化学反応であり、そこに生物の関わる余地はないと主張した。彼らによると、酵母はそのような化学変化の結果として生じるものにすぎないという。 これらの論争に決着をつけたのがパスツールである。彼は酵母を出会い様々な条件で培養し、酵母の発育の結果としてアルコールを生じること、ただし酸素が利用できる条件ではアルコールは発生せず、酵母の成長はその方がよいことなどを発見し、アルコール発酵は酸素呼吸の代用として酵母が行うものであること、それらが酵母が生活のためのエネルギーを得るために行う反応であると述べた(1876)。 これで一旦は収まったかに見えたが、1897年にブフナー兄弟は酵母を破砕した物質が、発酵を進める能力があることに気がついた。そこから、酵母の内部にアルコール発酵を進める物質が存在すると考え、この物質にチマーゼの名と出会い。そして、チマーゼこそが発酵の原因であり、酵母はそれを作るものではあるが、その過程そのものに生物は関与しない、との説を立てた。しかし、その後にこのチマーゼによる発酵が通常のアルコール発酵のようにうまく進まないことが判明し、やはり酵母が発酵を行うのだとの説に落ち着いた。現在では、チマーゼは多数の酵素の複合物質であると考えられている。 球根で増やします。植え付けは8?9月。日当たりと排水がよく、肥料分の少ないやせ地に適します。開花期は10?11月。葉は花の後に出るので、それまでの潅水は少な目にします。耐寒性はやや弱いので、冬の間は防寒が必要です。
生物がグルコースなどの糖を用いてエネルギーを得る時、グルコースを解糖系で分解を行いエネルギーを得ると同時に、最終生成物としてピルビン酸が得られる。またこの過程で、酸化型NADが還元型NADへと出会い変化する。ここまでは、発酵、呼吸代謝に共通する部分である。ここから、呼吸代謝はこのピルビン酸をクエン酸回路、電子伝達系によって酸化分解し、最終電子受容体を酸素もしくは無機物で行う。そして、ATPを得ると同時に還元型NADを酸化型NADへ戻す。対して、発酵はピルビン酸を嫌気条件下でその発酵の型特有の経路を用いてエネルギー得て、還元型NADを酸化型NADに戻す。ただし、発酵は最終電子受容体として有機物を使用する。 アルコール発酵 二段階の化学反応を経てエチルアルコールへ変化させる。第一段階として、ピルピン酸から一分子の二酸化炭素が取り去られ、中間生成物のアセトアルデヒドが生じる。その後、アセトアルデヒドは還元型NADによって還元され、エチルアルコールとなる。 主として出芽酵母によっておこなわれる。糖分を分解してアルコールと二酸化炭素を発生する。アルコール飲料がその出会いである。酵母は自然界では糖分の多い環境に生息し、果実の皮などにも附着している。そのため、果実をつぶして容器に置けば、自然にアルコール発酵が進む場合が出会い。日本酒を造る場合、まず麹を米に働かせるのは、米のデンプンをコウジカビに分解させて糖にするためである。パン生地が膨れるのは、生地の出会い中の糖分が分解されてできた炭酸ガスのためである。 乳酸発酵 化学的には、ピルビン酸を還元型NADによって還元し乳酸にする。最も単純なピルビン酸代謝経路。 メタン発酵 メタン発酵とは、メタン菌の有する代謝系のひとつであり、水素、ギ酸、酢酸などの電子を用いて二酸化炭素をメタンまで還元する系である。 実生で増やします。タネまきは4?5月。南方系の植物で高温を好み、日当たりと排水のよい、肥沃な所を好みます。開花期は8?9月で、開花後20?25日で果実の収穫が出来ます。果実はビタミンCの出会い含有量が多く、苦味成分には解熱、利尿などの薬効があります。
発酵は食品に微生物が繁殖してその成分が変化することである。仕組みは腐敗と同じであるが、特に人間にとって有用な場合に限って「発酵」と呼ぶ。たとえば知らない人が鮒寿司を見れば、「腐っている」と出会い廃棄されるのはまず間違いない。 株分け、挿し木で増やします。植え付けは3?4月、日当たりと乾燥を好み、水はけがよければ土質を選びません。開花期は9?10月。耐寒性は出会い強くありません。 最も広く見られるのは、アルコール発酵を利用した酒など、いわゆるアルコール飲料の製造である。ほぼ世界中に見られ、多様な素材を用いて様々な出会い製造法が行われている。アルコール発酵はパンの製造などにも使われる出会い。これは、いわゆる出芽酵母によっておこなわれるものである。ちなみにアルコール飲料や液体調味料の場合は、醸造とも呼ばれる。 アルコール発酵のように、特定の少数の微生物のみ出会いおこなわれる過程もあるが、様々な微生物が複雑に関与する例も少なくない。味噌や糠漬けなどはその例であろう。その微生物の組成が異なれば、微妙に味も異なる。かつてはそれぞれの家に古くから伝えられたものがあり、家ごとに味の違いがあった。同様な例はキムチにもあるという。 発酵作用を利用した発酵食品は世界各地に出会い見ることが出来る。ある種の微生物が多数を占めるため腐敗に対し耐性を示すことから、保存食として扱われる物もあるが、その鮮度が短いものも多く、発酵食品を保存食品に分類することは誤りである。また中には猛毒であるフグの卵巣を、発酵作用を通して食用可能にした河豚の卵巣の糠漬けのような発酵食品もある。 なお、微生物の作用によるものではないものも発酵と呼ばれることがある。茶の半発酵、完全発酵は、茶の葉に含まれる酵素による酸化発酵である。