酵母菌的发酵原理涉及两种代谢途径：有氧呼吸和无氧呼吸（酒精发酵），具体过程如下：

一、有氧呼吸（需氧代谢）

葡萄糖分解

在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸将葡萄糖分解为二氧化碳和水，同时释放大量能量（ATP）。反应式为：

$$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + 能量$$

该过程在细胞质基质和线粒体中进行，是酵母菌生长繁殖的主要能量来源。

快速繁殖

有氧呼吸效率高，酵母菌可大量繁殖并积累营养物质，为后续发酵提供充足底物。

二、无氧呼吸（酒精发酵）

葡萄糖分解

在缺氧或微酸性环境中，酵母菌将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，同时释放少量能量（ATP）。反应式为：

$$C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2C_2H_5OH + 2CO_2 + 2ATP$$

该过程仅在细胞质基质中进行。

产物功能

- 物理作用：

产生的二氧化碳在面团中受热膨胀，形成蜂窝状结构，使馒头、面包等面食松软多孔；

- 化学作用：部分代谢产物（如乳酸）可调节发酵环境，抑制杂菌生长。

三、发酵过程分阶段

生长阶段：

需氧呼吸为主，酵母快速繁殖并积累糖分等营养物质；

发酵阶段：

转为无氧呼吸，产生酒精和二氧化碳，面团膨胀定型。

四、关键酶的作用

葡萄糖分解酶：将淀粉、糖类等大分子分解为小分子（如葡萄糖）；

乳酸分解酶：将乙醛转化为酒精和二氧化碳。

总结

酵母菌通过有氧呼吸和无氧呼吸两种代谢方式实现能量转换和物质合成，前者支持快速生长，后者则产生酒精和二氧化碳，是食品发酵（如酿酒、面包制作）的核心原理。