Propionsäuregärung, der mikrobielle Abbau von Glucose oder Lactat zu Propionsäure als Hauptendprodukt der Gärung. P. kann auf zwei unterschiedlichen Wegen gebildet werden. Mikroorganismen, die Glucose oder Lactat als C-Quelle verwerten können, besitzen den Propionat-Succinat-Weg (Propionsäurebakterien). Den Acrylatweg zur Bildung von Propionsäure verwenden Mikroorganismen (Clostridium propionicum, Megasphaera elsdenii), die nur Lactat als C-Quelle nutzen können.

1) Propionat-Succinat-Weg. Der Abbau der Glucose zu Pyruvat verläuft über die Glycolyse. Pyruvat kann auf zwei Wegen weiter metabolisiert werden: Neben der Umwandlung von Pyruvat zu Acetat und CO₂ (ATP-Bildung) wird Propionat aus Pyruvat in einem zyklischen Mechanismus gebildet. Das Schlüsselenzym ist dabei die D_S-Methylmalonyl-CoA-Carboxytransferase (Biotinenzym), die eine Carboxylgruppe vom D_S-Methylmalonyl-CoA auf Pyruvat unter Bildung von Propionyl-CoA und Oxalacetat überträgt. Durch Enzyme des Tricarbonsäure-Zyklus wird Oxalacetat in Fumarat umgewandelt, aus dem mittels der Fumarat-Reduktase Succinat entsteht. Die Potenzialdifferenz zwischen NADH/NAD⁺ und Fumarat/Succinat gestattet die ATP-Bildung durch Elektronentransportphosphorylierung. Durch eine Transferase wird CoA vom Propionyl-CoA unter Bildung von Propionsäure auf Succinat übertragen. Das entstandene Succinyl-CoA wird anschließend durch eine Mutase (mit Coenzym B₁₂) und eine Racemase in D_S-Methylmalonyl-CoA umgewandelt.

Mit Lactat als C-Quelle sind zwei weitere Enzyme erforderlich, die Lactat-Dehydrogenase und die Pyruvat-Phosphat-Dikinase.

2) Acrylatweg. Die Umwandlung von L-Lactat über Acryloyl-CoA in Propionat, die nur von wenigen Mikroorganismen durchgeführt werden kann, ist biochemisch noch nicht so gut untersucht. Da die entsprechenden Mikroorganismen auch eine Lactat-Racemase besitzen, entstehen bei Angebot von L-Lactat neben Propionat Acetat und CO₂. Die Gärungsverfahren besitzen keine industrielle Bedeutung.