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Kompaktlexikon der Biologie: alkoholische Gärung

alkoholische Gärung, Ethanolgärung, Äthanolgärung, Umwandlung von Glucose in Ethanol und Kohlenstoffdioxid im anaeroben Stoffwechsel vieler Organismen. An dieser Vergärung (Gärung) von Zucker sind hauptsächlich Hefen beteiligt, besonders Stämme von Saccharomyces cerevisiae (Saccharomycetaceae). Auch bei verschiedenen anaeroben und fakultativ aeroben Bakterien entsteht Alkohol als Haupt- oder Nebenprodukt der Vergärung von Zuckern. Zur Alkoholproduktion sind auch Pilze fähig, z.B. Aspergillus, Fusarium und Mucor.
Bei der alkoholischen Gärung wird zunächst Glucose wie in der Glykolyse (oder bei der Milchsäuregärung) bis zum Pyruvat (Brenztraubensäure) abgebaut. Von Pyruvat wird anschließend Kohlenstoffdioxid abgespalten. Dabei entsteht Acetaldehyd, der durch NADH (aus der Glykolyse) zu Ethanol reduziert wird. Das oxidierte NAD+ (Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid) steht dann wieder als Wasserstoffakzeptor in der Glykolyse zur Verfügung. Die summarische Gleichung der alkoholischen Gärung durch Hefe wurde bereits von J.L. Gay-Lussac (1815) in ihrer heutigen Form aufgestellt: C6H12O6 → 2 CO2 + 2 C2H5OH.
Die optimale Gärtemperatur liegt zwischen 30 und 37 °C, der optimale Zuckergehalt bei max. 20 bis 25 %. Die Gärung läuft optimal ab, wenn anaerobe Bedingungen bestehen. Bei Belüftung geht die Gärung zugunsten der Atmung zurück und lässt sich bei einigen Hefen fast völlig unterdrücken. Dieses Phänomen, das L. Pasteur bereits vor über 100 Jahren beobachtete, wird als Pasteur-Effekt bezeichnet.
Die alkoholische Gärung ist die wirtschaftlich bedeutsamste aller Gärungen. Ethanol wird als Grundstoff für die chemische Industrie, als Kraftfahrzeugtreibstoff und als Genussmittel (Bier, Wein) in großem Umfang produziert.
Als Ethanolproduzenten könnten in Zukunft auch Bakterien eine Rolle spielen, die sich durch höhere Produktivität oder Thermophilie (Gärung um 70 °C) auszeichnen. Dazu gehören die nicht thermophile Gatt. Zymomonas und thermophile Arten der Clostridien. Durch die Suche nach alternativen, erneuerbaren Energieträgern hat in neuerer Zeit die Umwandlung von Biomasse in Ethanol verstärkt an Bedeutung gewonnen (Bioenergie). Von wirtschaftlicher Bedeutung ist auch die Gewinnung von Glycerin, das als Nebenprodukt einer modifizierten Hefegärung entsteht.

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Professor Dr. Walter Sudhaus, Institut für Zoologie, Freie Universität Berlin
Professor Dr. Wilfried Wichard, Institut für Biologie und ihre Didaktik, Universität zu Köln

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Thomas Birus, Kulmbach (Der globale Mensch und seine Ernährung)
Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
Inke Drossé, Neubiberg (Tierquälerei in der Landwirtschaft)
Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
Dr. Oliver Larbolette, Freiburg (Allergien auf dem Vormarsch)
Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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