Ha a szôlô nedvét, a mustot, magára hagyjuk, megerjed: a mustban lévô szôlôcukorból alkohol és széndioxid keletkezik. Ha a tejet állni hagyjuk, az megerjed: a benne lévô tejcukorból tejsav jô létre. A nyitott edényben állni hagyott borról is azt mondjuk, hogy megerjed: alkoholtartalma ecetsavvá alakul át. Ezekben az esetekben alkoholos, tejsavas, illetôleg ecetes erjedésrôl beszélünk. Hasonló módon ismeretesek azonban vajsavas, acetonos, stb. erjedések is. Az ilyen "önként" meginduló erjedési folyamatokra jellemzô az, hogy ezeket apró növények (mikroorganizmusok) - élesztôk, baktériumok, penészgombák - okozzák. Mint azonban alább látni fogjuk, az erjedési folyamatok közvetlen okozói azok az enzimek (fermentumok), melyeket a szóban forgó mikroorganizmusok hoznak létre. Az erjedési folyamatok közül az alkoholos erjedés a legjobban ismert és a legnagyobb jelentôségû. Ezzel foglalkozunk legelsô sorban és legrészletesebben.

Az alkoholos erjedés tüneményeinek ismerete és az alkoholos erjedés gyakorlati felhasználása ôsrégi. A borról a Bibliában is szó esik Noéval kapcsolatban és semmi kétség, hogy Noé bora éppúgy alkoholos erjedés útján jött annak idején létre, mint manapság fogyasztott boraink. A hollandi Leeuwenhoek a saját találmányú mikroszkópjával már 1680-ban észrevette, hogy a szeszes erjedésben lévô folyadékban apró, kerek szemcsék (élesztôsejtek) vannak. Az 1836-39. években Cagniard Latour, Kützing és Schwann egymástól függetlenül kimutatták, hogy az élesztô elszaporodása és az erjedés szoros összefüggésben van: szerintük a cukor elerjedése az élesztô életmûködésének következménye. Schwann barátja, Meyen nevezte el az élesztôt cukorgombának = Saccharomycesnek. Ezt a felfogást Liebig élesen támadta. Szerinte egy bomló anyag molekuláris mozgása okozza az erjedést, s ha az erjedésnél élesztô is szerepel, ez a bomló anyag. Liebiggel szemben Pasteurnek sikerült a vitalisztikus erjedési elméletet érvényre juttatni. Pasteur szerint az erjedés megindítója, okozója az élesztô. Ez bôséges levegô jelenlétében elégeti a cukrot, levegôtôl elzárva pedig erjeszti. Pasteur vitalisztikus elméletét 1897-ben döntötte meg Buchner alapvetô jelentôségû nevezetes kísérletével. Ez a kísérlet egyszerûen abban állott, hogy sörélesztôt homokkal kevert és a keveréket megôrölte. A kapott pépbôl aztán erôs sajtolással sejtlevet készített. Kiderült, hogy ez a nedv, mely élesztôsejteket egyáltalában nem tartalmazott (az élesztôsejteket a homokkal történt ôrlés valósággal szétmarcangolta), erjesztô hatású volt. Más kísérletben az élesztôsejteket alkoholos éterrel vagy acetonnal megölte, vagyis szaporodásra alkalmatlanná tette. Ilyen élesztôvel is szabályos erjedést tudott létesíteni. Ezekkel a kísérletekkel Buchner kimutatta, hogy az erjedést nem az élesztônek mint élô szervezetnek az életmûködése okozza, hanem egy egymagában élettelen anyag, egy enzim, amit az élesztôsejtek termelnek. Az alk holos erjedésnél legfôbb szerepet játszó enzimet zimáznak nevezzük.
 

Az élesztô alakjai.	a) Hasadás. b) Sarjadzás. c) Sarjlánc.	A spórázás menete és különbözô spórák.

Az élesztô egysejtû kis gomba. Lehet gömb-, tojásdad-, bunkó- vagy citrom stb. -alakú. Nagysága 4-10 ezredmilliméter (4-10 mikron). Alakja s nagysága nem feltétlenül jellemzô, mert fizikai és kémiai hatásra megváltozhat. A legközönségesebb élesztôk sarjadzással szaporodnak. Ez abban áll, hogy a sejt felületén folyton növekvô kidudorodás képzôdik, ez lefûzôdik, azután mindkét sejt tovább sarjadzik. Az anya- és leánysejtek szétválhatnak, vagy egybetapadva nagy, elágazó sarjláncot alkothatnak. Ismerünk azonban élesztôfajokat, melyek hasadással szaporodnak. Ez úgy történik, hogy a sejt megnyúlik, közepén haránt válaszfal képzôdik és ennek mentén kettéhasad a sejt. A levegôn, romló életfeltételek mellett az élesztôsejtek tartalma csomókba tömörülhet, ezek körül sejtfal nô: spórák képzôdnek. A spórák sokkal ellenállóképesebbek, mint a sarjadzó vagy hasadó élesztôsejtek. Ha tehát az élesztô kedvezôtlen feltételek közé kerül, ezt az idôszakot spórás állapotban szenvedi át.
 

Hansen-féle tiszta kultúrakészítô. a) Nedves kamra, b) beosztott fedôlemez, b1) ennek nagyított képe O fejlôdô és x nem fejlôdô kolóniákkal

Az élesztôk a természetben nagyon elterjedtek. Megtalálhatjuk ôket a talajban egész 30 cm mélységig, a levegôben, a gyümölcsök felületén. Az érett és megsérült gyümölcsök levében elszaporodnak, az erjedô gyümölcslére szálló legyek, darazsak mindenfelé széthordják.

Reess hat különbözô eredetû s fôleg eltérô alakú élesztôfajtát írt le, s nevezett el. Pontosan meghatározott fajtákról azonban csak azóta lehet szó, amióta Hansen eljárása szerint egyetlen egy különválasztott sejt elszaporításával tiszta tenyészetet tudunk készíteni. Hansen erôsen felhigított és gondosan szétrázott élesztôt zselatinos tápanyagba kevert s ezt nagyobb mikroszkópi fedôlemez közepére kenve, üveggyûrû közvetítésével tárgylemezre (ú.n. nedves kamráraa) ragasztotta úgy, hogy a zselatinos felület lefelé nézzen. A kocsonyásodott tápanyagban minden sejt rögzítve marad s most ezt mikroszkóppal átvizsgálva megjelölhetjük azokat a helyeket, ahol egyetlen egy élesztôsejt van. Harmadnapra e sejtek már szabadszemmel látható telepekké szaporodnak s átolthatók steril tápoldatba. Csak az ilyen, egyetlen sejtbôl szaporított tiszta tenyészetekkel lehetett az élesztôk jellegzetes faji tulajdonságait megállapítani.

Manapság az élesztôfajokat így csoportosítjuk:

I. Sarjadzók, de nem spórázók

II. Sarjadzók és spórázók (Saccharomyces)

• Kultúrélesztôk

(szesz-, sör- és borélesztôk)
• felszínen erjesztôk
• fenéken erjesztôk
• Vadélesztôk

Az I. csoport fajai nem valódi élesztôk, nem, vagy igen gyengén erjesztenek, gyakran virágélesztôk, vagyis csak a folyadék felszínén élnek (pl. Micoderma = borvirág). A II. beosztása teljesen gyakorlati: kultúrélesztôk azok, melyek már régóta vannak az ember szolgálatában. A vadélesztôk rosszabbul erjesztô, sokszor kárt okozó élesztôk.

Az élesztôfajták között jellegzetes különbségeket találhatunk aszerint, hogy ezek minô cukorfajtákat képesek elerjeszteni, mennyi alkoholt tudnak termelni, minô az erjedés gyorsasága, a kierjedt folyadék tisztulása, íze és zamata, mennyi idô alatt termelnek spórát 15 C^o- és 25 C^o-nál, mennyi idô alatt keletkezik a kierjedt folyadék felületén hártya vagy gyûrû, s ennek sejtjei milyen alakváltozást mutatnak.

Egyes élesztôfajták latin neveket kaptak, legtöbbje azonban csak egyszerû jellel, számmal ellátva kerül forgalomba. Így az RII, RXII, RM a berlini erjedéstani intézet szeszgyári, élesztôgyári, illetôleg melaszerjesztô fajtái, vagy a "Tokaj 22", egy tokaji borélesztôféleség, mely egyben szeszgyári élesztô is.

Ha az élesztô kedvezô összetételû táptalajba kerül, igen gyorsan szaporodásnak indul. A szaporodáshoz oxigén (levegô) szükséges, ezenkívül megfelelô alakban jelen kell lenni azoknak az anyagoknak, melyekbôl az élesztôsejtek anyaga felépül. A táptalajok egyik legfontosabb alkatrésze a cukor. Tudnunk kell azonban, hogy a desztillált vízzel készített cukoroldatban az élesztô nem képes szaporodni. (Ilyen oldatokban, ha idegen mikroorganizmusoktól mentes, az élesztôsejtek évtizedekig is életben tarthatók elsatnyulás, degenerálódás nélkül.) A táptalajoknak nitrogén-, foszfor-, kálium- és kalciumvegyületeket is kell tartalmazniok. A legelônyösebb nitrogéntartalmú táplálékok a fehérje-bomlástermékek (pl. a peptonok), ilyenekül azonban az ammóniumsók is felhasználhatók. A gyakorlatban, pl. az élesztôgyártásnál, ezt használjuk nitrogénforrásul. A foszfort szuperfoszfát alakjában használhatjuk.

Az élesztôs erjesztés legkedvezôbb hôfoka 28-30 C^o (sörélesztôknél pedig 5-10 C^o). Magasabb hômérsékleten gyengül az erjesztôhatás, 35-38-40 C^o-nál pedig megszûnik. Az élesztô a hideget jól tûri; -190 C^o-nál sem pusztul el, ha csak a jégképzôdés a sejteket el nem roncsolja. A meleget azonban kevésbé bírja. A vegetatív (sarjadzó) sejtek 65-70 C^o-nál biztosan elhalnak, a spórás sejtek ellenállóbbak.

Az erôs savak, lúgok, oxidáló és redukáló anyagok, a nehéz fémek sói, mind élesztômérgek. Az élesztô szereti a gyengén savanyú folyadékot, de elviseli a semleges és gyengén lúgos közeget is; utóbbiban azonban már elsatnyul. A mérgek erôs higításban izgatók, gyorsítók, töményebben gátlók, azután ölô hatásúak. (Pl. szublimát 1: 500000, 1 : 20000, illetôleg 1: 1000 higításban.)

Az erjedés termékei is mérgezôk. Az alkohol szaporodást gátló hatása már 1%-nál észrevehetô, az ipari erjesztéseknél 5-7% alkohol jelenlétében megszûnik a szaporodás. Igen sok élesztôfajta 15% alkohol mellett már nem tud erjeszteni, csak egyes különösen erôteljes fajták tudnak kedvezô körülmények között 18-19% alkoholt termelni. Legelôször Gay-Lussac állította fel az alkoholos erjedés vegyi egyenletét:
 

Ezzel szemben Pasteur kimutatta, hogy minden alkoholos erjedésnél más termékek is keletkeznek. Szerinte a cukor 5-6%-ából glicerin, borostyánkôsav, illetôleg élesztôszaporulat lesz, ezért a tényleges szesznyeredék az elméletinek nem több, mint 95 %-a. Így számítva:
 

alkohol nyerhetô. Az élesztô az erjedés folyamatát enzimjei segítségével végzi. Közvetlenül csak a hat szénatomú cukrok erjednek, míg a magasabbrendû szénhidrátoknak elôször ilyenekké kell átalakulniok, csak azután erjednek el.

A hatszénatomos szénhidrátok (szôlôcukor) elerjedése távolról sem olyan egyszerû folyamat, mint azt a fentemlített Gay-Lussac-féle egyenlet alapján gyanítanók. Mai felfogásunk szerint az alkohollá és széndioxiddá történô átalakulás öt szakaszban megy végbe, mely kémiai átalakulásoknál az élesztô enzimein kívül a foszforsavnak is lényeges szerep jut. Érdekes megemlíteni, hogy a közbensô termékek között szerepel az acetaldehid nevû vegyület is. Ha az erjedô folyadékba nátriumszulfitet (Na₂SO₃) teszünk, ez az acetaldehidet leköti, minek az a következménye, hogy lényegesen több glicerin jô létre az erjedésnél, mint közönségesen. A világháború folyamán ezt az elvet gyakorlatilag glicerintermelésre használták, mire a dinamitgyártás céljából akkor ugyancsak nagy szükség volt. Megváltozik az erjedési folyamat akkor is, ha lúgos közegben (nátriumbikarbonátos oldatban) erjesztünk. Ilyenkor glicerinen kívül ecetsav is jelentékeny mennyiségben keletkezik.

Az erjedés melléktermékei közé számítjuk a széndioxidon és glicerinen kívül az ú.n. kozmaolajokat is, melyek lényegileg magasabbrendû alkoholok (propil-, izobutil- és fôleg amilalkohol). Az erjedés egy további mellékterméke, a borostyánkôsav bizonyára nem a cukorból, hanem egy aminosavból, a glutaminsavból jön létre az erjedés folyamán.

Az élesztô okozta erjedési folyamatokon kívül baktériumos erjedéseket is ismerünk, melyeket - mint az elnevezés is mutatja - baktériumok, tehát az élesztôsejtektôl lényegesen eltérô szervezetek idéznek elô. Ezek egyik legközönségesebbike a tejsavas erjedés, melynek viszont legismertebb esete a tej megsavanyodása. Itt a tejben foglalt tejcukor tejsavvá alakul át. Tejsavas erjedéssel van dolgunk a "kovászos uborka" megsavanyodásánál, mihez a tejsavbaktériumokat közismerten egy szelet kenyérrel visszük uborkás üvegünkbe. Lényeges szerep jut ennek az erjedésfajtának a téli káposzta besavanyításánál és egyes takarmányok (pl. répafej- és levél, avagy kilugozott répaszeletek) besavanyításánál is. Megjegyezzük azonban, hogy mindezeknél a folyamatoknál tejsavbaktériumokon kívül egyéb mikroorganizmusok is szerepelhetnek. A tejsavbaktériumok munkájának bruttó-folyamatát így tüntethetjük fel:
 

Tejsavon kívül azonban sokszor más termékeket is találunk az ilyen erjedés termékei között, köztük illó savakat, pl. ecetsavat és szénsavat is.

Bármily kellemetlennek is tünhetik fel az, hogy édes tejünk (vagy inkább mondhatjuk tejünk édes volta) nyári melegben órák alatt áldozatául esik a tejsavbaktériumok munkájának, mégis hálával kell adóznunk tevékenységüknek. Ha ôk nem lennének, a tej emberi egészségre káros egyéb organizmusok melegágya lenne, és így sok baj okozójává válhatnék. A tejsavbaktériumok, illetôleg termékük a tejsav, lehetetlenné teszi e kórokozók fellépését, a tejsavat úgy kell tekintenünk, mint pompás konzerválószert, mely lehetôvé teszi ennek, és egyéb élelmiszereinknek illetôleg takarmányainknak aránylag hosszú idôn keresztül való eltartását. A szeszipar is felhasználja a tejsavbaktériumok ilyféle értelemben vett védô hatását.

Az ecetsavas erjedésben kevesebb az örömünk és hasznunk, mint a tejsavasban, mert ez olyankor is fellép, amikor legkevésbbé kívánjuk: Ha boroshordónk nincs tele borral, tartalma az ecetsavbaktériumok hatására megecetesedik. A borban mindig vannak ecetsavbaktériumok, és csak a kedvezô alkalmat várják, hogy elszaporodva mûködésbe lépjenek. Ez a kedvezô alkalom akkor érkezik el számukra, ha bôségesen áll rendelkezésre levegô. Ilyenkor a felületen egy vékony, alig észrevehetô hártya képzôdik: ez az ecetsavbaktériumok tömkelegébôl áll. Mûködésük bruttó-egyenlete ez:
 

Ez egyenlet szerint 1kg alkoholból 1,3 kg ecetsav képzôdik. A valóságban azonban - a szeszgyári szeszbôl történô ú.n. gyors ecetgyártásnál - alig kapunk többet 0,75-0,9 kg-nál.

A vajsavtermelô baktériumok erjesztik a cukrokat, keményítôt, tejsavat és fehérjéket. Az erjedés termékei vajsav, széndioxid, hidrogén és kevés butilalkohol. Az erjedés egyenlete:

A vajsavbaktériumok anaérobok, vagyis az oxigén fejlôdésüket meggátolja. Nagyon savérzékenyek, ezért az erjedés a képzôdött vajsav hatására önmagától hamarosan megszûnik, és csak akkor folytatódik, ha pl. szénsavas mész adagolásával lekötjük a termelt savat.

A butilalkoholos erjedés okozói a vajsav-erjesztôkhöz nagyon hasonló savérzékeny baktériumok, melyek kevés sav mellett fôleg butilalkoholt, széndioxidot és hidrogént termelnek.