우리는 세포호흡을 통해 음식물로부터 전자에너지를 얻는다. 호흡으로 우리 몸에 들어온 산소가 음식물의 전자를 끌어당기는 성질을 이용해 ATP라는 에너지를 얻는다. 음식물의 전자를 산소에 전달하는 셔틀버스 역할을 하는 분자가 NAD+이다. 셔틀 분자 NAD+는 음식물에서 분리된 전자 그리고 수소이온과 결합해 NADH로 만들어지게 된다.

만약 산소가 부족하거나 없다면 셔틀버스 역할을 하는 NADH가 전자를 산소가 아닌 다른 상대에게 전달한다. 이렇게 전자가 산소 아닌 다른 분자에 전달되는 과정이 바로 ‘발효’이다. NADH가 전자를 아세트알데히드에 전달하면 에탄올이 만들어져 알코올 발효가 되고 피루브산에 전달하면 젖산이 만들어져 젖산 발효가 된다.

숨이 찰 정도로 운동을 하면 우리 몸은 산소가 부족한 상태가 된다. 이런 상태에서 우리 몸은 ATP를 만들게 되고 발효가 일어나 젖산이 만들어지게 된다. 우리 몸에서 젖산 발효가 일어나면 근육이 뻐근해진다. 젖산 발효 과정에서 여러 부산물이 생기기 때문이다.

발효 과정에 다른 생물을 이용하면 여러 유용한 물질을 얻을 수 있다. 젖당을 분해하는 균을 사용하면 우유를 발효해 버터밀크, 요구르트, 치즈 등을 만들 수 있고 다른 종류의 균들을 사용하면 된장, 김치, 식초, 피클 등을 만들 수 있다.

또 반추동물인 소의 반추위에는 위 용액 1㎖당 100억 개 이상의 세균과 고세균이 산소가 부족한 상태에 서식하면서 음식을 발효시켜 여러 종류의 지방산을 만들어 내는데 소는 이를 흡수해 에너지원으로 사용한다.

그렇지만 발효 하면 가장 먼저 떠오르는 것은 역시 알코올 발효이다. 알코올 발효는 주로 빵이나 맥주를 생산하는 데에 사용되는 효모에 의해 일어난다. 효모 세포들을 빵 반죽이나 포도즙, 발아한 보리즙 등이 담긴 발효조 속에서 배양하면 이 세포들은 산소를 빠르게 소모한다. 이후 효모들은 제공된 재료의 포도당을 아세트알데히드로 전환시키고 이를 다시 에탄올로 바꾼다. 이 과정에서 부산물로 만들어지는 이산화탄소가 빵을 부풀어 오르게 만들고 샴페인이나 맥주에 거품을 만드는 것이다. 재미있는 것은 효모는 에탄올을 만들려고 하지 않았다는 사실이다. 효모는 산소가 부족한 상황에서 ATP를 만들고 처리하려고 했을 뿐이다. 이 과정에서 생긴 부산물이 에탄올인 것이다. 사람들은 효모가 ATP를 얻고 버린 쓰레기(?)를 마시며 기분 좋은 시간을 보낸다.제조 과정에서 사용한 효모의 종류에 따라 맥주는 라거와 에일로 나뉜다. 효모는 알코올 성분을 만들고, 발효 재료는 향과 맛을 담당한다. 맥주 제조 과정에 첨가되는 호프는 맥주가 쓴맛이 나게 한다. 맥주는 알코올 농도가 5% 내외이다. 이보다 높은 알코올 농도에서는 사용된 효모가 죽기 때문이다. 반면 포도주를 만들 때 쓰는 효모들은 12% 알코올 농도까지 견딜 수 있다.

인류의 조상은 5000년 전에 맥주를, 그리고 3000년 전에 포도주를 만들기 시작했다. 조상들은 눈에 보이지도 않는 세균이나 미생물과 교감하며 그들이 가진 특성을 존중하고 그들이 활동하는 과정에서 만들어 낸 부산물에서도 즐거움을 찾는 삶을 살아왔다. 그 옛날보다 눈에 보이는 것도 많고 풍족한 요즘, 존중이나 배려가 사라지고 삶에서 즐거움도 줄어드는 이유가 뭔지 의아할 따름이다.