Die Acidogenese ist die zweite Stufe der vier Phasen der anaeroben Vergärung:
- Hydrolyse: Eine chemische Reaktion, bei der Partikel aufgelöst und große Polymere in einfachere Monomere umgewandelt werden;
- Acidogenese: Eine biologische Reaktion, bei der einfache Monomere in flüchtige Fettsäuren umgewandelt werden;
- Acetogenese: Eine biologische Reaktion, bei der flüchtige Fettsäuren in Essigsäure, Kohlendioxid und Wasserstoff umgewandelt werden
- Methanogenese: Eine biologische Reaktion, bei der Acetate in Methan und Kohlendioxid umgewandelt werden, während Wasserstoff verbraucht wird.
Die anaerobe Vergärung ist ein komplexer biochemischer Prozess von biologisch vermittelten Reaktionen durch ein Konsortium von Mikroorganismen zur Umwandlung organischer Verbindungen in Methan und Kohlendioxid. Es handelt sich um einen Stabilisierungsprozess, der Geruch, Krankheitserreger und Masse reduziert.
Hydrolytische Bakterien bilden bei der Vergärung eines bestimmten Substrats eine Vielzahl von reduzierten Endprodukten. Eine grundlegende Frage, die sich stellt, betrifft die Stoffwechselmerkmale, die den Kohlenstoff- und Elektronenfluss zu einem bestimmten reduzierten Endprodukt bei Reinkulturen und gemischten methanogenen Kulturen von hydrolytischen Bakterien steuern. Thermoanaerobium brockii ist ein repräsentatives thermophiles, hydrolytisches Bakterium, das Glucose über den Embden-Meyerhof-Parnas-Weg fermentiert. T. brockii ist ein atypisches Heteromilchsäurebakterium, da es neben Milchsäure und Ethanol auch molekularen Wasserstoff (H2) bildet. Die reduzierten Endprodukte der Glukosegärung werden enzymatisch aus Pyruvat gebildet, und zwar über folgende Mechanismen: Laktat durch ]All-Phosphat (F6P)-aktivierte Laktatdehydrogenase; H2 durch Pyruvat-Ferredoxin-Oxidoreduktase und Hydrogenase; und Ethanol über NADH- und NADPH-verknüpfte Alkoholdehydrogenase.
Die acidogene Aktivität wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts entdeckt, aber erst Mitte der 1960er Jahre wurde die technische Phasentrennung angenommen, um die Stabilität und die Behandlung der Fermenter zu verbessern. In dieser Phase werden komplexe Moleküle (Kohlenhydrate, Lipide und Proteine) durch hydrolytische Enzyme (Cellulasen, Hemicellulasen, Amylasen, Lipasen und Proteasen) zu löslichen Verbindungen depolymerisiert. Die hydrolysierten Verbindungen werden zu flüchtigen Fettsäuren (Acetat, Propionat, Butyrat und Laktat), neutralen Verbindungen (Ethanol, Methanol), Ammoniak, Wasserstoff und Kohlendioxid fermentiert.
Die Acetogenese ist eine der Hauptreaktionen dieses Stadiums, bei der die entstehenden Zwischenprodukte von den drei Hauptgruppen von Bakterien zu Acetat, Wasserstoff und Kohlensäuregas verstoffwechselt werden:
- Homoacetogene;
- Syntrophe; und
- Sulphoreduktoren.
Für die Essigsäureproduktion kommen drei Arten von Bakterien in Frage:
- Clostridium aceticum;
- Acetobacter woodii; und
- Clostridium termoautotrophicum.
Winter und Wolfe wiesen 1979 nach, dass A. wodii in syntropher Assoziation mit Methanosarcina Methan und Kohlendioxid aus Fruktose anstelle von drei Molekülen Acetat produziert. Moorella thermoacetica und Clostridium formiaceticum sind in der Lage, das kohlensäurehaltige Gas zu Acetat zu reduzieren, verfügen aber nicht über Hydrogenasen, die die Wasserstoffverwendung inhabilitieren, so dass sie drei Moleküle Acetat aus Fruktose produzieren können. Essigsäure ist ebenfalls ein Co-Metabolit der organischen Substrate, die von verschiedenen Gruppen von Mikroorganismen, die verschiedene Säuren produzieren, fermentiert werden (Zucker, Glycerin, Milchsäure, usw.): *Propionbakterien (Propionat + Acetat);
- Clostridium (Butyrat + Acetat);
- Enterobakterien (Acetat + Laktat); und
- Heterofermentative Bakterien (Acetat, Propionat, Butyrat, Valerat, etc.).