主な違い – 乳酸発酵とアルコール発酵の違い
乳酸発酵とアルコール発酵は、嫌気性呼吸法の一種です。
そのため、乳酸発酵もアルコール発酵も酸素を必要としません。
乳酸発酵とアルコール発酵の主な違いは、乳酸発酵ではピルビン酸から乳酸分子を生成するのに対し、アルコール発酵ではエチルアルコールと炭酸ガスを生成することです。
酵母のアルコール発酵は、食品産業においてワインやビールの製造に利用されている。
乳酸発酵は、筋肉細胞が酸素不足になったときに起こる。
乳酸発酵とは？
乳酸発酵とは、ブドウ糖が代謝産物である乳酸と細胞のエネルギーに変換される代謝過程を指します。
一般に、乳酸発酵は乳酸菌などの細菌や酵母によって行われる。
解糖と発酵の大きく2つのステップで行われる。
解糖と乳酸発酵は、ともに細胞質で行われる。
解糖は、乳酸発酵とアルコール発酵の両方の最初のステップです。
解糖の過程で、六炭糖は2つのピルビン酸分子に分解される。
ピルビン酸は3つの炭素分子で構成されている。
この過程で、NADH2分子とATP4分子が生成される。
ATP2分子はこのプロセス自体で消費されるため、発酵におけるATPの純収量は2です。
乳酸発酵のプロセスを図1に示す。
図1：乳酸発酵の様子
細胞質では、2種類の乳酸発酵が起こりうる。
ホモラクチック発酵とヘテロラクチック発酵です。
ホモラクチック発酵
ホモラクチック発酵では、乳酸デヒドロゲナーゼという酵素の働きにより、2つの乳酸分子が生成される。
ホモラクチック発酵の化学反応は以下の通りです。
C6H12O6 → 2 CH3CHOHCOOH
ヘテロラクティック発酵
ヘテロ乳酸発酵では、乳酸脱水素酵素とピルビン酸脱炭酸酵素の両方が働いて、乳酸、エタノール、炭酸ガスが生成される。
ヘテロ乳酸発酵の化学反応を以下に示す。
C6H12O6 → CH3CHOHCOOH + C2H5OH + CO2
筋肉細胞は、通常、酸素の存在下で好気性呼吸を行っている。
しかし、酸素の供給が乏しくなると、乳酸発酵を行うようになる。
これは、極端な運動や激しい負荷がかかると起こることがあります。
筋肉細胞は、より早く必要なエネルギーを満たすために乳酸発酵を行う。
筋肉に乳酸が発生すると、筋肉のけいれんやこわばりの原因になることがあります。
乳酸の分子構造を図2に示す。
図2：乳酸の構造
乳酸発酵は、食品産業において幅広い用途があります。
乳酸菌は、ヨーグルト、チーズ、ザワークラウト、ケフィアの製造や、食品に酸味を付与するために使用されている。
アルコール発酵とは？
アルコール発酵とは、ブドウ糖をエタノールと炭酸ガスに変換する代謝過程を指します。
主に酵母や一部の細菌によって行われる。
アルコール発酵は、酸素のない細胞質内でも行われる。
解糖で生成された2つのピルビン酸は、エタノールと二酸化炭素に変換される。
図3に、アルコール発酵におけるピルビン酸の運命を示す。
図3: アルコール発酵の様子
ピルビン酸のエタノールと二酸化炭素への変換は、2つのステップで行われる。
最初の反応はピルビン酸脱炭酸酵素が触媒し、2番目の反応はアルコール脱水素酵素が触媒する。
乳酸発酵でもアルコール発酵でも、第2反応ではATPが生成されないので、正味のATP生成量は同じです。
解糖により生成された2つのNADH分子は、乳酸発酵とアルコール発酵の両方で第2工程に使用される。
アルコール発酵は、パン作りに利用されている。
アルコール発酵によって発生した二酸化炭素は、パンを膨らませる原因となる。
また、ワイン、ビール、ウイスキー、ウォッカ、ラム酒などのアルコール飲料の製造にもアルコール発酵が利用されている。
乳酸発酵とアルコール発酵の類似性
- 乳酸発酵とアルコール発酵は、嫌気性呼吸の一種です。
- 乳酸発酵とアルコール発酵は、ともに異化作用があります。
- 乳酸発酵、アルコール発酵ともに酸素を必要としない。
- 乳酸発酵もアルコール発酵も細胞質で行われる。
- 乳酸もアルコール発酵も、グルコース分子を2つのピルビン酸分子に分解する。
- 乳酸発酵とアルコール発酵は、どちらも2つのステップで行われる：乳酸発酵とアルコール発酵のどちらも、最初のステップは解糖です。
- 乳酸発酵もアルコール発酵も熱を発生させる。
- 乳酸発酵、アルコール発酵ともに4分子のATPが生成されます。
- 乳酸発酵でもアルコール発酵でも、ATPの純増加量は2個です。
- 解糖で生成された2分子のNADHは、乳酸発酵とアルコール発酵の第2工程で使用されます。
- 乳酸発酵もアルコール発酵も、好気性呼吸と比較するとATPの生産効率は低い。
乳酸発酵とアルコール発酵の違い
定義
乳酸発酵。
乳酸発酵とは、グルコースが代謝産物である乳酸と細胞のエネルギーに変換される代謝過程を指す。
アルコール発酵。
アルコール発酵は、グルコースがエタノールと二酸化炭素に変換される代謝プロセスを指す。
発生状況
乳酸発酵。
乳酸発酵は、乳酸菌、酵母、筋肉細胞で起こる。
アルコール発酵。
アルコール発酵は、酵母やその他の微生物で起こる。
製品情報
乳酸発酵。
乳酸発酵により、ピルビン酸から乳酸分子が生成される。
アルコール発酵。
アルコール発酵により、ピルビン酸からエタノールと二酸化炭素が生成される。
酵素
乳酸発酵。
乳酸発酵には、乳酸デヒドロゲナーゼとピルビン酸脱炭酸酵素の2つの酵素が関与する。
アルコール発酵。
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の2つの酵素がアルコール発酵に関与している。
食品業界では
乳酸発酵。
乳酸発酵はヨーグルトやチーズの製造に利用される。
アルコール発酵 パン、ビール、ワイン、酢などの製造に使用される。
結論
乳酸発酵とアルコール発酵は、酸素がない状態での呼吸に関与する2つのメカニズムです。
どちらの発酵も細胞質で行われる。
乳酸発酵もアルコール発酵も、最初のステップは解糖であり、ピルビン酸が生成される。
乳酸発酵はピルビン酸から乳酸分子を生成し、アルコール発酵はピルビン酸からエタノールと二酸化炭素を生成する。
乳酸発酵とアルコール発酵の大きな違いは、それぞれの発酵の産物です。
