Kwasogeneza jest drugim etapem z czterech etapów fermentacji beztlenowej:
- Hydroliza: Reakcja chemiczna, w której cząstki stałe są rozpuszczane, a duże polimery przekształcane w prostsze monomery;
- Acidogeneza: Reakcja biologiczna, w której proste monomery są przekształcane w lotne kwasy tłuszczowe;
- Acetogeneza: Reakcja biologiczna, w której lotne kwasy tłuszczowe są przekształcane w kwas octowy, dwutlenek węgla i wodór
- Metanogeneza: Reakcja biologiczna, w której octany są przekształcane w metan i dwutlenek węgla, podczas gdy wodór jest zużywany.
Fermentacja beztlenowa jest złożonym procesem biochemicznym polegającym na biologicznie mediowanych reakcjach przez konsorcjum mikroorganizmów w celu przekształcenia związków organicznych w metan i dwutlenek węgla. Jest to proces stabilizujący, redukujący odór, patogeny i redukujący masę.
Bakterie hydrolityczne tworzą różnorodne zredukowane produkty końcowe z fermentacji danego substratu. Jedno z podstawowych pytań, które się pojawia, dotyczy cech metabolicznych, które kontrolują przepływ węgla i elektronów do danego zredukowanego produktu końcowego podczas czystych kultur i mieszanych metanogennych kultur bakterii hydrolitycznych. Thermoanaerobium brockii jest reprezentatywną, termofilną bakterią hydrolityczną, która fermentuje glukozę na drodze Embden-Meyerhof Parnas Pathway. T. brockii jest nietypową bakterią heteromlekową, ponieważ oprócz kwasu mlekowego i etanolu tworzy również wodór cząsteczkowy (H2). Zredukowane produkty końcowe fermentacji glukozy są tworzone enzymatycznie z pirogronianu, poprzez następujące mechanizmy: mleczan przez ] dehydrogenazę mleczanową aktywowaną all-fosforanem (F6P); H2 przez oksydoreduktazę ferredoksyny pirogronianu i hydrogenazę; i etanol przez dehydrogenazę alkoholową związaną z NADH i NADPH.
Na marginesie, aktywność kwasotwórcza została odkryta na początku XX wieku, ale dopiero w połowie lat 60-tych XX wieku założono inżynierię separacji faz w celu poprawy stabilności i obróbki komór fermentacyjnych. W tej fazie złożone molekuły (węglowodany, lipidy i białka) są depolimeryzowane do związków rozpuszczalnych przez enzymy hydrolityczne (celulazy, hemicelulazy, amylazy, lipazy i proteazy). Zhydrolizowane związki są fermentowane do lotnych kwasów tłuszczowych (octan, propionian, maślan i mleczan), związków obojętnych (etanol, metanol), amoniaku, wodoru i dwutlenku węgla.
Acetogeneza jest jedną z głównych reakcji tego etapu, w tym, produkowane metabolity pośrednie są metabolizowane do octanu, wodoru i gazu węglowego przez trzy główne grupy bakterii:
- homoacetogeny;
- syntrofy; oraz
- sulforeduktory.
Do produkcji kwasu octowego uważa się trzy rodzaje bakterii:
- Clostridium aceticum;
- Acetobacter woodii; i
- Clostridium termoautotrophicum.
Winter y Wolfe, w 1979, wykazali, że A. wodii w syntroficznej asocjacji z Methanosarcina produkują metan i dwutlenek węgla z fruktozy, zamiast trzech cząsteczek octanu. Moorella thermoacetica i Clostridium formiaceticum są w stanie zredukować gaz węglowy do octanu, ale nie mają hydrogenaz, które zasiedlają wykorzystanie wodoru, więc mogą produkować trzy cząsteczki octanu z fruktozy. Kwas octowy jest również metabolitem fermentacji substratów organicznych (cukrów, glicerolu, kwasu mlekowego itp.) przez różne grupy mikroorganizmów, które wytwarzają różne kwasy: *bakterie propionowe (propionian + octan);
- Clostridium (maślan + octan);
- Enterobacteria (octan + mleczan); oraz
- bakterie heterofermentacyjne (octan, propionian, maślan, walerian itp.).
.