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hwp발효 [醱酵, fermentation] : 넓은 뜻으로는 미생물이 자신의 효소로 유기물을 분해 또는 변화시켜 각기 특유한 최종산물을 만들어내는 현상, 좁은 뜻으로는 탄수화물이 무산소적으로 분해되는 복잡한 반응계열로 이루어지는 과정.
Ⅱ.발효의 역사
발효는 유사(有史) 이전부터 알려져 있는 현상으로서, 인류에 의해서 과실주 ·맥주 ·빵 ·치즈 등의 제조에 경험적으로 또한 전통적으로 이용되어 왔다. 그러나 그 원인은 19세기까지 알지 못하였다. 근대화학의 시조인 A.L.라부아지에는 1787년에 포도즙 속에 있는 포도당이 정량적(定量的)으로 알코올과 이산화탄소로 분해되는 과정이 발효라고 기록하였고, 19세기로 접어들자 J.J.베르셀리우스나 J.리비히 등 유력한 화학자들에 의한 발효의 촉매설(觸媒說)과 L.파스퇴르를 중심으로 하는 미생물학자와 세균학자들에 의한 발효의 효모설(酵母說) 사이에 격렬한 논쟁이 벌어졌다.
파스퇴르는 1857년에 우유의 락트산 발효 및 당(糖)의 알코올 발효를 치밀한 실험에 의해서 조사하여, 자연발생설을 부정함과 동시에 발효를 ‘산소 없는 미생물의 생활’이라고 단정하기에 이르렀다. 그러나 그가 죽은 후 1897년 E.부흐너가 살아 있는 세포 없이, 즉 효모추출법에 의해서 수크로오스[蔗糖]가 발효하는 것을 발견하여 발효가 효소에 의한 촉매반응임을 실증하였다. 그 후 1900년대 초에 A.하든이나 영을 비롯한 많은 효소화학자에 의하여 효모즙의 발효에 관여하는 효소와 조효소(助酵素)가 잇따라 발견되고 분리되면서 발효의 전모가 밝혀졌다.
Ⅲ. 발효의 메커니즘
발효는 호흡과 더불어 생물이 에너지를 얻는 대사반응(代謝反應)의 대표적인 형식인데, 산소적 및 무산소적 호흡이 산소 또는 다른 무기물을 산화제로 사용하는 것과는 달리, 발효는 무산소적 조건하에서 유기화합물 자신이 산화되는 기질(基質)과 산화제를 겸하는 것이 특징이다. 엄밀한 무산소성 생물은 극히 일부의 세균(예를 들면, 가스 괴저균 등)에 한정되고, 대부분의 미생물은 임의(任意) 무산소성이어서 산소적 조건하에서는 에너지 효율이 뛰어난 산소에 의한 완전산화(호흡)를 영위하지만, 산소가 없는 환경에 놓이면 유기물(특히 당)의 발효적 분해를 일으켜 생명을 유지하려고 한다. 당의 발효활성과 산소부분압력과의 관계는 파스퇴르의 효모를 사용한 연구에 의해서 발견되어 파스퇴르효과라고 한다.
즉, 산소의 존재에 의하여 조직세포의 해당작용이 약화되는 현상을 말하며, 외계(外界)의 조건에 적응하는 생체의 조절기능의 하나로 생각되고 있다.
Ⅳ. 대표적 발효의 종류
전형적인 당(糖) 발효는 그 주요 반응경로가 해당작용에서의 엠덴-마이어호프계 경로와 같다. 간단히 설명하면 ① 먼저 당이 인산화되어 프룩토오스이인산을 생성하고, ② 이것이 분열하여 2분자의 글리세르알데히드인산으로, 다시 산화 ·인산화되어 글리세르산인산이 되며, ③ 이것을 ADP → ATP계와 공액(共)한 형태로 탈인산되어 피루브산이 된다. ④ 피루브산은 각 생물의 특유한 발효에최종생성물이 되는데, 1분자의 헥소오스(육탄당)가 2분자의 피루브산이 되는 전 과정을 통해서 ATP 2분자가 소비되어 4분자가 형성된다.
헥소오스 발효에는 이 밖에 포스포글루콘산을 거치는 비해당형 경로(非解糖型經路)에 의하는 것도 있으나, 이것 역시 피루브산에 도달한다. 여하튼 미생물에 의한 발효형식은 피루브산에서 앞의 종말 반응생성물이 되는 분해에 의하여 여러 가지로 분류된다. 대표적인 것으로는 효모에 의한 알코올 발효, 젖산균에 의한 젖산 발효, 장내(腸內) 세균에 의한 포름산 발효, 클로스트리듐속(屬) 세균에 의한 부티르산-부탄올-아세톤 발효, 프로피온산균에 의한 프로피온산 발효, 메탄 세균에 의한 메탄 발효, 또한 수소 발효와 글리세르 발효 등을 들 수 있다.
멕시코의 용설란술을 만드는 세균 Zymomonas lindueri는 세균에 의해 순수알코올 발효를 하는 유일한 종류이다. 이 밖에 엄밀한 뜻에서의 발효는 아니나, 분자상(分子狀) 산소가 관여하는 발효적 불완전분해로서 산화 발효가 있는데, 이것도 역시 축적되는 생성물의 이름을 앞에 붙여 부르며, 아세트산 ·글루콘산 ·코지산 ·이타콘산 ·시트르산 ·푸마르산 ·옥살산 등의 발효가 있다. 또, 당류(糖類)가 환원적 아미노화 작용을 받아 아미노산을 생성하는 아미노산 발효가 Micrococcus glutamicus에 의해 알려져 있고, 또 아미노산 자신도 탈(脫)아미노를 수반하여 발효되는 경우가 있다.
