В образовании вина ведущую роль играют винные дрожжи, осуществляющие спиртовое брожение. Нормальные процессы спиртового брожения на этапе формирования вина могут завершаться полезным для качества яблочно-молочным брожением, которое происходит под действием дрожжей и бактерий.
При бактериальных заболеваниях могут быть неблагоприятные формы бактериального брожения и скисания вина.
Спиртовое брожение, являясь основным процессом винодельческого, пивоваренного и спиртового производств, играет важную роль в хлебопечении и в производстве сидра, кваса, бузы, кумыса и других напитков.
Процесс сбраживания сахаров дрожжами был предметом глубоких исследований многих поколений ученых. В начале XIX в. А. Лавуазье и Л. Гей-Люссак впервые сформулировали суммарное уравнение спиртового брожения.
Исследованиями Луи Пастера, а затем Э. Бюхнера была вскрыта дрожжевая энзиматическая (ферментативная) сущность процессов брожения. Впоследствии ферментативный распад углеводов был объяснен как процесс освобождения накопленной при фотосинтезе энергии, необходимой для поддержания жизни.
Дрожжевым микроорганизмам, насчитывающим сотни миллионов лет в эволюционном развитии природы, присущ анаэробный (бескислородный) принцип дыхания. Он был первоначальным проявлением жизнедеятельности микроорганизмов, усвояющих углеводы растений в условиях окружавшей их атмосферы диоксида углерода.
По-видимому, значительно позже появились аэробные окислительные принципы дыхания, присущие как дрожжевым, так и более высокоорганизованным растительным и животным организмам.
Таким образом, брожение, как и дыхание, — это процесс, обратный ассимиляции солнечной энергии. Он связан с освобождением из углеводов энергии фотонов солнца.
Окислительное аэробное дыхание и анаэробное брожение имеют генетическое родство. Выдающийся ученый С. П. Костычев предложил схему, изображающую связь брожения и дыхания.
Дрожжи очень экономно используют энергию при сбраживании глюкозы. В продуктах ее распада остается большая часть свободной энергии. Так, энергоемкость этилового спирта составляет 1363 кДж/моль. Стало быть, из одной молекулы сахара при анаэробном дыхании освобождается в 20 раз меньше энергии, чем при аэробном дыхании.
В зависимости от условий аэрации дрожжи могут развиваться по пути дыхания (в аэробиозе) с образованием С02 и Н20 или по пути брожения (в анаэробиозе) с образованием этанола и С02. Поэтому и выход спирта при спиртовом брожении зависит от условий аэрации: коэффициент брожения (выход спирта из единицы сахара) при отсутствии кислорода — наибольший.