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発酵は、反応物の酸化還元電位を利用してアデノシン三リン酸（ATP）と有機最終生成物を生成する嫌気性代謝の一種です。 [ 1 ] [ 2 ]グルコースやその他の糖などの有機分子は異化され、その電子は他の有機分子（補因子、補酵素など）に伝達されます。[ 1 ]嫌気性解糖は、酸素供給不足や嫌気性条件のために好気呼吸がATP需要に追いつけない場合に、生物（通常は動物などの多細胞生物）で発酵が発生することを説明するために使用される関連用語です。
発酵は、人間社会のさまざまな分野で重要です。人間は13,000年前から食品の生産と保存に発酵を利用してきました。[ 3 ]発酵は、健康上の利点、独特の風味、製品の食感の向上と関連付けられています。人間と家畜も、腸内の微生物による発酵から恩恵を受けており、微生物は最終産物を放出し、それが宿主によってエネルギーとして利用されます。おそらく最もよく知られている発酵の用途は、エタノールや乳酸などの汎用化学物質を生産するための工業レベルでの使用です。エタノールはさまざまなアルコール飲料（ビール、ワイン、蒸留酒）に使用され、乳酸は乳酸に中和され、食品の保存、硬化剤、または香料として使用できます。[ 3 ]
この複雑な代謝は、多種多様な基質を利用し、300種類近くの異なる最終生成物の組み合わせを形成することができる。発酵は原核生物と真核生物の両方で起こる。新しい最終生成物や新しい発酵生物の発見は、発酵がこれまで研究されてきたよりも多様であることを示唆している。[ 4 ]
長年にわたり様々な定義が提案されてきたが、最も単純で最新の発酵の定義は「有機化合物が電子供与体と電子受容体の両方となる異化作用」である。 [ 5 ]この定義は、好気呼吸（酸素が電子受容体となる場合）や嫌気呼吸（無機物が電子受容体となる場合）と発酵を区別するものである。[ 4 ]しかし、この定義はすべての形態の発酵を網羅しているわけではない。例えば、H2を電子供与体として用いるプロピオン酸発酵や、 CO2が電子受容体として作用する酪酸発酵の第2段階などである。したがって、プロトンも電子供与体として、 CO2も電子受容体として用いられる可能性があることを認識しつつ、この定義を用いるのが最も単純である。[ 4 ]
1876年、嫌気呼吸が発見される以前、ルイ・パスツールはそれを「空気のない生命」（la vie sans air）と表現した。また、発酵は、ATPを生成する方法に基づいて定義されるのが一般的であり、これは基質レベルリン酸化のみによってATPを生成する異化作用であった。
工業発酵は、大規模な生物学的製造プロセスとして大まかに定義される別のタイプの発酵ですが、この定義は代謝の詳細よりも製造プロセスに焦点を当てています。[ 4 ]
生物は発酵を利用して、グルコースなどの外因性有機分子からATPを正味生成することができる。しかし、初期の生命体はほとんどが単細胞生物で海洋に生息しており、海洋には複雑な有機分子がそれほど高濃度で含まれていないため、発酵は初期の生命体にとって正味のエネルギー源とはならなかった。
発酵は外因性の電子受容体を必要としないため、環境条件に関係なく起こり得る。しかし、発酵の主な欠点は、発酵は比較的非効率的であり、好気呼吸ではグルコース1分子あたり32分子のATPを生成するのに対し、発酵では2～5分子のATPしか生成しないことである。[ 6 ] [ 7 ]
細菌と古細菌の 25% 以上が発酵を行う。[ 2 ] [ 8 ]系統解析によると、発酵はバチルス門の原核生物で特に一般的だが、放線菌門では最もまれである。発酵微生物は、消化管などの宿主関連生息地で最も頻繁に見られるが、堆積物、食品、その他の生息地にも見られる。細菌と古細菌の両方が発酵能力を共有しており、さまざまな有機最終産物が生成される。最も一般的な発酵産物には、乳酸、酢酸、エタノール、二酸化炭素 (CO2 )、コハク酸、水素 (H2 )、プロピオン酸、酪酸などがある。[ 9 ] [ 2 ]
ヒトでは、運動時などの健康状態と、敗血症や出血性ショックなどの疾患時に発酵経路が起こり、10秒から2分間の期間にわたってエネルギーを供給します。[ 10 ]この間、好気性代謝によって生成されるエネルギーを増強することができますが、乳酸の蓄積によって制限されます。最終的には休息が必要になります。[ 11 ]
多くの生化学反応と同様に、発酵は酵素触媒反応であり、初期基質を変化させるか、有用な副産物を生成することを目的としています。微生物によって自然発酵が行われる場合、その目的は通常、ATP、ピルビン酸、乳酸などの有用な代謝産物を得ることです。この種の発酵で使用される基質は、炭素源として機能する単純糖（炭水化物）であることが多く、この種の発酵は微生物と人間の両方によって行うことができます。[ 12 ]
発酵の基質としての食品は、食品を保存する方法であったため、発酵の最も一般的で古い人為的利用法です。これには、穀物、乳製品、米、蜂蜜、パン、ビールが含まれます。[ 13 ]この種の自然発生的な発酵は、保存効果、風味プロファイル、食感プロファイルのために人間によって利用され続けています。発酵の進歩により、特定の風味と食感プロファイルを得るために特定の微生物と基質のエンジニアリングと工業化が行われました。これは、ビールの発酵を観察すると最も明らかです。
有機化合物が発酵されると、より単純な分子に分解され、電子が放出されます。電子は酸化還元補因子に伝達され、それが今度は有機化合物に伝達されます。この過程でATPが生成され、基質レベルリン酸化またはATPシンターゼによって生成されます。[ 12 ]
グルコースが発酵されると、解糖系またはペントースリン酸経路 に入り、ピルビン酸に変換されます。ピルビン酸から、経路が分岐して多くの最終産物（例えば乳酸）が形成されます。いくつかの段階で、電子が放出され、酸化還元補因子（NADとフェレドキシン）によって受け取られます。さらに後の段階で、これらの補因子は最終受容体に電子を供与し、酸化されます。ATPも経路のいくつかの段階で生成されます。[ 6 ] [ 14 ]
酵母やその他の嫌気性微生物は、解糖経路によるグルコースの酸化によって生成されたピルビン酸をエタノールとCO 2に変換することができます。エタノール発酵では、1 分子のグルコースが 2 分子のエタノールと 2 分子の二酸化炭素(CO 2 ) に変換されます。[ 15 ] [ 16 ]パン生地を膨らませるために使用されます。二酸化炭素が気泡を形成し、生地を泡状に膨らませます。[ 17 ] [ 18 ]エタノールは、ワイン、ビール、蒸留酒などのアルコール飲料の酔いの原因物質です。[ 19 ]サトウキビ、トウモロコシ、テンサイなどの原料の発酵によって、ガソリンに添加されるエタノールが生成されます。[ 20 ]コイなどの一部の魚種では、酸素が不足しているときに (乳酸発酵とともに) エネルギー源となります。[ 21 ]
発酵前に、グルコース分子は2つのピルビン酸分子に分解されます（解糖）。この発熱反応からのエネルギーは、無機リン酸をADPに結合させてATPに変換し、NAD +をNADHに変換するために使用されます。ピルビン酸は2つのアセトアルデヒド分子に分解され、2つの二酸化炭素分子を老廃物として放出します。アセトアルデヒドはNADHからのエネルギーと水素を使用してエタノールに還元され、NADHはNAD +に酸化されてサイクルが繰り返されます。この反応は、ピルビン酸デカルボキシラーゼとアルコールデヒドロゲナーゼという酵素によって触媒されます。[ 15 ]
燃料としてのエタノールの歴史は数世紀に及び、数々の重要な出来事によって彩られています。アメリカの発明家サミュエル・モーリーは、1826年にトウモロコシを発酵させてエタノールを初めて製造しました。しかし、アメリカでエタノールが燃料として初めて使用されたのは、1850年代のカリフォルニア・ゴールドラッシュ以降のことでした。ルドルフ・ディーゼルは1895年に植物油とエタノールで動くエンジンを実演しましたが、石油系ディーゼルエンジンの普及により、エタノールは燃料としての人気を失いました。1970年代の石油危機によってエタノールへの関心が再び高まり、ブラジルはエタノールの生産と利用において主導的な役割を果たしました。アメリカでは、政府の規制により、1980年代から1990年代にかけてガソリン添加剤としてエタノールの大規模生産が始まりました。今日でも、エタノールは持続可能で再生可能な燃料源として研究が続けられており、研究者たちはその生産のための新しい技術やバイオマス資源の開発に取り組んでいます。
ピルビン酸は乳酸発酵における最終電子受容体であり、ホモ乳酸発酵（乳酸のみを生成する発酵）は最も単純なタイプの発酵である。解糖系由来のピルビン酸[ 22 ]は単純な酸化還元反応を経て乳酸を生成する[ 23 ] [ 24 ]。全体として、1分子のグルコース（または任意の6炭糖）は2分子の乳酸に変換される。
これは、動物の筋肉が血液が酸素を供給できるよりも速くエネルギーを必要とするときに起こります。（哺乳類では、乳酸は肝臓でコリ回路を使用してグルコースに変換されます。）また、一部の種類の細菌（乳酸菌など）や一部の真菌にも存在します。これは、ヨーグルトで乳糖を乳酸に変換し、酸味を与える細菌の種類です。これらの乳酸菌は、最終生成物が主に乳酸であるホモ乳酸発酵、または一部の乳酸がさらにエタノールと二酸化炭素[ 23 ]（ホスホケトラーゼ経路を介して）、酢酸、またはその他の代謝産物に代謝されるヘテロ乳酸発酵のいずれかを行うことができます。
乳糖が発酵される場合（ヨーグルトやチーズなど）、まずグルコースとガラクトース（どちらも原子式が同じ6炭糖）に変換されます。
ヘテロラクティック発酵は、ある意味で乳酸発酵と他のタイプの発酵（例えばアルコール発酵）の中間に位置する。乳酸をさらに別のものに変換する理由としては、以下のようなものがある。
水素ガスは、NADH からNAD + を再生する方法として、多くの種類の発酵で生成されます。電子はフェレドキシンに伝達され、フェレドキシンがヒドロゲナーゼによって酸化されてH 2が生成されます。[ 15 ]水素ガスはメタン生成菌や硫酸還元菌の基質であり、これらの菌は水素の濃度を低く保ち、このようなエネルギー豊富な化合物の生成を促進します。[ 25 ]しかし、放屁のように、かなり高濃度の水素ガスが生成されることもあります。
例えば、Clostridium pasteurianumはグルコースを発酵させて酪酸、酢酸、二酸化炭素、水素ガスを生成します。[ 26 ]酢酸を生成する反応は次のとおりです。
グリオキシル酸発酵は、グリオキシル酸を窒素源として利用できる微生物によって行われる発酵の一種である。[ 27 ]
その他の発酵の種類には、混合酸発酵、ブタンジオール発酵、酪酸発酵、カプロン酸発酵、アセトン-ブタノール-エタノール発酵などがあります。[ 28 ]
食品および工業分野においては、制御された容器内で生物によって行われるあらゆる化学的変化は「発酵」と呼称される。以下は生化学的な意味では発酵には該当しないが、より広い意味では発酵と呼ばれる。
発酵は、代替タンパク質源を作るために利用できる。大豆などの植物性タンパク質食品を含む既存のタンパク質食品を、テンペや発酵豆腐のような風味豊かな形に加工するために一般的に用いられている。
より現代的な「発酵」は、肉代替品、牛乳代替品、チーズ代替品、卵代替品の生産に役立つ組換えタンパク質を製造します。いくつかの例は次のとおりです。[ 29 ]
ミオグロビンやヘモグロビンなどのヘムタンパク質は、肉に特有の食感、風味、色、香りを与えます。ミオグロビンとレグヘモグロビンの成分は、肉ではなく槽から得られるにもかかわらず、この特性を再現するために使用できます。[ 29 ] [ 31 ]
工業発酵は酵素生産に利用でき、微生物によって触媒活性を持つタンパク質が生産・分泌されます。発酵プロセス、微生物株工学、組換え遺伝子技術の発展により、幅広い酵素の商業化が可能になりました。酵素は、食品（乳糖除去、チーズ風味）、飲料（ジュース処理）、製パン（パンの柔らかさ、生地の調整）、動物飼料、洗剤（タンパク質、デンプン、脂質の染み抜き）、繊維、パーソナルケア、パルプ・製紙産業など、あらゆる種類の産業分野で使用されています。[ 32 ]
ほとんどの工業的発酵はバッチ式またはフィードバッチ式で行われるが、無菌状態の維持の難しさなど、さまざまな課題を克服できれば、連続発酵の方が経済的になる場合がある。[ 33 ]
バッチプロセスでは、すべての材料が混合され、追加の投入なしに反応が進行します。バッチ発酵は、パンやアルコール飲料の製造に何千年もの間使用されており、特にプロセスが十分に理解されていない場合には、今でも一般的な方法です。[ 34 ]： 1しかし、バッチごとに高圧蒸気を使用して発酵槽を滅菌する必要があるため、コストがかかる場合があります。[ 33 ]厳密に言えば、pHを調整したり、泡立ちを抑制したりするために、少量の化学物質が添加されることがよくあります。[ 34 ]： 25
バッチ発酵は一連の段階を経て進行する。まず、細胞が環境に適応する誘導期があり、次に指数関数的増殖期が起こる。栄養素の多くが消費されると、増殖速度は鈍化し、指数関数的増殖ではなくなるが、二次代謝産物（商業的に重要な抗生物質や酵素を含む）の生産は加速する。この過程は、栄養素の大部分が消費された後の定常期を経て続き、その後細胞は死滅する。[ 34 ]： 25
フィードバッチ発酵はバッチ発酵の一種で、発酵中に一部の成分が添加されます。これにより、プロセスの段階をより細かく制御できます。特に、非指数増殖期に少量の栄養素を添加することで、二次代謝産物の生産量を増やすことができます。フィードバッチ操作は、バッチ操作の間に挟まれることがよくあります。[ 34 ]： 1 [ 35 ]
バッチ間の発酵槽の滅菌にかかる高コストは、汚染に強いさまざまな開放発酵法を用いることで回避できます。その一つは、自然に進化してきた混合培養物を使用することです。混合菌群はさまざまな廃棄物に適応できるため、これは廃水処理において特に好まれています。好熱性細菌は、微生物汚染を抑制するのに十分な約 50 ℃の温度で乳酸を生成できます。また、エタノールは 70 ℃ の温度で生成されています。これは沸点 (78 ℃) よりわずかに低いため、抽出が容易です。好塩性細菌は、高塩分条件下でバイオプラスチックを生成できます。固体発酵は、固体基質に少量の水を加えるもので、食品産業では香料、酵素、有機酸の生産に広く使用されています。[ 33 ]
連続発酵では、基質が連続的に添加され、最終生成物が連続的に除去されます。[ 33 ] 3つの種類があります。栄養レベルを一定に保つケモスタット、細胞量を一定に保つタービドスタット、培養培地がチューブ内を一定に流れ、細胞が出口から入口にリサイクルされるプラグフローリアクターです。 [ 35 ]プロセスがうまく機能すれば、供給と排出が一定に流れ、バッチを繰り返しセットアップするコストを回避できます。また、指数関数的成長期を延長し、反応を阻害する副生成物を連続的に除去することで、それらを回避できます。ただし、定常状態を維持し、汚染を回避することは難しく、設計は複雑になりがちです。[ 33 ]通常、発酵槽はバッチプロセッサーよりも経済的になるために500時間以上稼働する必要があります。[ 35 ]
発酵、特に飲料への利用は新石器時代から存在しており、紀元前7000年から6600年の中国の賈湖[ 36 ]、紀元前5000年のインドのアーユルヴェーダで多くの薬用ワインについて言及されている紀元前6000年のジョージア[37]、紀元前3150年の古代エジプト[ 38 ]、紀元前3000年のバビロン[ 39 ]、紀元前2000年の先コロンブス期のメキシコ[ 39 ]、紀元前1500年のスーダン[ 40 ]に記録されている。発酵食品はユダヤ教とキリスト教において宗教的な意味合いを持つ。バルトの神ルグティスは発酵の媒介者として崇拝されていた[ 41 ] [ 42 ]。
「近代化学の父」アントワーヌ・ラヴォアジエは、発酵を単純な化学反応とみなし、生物が関与するという考えを否定した。[ 43 ] : 132 19世紀には、これは生気論と見なされ、1839年にユストゥス・フォン・リービッヒとフリードリヒ・ヴェーラーによって匿名で出版された出版物で風刺された。[ 43 ] : 133
1837年、シャルル・カニャール・ド・ラ・トゥール、テオドール・シュワン、フリードリヒ・トラウゴット・キュッツィングは、顕微鏡による調査の結果、酵母は出芽によって増殖する生物であると結論づける論文をそれぞれ独立して発表した。[ 44 ] [ 45 ]： 6シュワンは酵母を殺すためにブドウジュースを煮沸し、新しい酵母を加えるまで発酵が起こらないことを発見した。転換点は、1850年代と1860年代にルイ・パスツール（1822～1895）がシュワンの実験を繰り返し、一連の調査で発酵は生物によって開始されることを示したときに訪れた。[ 24 ] [ 45 ]： 6 1857年、パスツールは乳酸発酵が生物によって引き起こされることを示した。[ 46 ] 1860年、彼は細菌が牛乳の酸っぱさを引き起こす仕組みを実証した。これは以前は単なる化学変化と考えられていた過程である。食品の腐敗における微生物の役割を特定した彼の研究は、低温殺菌法につながった。[ 47 ]
1877年、フランスの醸造産業の改善に取り組んでいたパスツールは、発酵に関する有名な論文「Etudes sur la Bière」を発表し、これは1879年に「Studies on fermentation」として英語に翻訳された。[ 48 ]彼は発酵を（誤って）「空気のない生命」と定義した。[ 49 ]
発酵が生きている微生物の作用によって起こることを示すことは画期的な発見であったが、発酵の基本的な性質を説明するものではなかった。また、常に存在しているように見える微生物によって引き起こされることを証明したものでもなかった。パスツールを含む多くの科学者が、酵母から発酵酵素を抽出することに失敗した。[ 49 ]
1897年にドイツの化学者エドゥアルト・ビューヒナーが酵母をすりつぶし、そこから汁を抽出したところ、驚くべきことにこの「死んだ」液体が糖溶液を発酵させ、生きている酵母とよく似た二酸化炭素とアルコールを生成することを発見した。[ 50 ]
ビューヒナーの研究成果は生化学の誕生を告げるものと考えられている。「非組織化発酵」は組織化発酵と全く同じように振る舞った。この時から、酵素という用語はすべての発酵に適用されるようになった。そして、発酵は微生物によって生成される酵素によって引き起こされることが理解された。[ 51 ] 1907年、ビューヒナーはその業績によりノーベル化学賞を受賞した。[ 52 ]
微生物学と発酵技術の進歩は現在まで着実に続いています。例えば、1930年代には、微生物を物理的および化学的処理によって変異させ、収量が高く、成長が速く、酸素濃度が低く、より高濃度の培地を使用できるものにできることが発見されました。[ 53 ] [ 54 ]
発酵の分野は、食品や飲料から工業用化学品や医薬品に至るまで、幅広い消費財の生産において極めて重要な役割を果たしてきました。古代文明におけるその起源以来、発酵は進化と拡大を続け、新たな技術やテクノロジーによって製品の品質、収量、効率が向上してきました。1930年代以降、発酵技術は数々の重要な進歩を遂げました。例えば、抗生物質や酵素といった高付加価値製品を製造する新たなプロセスの開発、バルク化学品の生産における発酵の重要性の高まり、機能性食品や栄養補助食品の生産における発酵の利用への関心の高まりなどが挙げられます。
1970年代と1980年代には、エタノール、乳酸、クエン酸などのバルクケミカルの生産において発酵の重要性が高まりました。これにより、収率を向上させ、生産コストを削減するために、新しい発酵技術や遺伝子組み換え微生物が開発されました。1990年代と2000年代には、基本的な栄養を超えた潜在的な健康上の利点を持つ機能性食品や栄養補助食品を生産するための発酵への関心が高まりました。これにより、新しい発酵プロセス、プロバイオティクス、その他の機能性成分が開発されました。[ 55 ]
近年の研究では、現在の気候危機や人口増加に伴う資源需要の増大に対処するため、発酵と循環型経済の構築との関係を調査し始めている。燃料、材料、その他の化学物質の生産は、温室効果ガスの著しい増加とそれに伴う地球温暖化につながっている。 [ 56 ] [ 57 ]現在の直線型経済は、化学物質や材料の生産に化石燃料や再生不可能なエネルギーに大きく依存している。循環型経済では、再生可能な資源を使用して化学物質を生産する。さらに、このタイプの経済は、使用済み化学物質や材料の再利用に重点を置いている。代替バイオ燃料やバイオ材料の研究は、発酵を注目すべき方法として、ますます人気が高まっている。
発酵に用いるバイオマスの主な供給源は、炭水化物、タンパク質、油脂、リグニンを混合したバイオマス原料です。スクロースやデンプンなどの炭水化物（サトウキビ、トウモロコシ、キャッサバなどが原料）は、発酵に最も一般的に使用される基質ですが、バイオ燃料に関する議論では、食料用バイオマスと燃料用バイオマスの土地利用の競合が懸念されています。そのため、ススキや木材チップなどの第二世代バイオマス原料に注目が集まっています。
嫌気性消化は、バイオ燃料、バイオベース材料、および生化学物質を生成するためのバイオマス発酵のあらゆる側面で見られます。[ 58 ]最も一般的で確立された嫌気性発酵プロセスの 1 つは、有機廃棄物をバイオガスに変換することです。[ 59 ] [ 60 ]さらに、発酵プロセスから残った残留固形物を再利用して「炭ベースの材料」に変換する可能性が研究されています。これが成功すれば、バイオ製造産業の効率向上と環境負荷の低減につながります。[ 61 ]さらに、一部の細菌による嫌気性消化から CO2 と CH4 の均質なガス流を生成できますが、他の細菌は CO2 または CO を固定してアルコールまたは脂肪酸に変換できます。
発酵によって生産される最も広く知られているバイオベース化学物質の1つである、植物由来の糖を発酵させてエタノールとCO2を生成するプロセスでは、サッカロミセス・セレビシエが使用されます。バイオベースエタノールは、人気の高い再生可能な輸送燃料として使用されるだけでなく、ポリエチレンに変換できるエチレンの前駆体として化学産業でも価値があります。発酵による商業的なバイオエタノール生産はブラジルと米国で主流であり、原料としてサトウキビとトウモロコシ由来のデンプンが使用されています。このプロセスには、デンプンの酵素加水分解によるグルコース生成、それに続く発酵と蒸留が含まれます。2021年時点で米国には約200のエタノール工場が稼働しており、生産能力は年間6キロトンから100万トン以上まで様々です。[ 62 ] [ 61 ]
コハク酸は、ポリブチレンサクシネート（PBS）などの生分解性ポリマーの製造や、1,4-ブタンジオールなどの他のバイオベース化学物質の原料として利用される重要なバイオベース化学物質です。コハク酸は、天然の細菌株を用いて糖と二酸化炭素を発酵させることで生産できますが、収率は菌株と条件によって異なります。中性または酸性の発酵が可能であり、低pH発酵は耐酸性酵母株によって促進され、中和と再酸性化を回避することで下流での回収が簡素化されます。[ 63 ]
2010年代を通じて、BioAmber、Myriant、Reverdia、Succinityなどの複数の企業が、トウモロコシシロップやソルガムデンプンなどの異なる宿主生物や原料を用いて、商業規模の生産設備を発注しました。コハク酸の大規模バイオベース生産の技術的実現可能性は証明されたものの、そのほとんどは商業規模で石油化学製品と経済的に競争することができませんでした。いくつかの工場はスピンオフまたは新しい所有者に閉鎖され、現在の市場においてバイオベースプラットフォームをスケールアップすることの財政的な課題を示しました。しかし、これらのプロジェクトは、適切な市場条件下では、コハク酸バイオベースがより大きな産業用途に有望であることを証明しています。[ 61 ]
発酵は、アミノ酸、有機酸、トリグリセリド、脂肪酸などの製品や食品添加物の前駆体ポリマーを生産する上で重要な役割を果たしている。
アミノ酸は、コリネバクテリウム・グルタミカムや大腸菌などの微生物による発酵によって工業的に生産されます。アミノ酸の世界市場における用途は、主に食品および飼料添加物です。L-グルタミン酸とL-リジンは、この市場で最も一般的に見られるアミノ酸であり、L-グルタミン酸は主にグルタミン酸ナトリウム（MSG）の形で食品香料として使用され、L-リジンは主に動物飼料添加物として使用されます。L-トレオニンやL-フェニルアラニンなどの他のアミノ酸も、さまざまな用途のために大規模に生産されています。[ 61 ] [ 64 ]
クエン酸、乳酸、酢酸などの有機酸は、微生物発酵によって得られます。クエン酸は、食品産業において保存料や香料として広く利用されています。乳酸は、食品の保存や生分解性プラスチックの原料として利用されています。酢酸は、食品では酢として、また産業では化学試薬として利用されています。これらの有機酸は、アスペルギルス・ニガーやラクトバチルス属などの微生物を用いて、制御された発酵条件下で生産されます。[ 61 ]
脂肪酸とトリグリセリドは、ヤロウィア・リポリティカや特定の真菌などの油性微生物の発酵によって生産されます。これらの微生物は特定の培養条件下で脂質を蓄積できるため、工業規模での脂質生産に適しています。生産された脂肪酸は、石鹸、洗剤の製造、およびさまざまな化学物質の出発原料として使用できます。トリグリセリドは、食品産業やバイオ燃料分野で応用されているエネルギー貯蔵化合物です。発酵プロセスには、脂質の蓄積を最大化するための環境条件と栄養組成の最適化が含まれます。[ 65 ] [ 61 ]