Anaerobna fermentacija je metoda koju stanice koriste za izdvajanje energije iz ugljikohidrata kada kisik ili drugi akceptori elektrona nisu dostupni u okolnom okruženju. To ga razlikuje od anaerobnog disanja, koje ne koristi kisik, ali koristi molekule koje prihvaćaju elektrone koje dolaze izvan stanice. Proces može pratiti glikolizu kao sljedeći korak u razgradnji glukoze i drugih šećera kako bi se proizvele molekule adenozin trifosfata (ATP) koje stvaraju izvor energije za stanicu.
Ovom metodom, stanica je sposobna regenerirati nikotinamid adenin dinukleotid (NAD+) iz reduciranog oblika nikotinamid adenin dinukleotida (NADH), molekule potrebne za nastavak glikolize. Anaerobna fermentacija se oslanja na enzime za dodavanje fosfatne skupine pojedinačnoj molekuli adenozin difosfata (ADP) za proizvodnju ATP-a, što znači da je to oblik fosforilacije na razini supstrata. To je u suprotnosti s oksidativnom fosforilacijom, koja koristi energiju iz utvrđenog protonskog gradijenta za proizvodnju ATP-a.
Postoje dvije glavne vrste anaerobne fermentacije: fermentacija etanolom i fermentacija mliječne kiseline. Oba obnavljaju NAD+ kako bi omogućila stanici da nastavi stvarati ATP kroz glikolizu. Fermentacija etanola pretvara dvije molekule piruvata, produkte glikolize, u dvije molekule etanola i dvije molekule ugljičnog dioksida. Reakcija je proces u dva koraka u kojem se piruvat prvo pretvara u acetaldehid i ugljični dioksid pomoću enzima piruvat dekarboksilaze.
U drugom koraku alkohol dehidrogenaza pretvara acetaldehid u etanol. Ovaj se metabolički proces događa u određenim vrstama bakterijskih stanica i u stanicama kvasca. To čini kvasac popularnim za pravljenje kruha, piva i vina, koristeći ugljični dioksid ili etanol iz fermentacije.
Fermentacija mliječne kiseline je još jedan oblik anaerobne fermentacije, a obično je koriste mišićne stanice tijekom stresa kada nema dovoljno kisika. Ove stanice pretvaraju dvije molekule piruvata iz glikolize u dvije molekule L-laktata pomoću enzima laktat dehidrogenaze. Ovaj proces je poznat kao homolaktička fermentacija, jer dvije molekule piruvata prolaze kroz iste kemijske reakcije, a ovaj oblik mliječne fermentacije događa se u životinjskim mišićnim stanicama i crvenim krvnim stanicama.
U heterolaktičkoj fermentaciji, molekule piruvata prolaze kroz različite kemijske reakcije. Jedan se pretvara u laktat, dok se drugi pretvara u etanol i ugljični dioksid. Taj se proces događa kod nekih vrsta anaerobnih organizama.
Kod životinja se laktatni nusprodukt iz anaerobne fermentacije pumpa u krvotok, gdje se transportira u jetru. U procesu zvanom Cori ciklus, jetra koristi vlastiti skup enzima za pretvaranje laktata natrag u glukozu, gdje ga tijelo može reciklirati. Glukoza se obično transportira natrag u mišiće, gdje se može pohraniti kao glikogen za buduće energetske potrebe.