Organik besin maddelerinin oksijen kullanılmadan yıkılarak enerjinin üretilmesine fermantasyon denir. Bazı bakterilerin haricindeki her canlı hücre glikoz başta olmak üzere organik bileşikleri parçalayarak, bağlarındaki kimyasal enerjiyi ATP’ ye aktarır. ATP’ nin bağlarındaki de kimyasal enerjidir; ancak kimyasal reaksiyonlar için gerekli enerjiyi ATP’ den sağlamak çok daha kolaydır. Fermantasyon, hücrenin sitoplazmasında gerçekleşir. Fermantasyon sonunda meydana gelen ürünler canlıdan canlıya değişir. Oksijensiz enerji üretimi; bakterilerin büyük bölümünde, maya mantarlarında, omurgalıların çizgili kas hücrelerinde ve bazı tohumlarda gerçekleşir. Fermantasyon iki kademede gerçekleşir; bunlar glikoliz safhası ve son ürün oluşumudur. Glikoliz safhası, oksijenli solunumun glikoliz safhası ile aynıdır. Son ürün safhası ise iki şekildedir:
Alkol Fermantasyonu: Bira mayası başta olmak üzere maya mantarlarında ve şarap bakterilerinde gerçekleşir.
Laktik asit fermantasyonu: Omurgalıların çizgili kasları ile yoğurt bakterilerinde görülür.
Enerji Üretimi
Glikoliz, anaerobik şartlarda Adenozin trifosfat ATP’nin tek kaynağıdır. Fermantasyon ürünleri tamamen oksitlenmemiş olduklarından kimyasal enerji barındırırlar. Ancak, oksijenin veya başka daha yükseltgenmiş elektron alıcılarının yokluğunda bunlar daha fazla metabolize olamadıklarından hücre için artık üründürler. Bu yüzden fermantasyon yoluyla ATP üretimi, pirüvatın karbon dioksite kadar tamamen yükseltgendiği oksidatif fermantasyona kıyasla daha az verimlidir. Fermantasyonda glikoz başına iki ATP molekülü üretilmesine karşın, aerobik solunumda bu rakam net 38 ATP dir. Enerji randımanı düşük olsa da, oksijen eksikliğinde yaşama olanağı sağladığından dolayı fermantasyon pek çok canlıya bir avantaj sağlar.
Fermantasyon terimi biyokimyada oksijen yokluğunda enerji üreten reaksiyonlar için kullanılmasına karşın, gıda sanayisinde daha genel bir anlam taşır, mikroorganizmaların oksijen varlığında yaptığı parçalama reaksiyonlarını da kapsar (sirke fermantasyonu gibi). Biyoteknolojide bu terim daha da genel kullanılır ve büyük tanklarda büyütülen mikroorganizmalara yaptırılan her türlü üretime (proteinler dahil) fermantasyon denir.