Anaerobna fermentacija je metoda, ki jo celice uporabljajo za pridobivanje energije iz ogljikovih hidratov, ko kisik ali drugi sprejemniki elektronov niso na voljo v okolju. To ga razlikuje od anaerobnega dihanja, ki ne uporablja kisika, vendar uporablja molekule, ki sprejemajo elektrone in prihajajo izven celice. Proces lahko sledi glikolizi kot naslednjem koraku pri razgradnji glukoze in drugih sladkorjev za proizvodnjo molekul adenozin trifosfata (ATP), ki ustvarjajo vir energije za celico.
S to metodo je celica sposobna regenerirati nikotinamid adenin dinukleotid (NAD+) iz reducirane oblike nikotinamid adenin dinukleotida (NADH), molekule, ki je potrebna za nadaljevanje glikolize. Anaerobna fermentacija se opira na encime za dodajanje fosfatne skupine posamezni molekuli adenozin difosfata (ADP) za proizvodnjo ATP, kar pomeni, da je oblika fosforilacije na ravni substrata. To je v nasprotju z oksidativno fosforilacijo, ki uporablja energijo iz uveljavljenega protonskega gradienta za proizvodnjo ATP.
Obstajata dve glavni vrsti anaerobne fermentacije: fermentacija etanola in mlečnokislinska fermentacija. Oba obnavljata NAD+, da omogočita celici, da z glikolizo še naprej proizvaja ATP. Fermentacija etanola pretvori dve molekuli piruvata, produkta glikolize, v dve molekuli etanola in dve molekuli ogljikovega dioksida. Reakcija je dvostopenjski proces, v katerem se piruvat najprej pretvori v acetaldehid in ogljikov dioksid z encimom piruvat dekarboksilazo.
V drugem koraku alkohol dehidrogenaza pretvori acetaldehid v etanol. Ta presnovni proces poteka v nekaterih vrstah bakterijskih celic in v celicah kvasovk. Zaradi tega je kvas priljubljen za pripravo kruha, piva in vina z uporabo ogljikovega dioksida ali etanola iz fermentacije.
Mlečnokislinska fermentacija je druga oblika anaerobne fermentacije in jo mišične celice običajno uporabljajo v času stresa, ko ni na voljo dovolj kisika. Te celice pretvorijo dve molekuli piruvata iz glikolize v dve molekuli L-laktata z uporabo encima laktat dehidrogenaze. Ta proces je znan kot homolaktična fermentacija, ker sta dve molekuli piruvata podvrženi enakim kemičnim reakcijam, ta oblika mlečnokislinske fermentacije pa se pojavi v živalskih mišičnih celicah in rdečih krvnih celicah.
Pri heterolaktični fermentaciji so molekule piruvata podvržene različnim kemičnim reakcijam. Eden se pretvori v laktat, drugi pa v etanol in ogljikov dioksid. Ta proces se pojavlja pri nekaterih vrstah anaerobnih organizmov.
Pri živalih se laktatni stranski produkt anaerobne fermentacije črpa v krvni obtok, kjer se transportira v jetra. V procesu, imenovanem Corijev cikel, jetra uporabljajo lasten niz encimov za pretvorbo laktata nazaj v glukozo, kjer ga telo lahko reciklira. Glukoza se običajno prenese nazaj v mišice, kjer se lahko shrani kot glikogen za prihodnje energetske potrebe.