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第30章 微生物王国(6)

事实上,在酒的酿造过程中,由于酒对微生物具有杀菌作用,因此酿造时酒精的含量较低,一般不会超过15%。如果酒的浓度再提高,酵母菌就难以生存。所以,人喝的高浓度烈酒通常是用加热的方法获得的,所以也称烧酒。酒在78℃时会变成气体跑出来,而水则要到100℃才能变成气体。人类就是利用酒和水的这个差异,将低浓度的就加热,并控制一定的温度,让酒跑出来而留下水,然后再将蒸发出来的酒冷却,就得到了高浓度的旧。

纤维素与酒精制造

酒精的主要用途是溶剂和原料。作为溶剂主要用于制造染料、药物、塑料及油漆等;作为合成其他化合物的原料,则可以制备乙醚、乙酸和合成橡胶等。

用于制造酒精的原料主要是淀粉和糖蜜。用淀粉作为原料制造酒精,需要先用曲霉、根霉和毛霉,因为这些微生物可以将淀粉变为糖,然后再由酵母菌发酵,将糖转化为酒精。

纤维素虽然也是由许多葡萄糖分子连接起来构成的,但它同淀粉在结构上又有差异,而且分子量要大于淀粉。这就表示,它很难被微生物所分解利用。如果想用纤维素作为原料来生产酒精,就必须先用纤维素酶作用这些原料,将它们分解成为糖类,然后再用酵母菌发酵使之成为酒精。目前,在生产中利用木霉、黑根霉菌等分泌的纤维素酶,可以成功地用纤维素生产出酒精了。

酱和酱油的酿造

酱和酱油都是我们日常饮食中常用的调味品。做酱的原料很多,因此酱的种类也很多,比如可以用豆类做成豆酱,用小麦粉做成面酱,用肉类做成肉酱,还有鱼酱、虾酱、花生酱等等。

做酱与做酒有点相似,也是要先做曲。不同的是,做曲时控制的培养条件不同,生长的微生物种类也不同,常见的有霉菌、酵母菌、乳酸杆菌等。而随着酱的种类的不同,在制作方法上也是各有千秋。比如做米曲酱,首先要将米洗净、浸泡、蒸熟,然后再接种霉菌。这时,米要含有一定的水分,才能令霉菌生长得好。然后,再将曲和豆混合,混合前要先将豆磨碎、浸泡、蒸熟。然后在28℃条件下培养,接着升温到35℃,再过一段时间就到了一种厌氧的环境中,这时曲中的霉菌菌丝就会死亡,而耐高温的酵母菌则生长起来进行发酵。发酵结束后,就成了可以食用的米曲酱。

古时候,人们在利用微生物制做酱的同时,还会从酱的上面取一些酱汁作为调味品,这就是酱油。而现代酱油的生产工艺,就是由此演变而来的。

在酿造酱油的过程中,要先让小麦中的淀粉被曲霉分解成糖分,再被酵母、曲霉和细菌等发酵成为酒精、有机酸和氨基酸等。此时,所生成的酒精在与有机酸结合生成酯类,这就是酱油有香味的原因。原料中的蛋白质被微生物中的蛋白酶分解后,就能生成多种氨基酸,它可以与碱类结合形成盐类,这也是酱油中香味成分的来源之一。而原料中的多糖被酵母菌、细菌发酵后,其产物在与氨基酸结合,就成了酱油的颜色。

醋是如何酿造的

我国的食醋风味独特、口感醇厚,比欧洲人发明用啤酒、葡萄酒等制醋的方法先进得多。通常来说,我国酿造食醋的方法有两种,即固体发酵法和液体发酵法,所用的原料主要是淀粉,如高粱、大米、小米等。所用的军中,主要是糖化力强的黑曲霉或根霉;而酒精发酵力强的酿酒酵母及氧化酒精,则是醋酸的醋酸菌。

固体发酵法生产食醋,主要根据原料、曲、操作方法及产品风味的不同,可分为大曲醋、小曲醋和麸曲醋3个类型。

大曲醋主要以高粱为原料,大曲为糖化发酵剂制成,山西的醋就是这种类型的代表。

小曲醋是以大米、糯米为原料的,小曲为糖化发酵剂,镇江醋就是这个类型的代表。

麸曲醋是以麸曲为糖化剂,配以纯酵母和醋酸菌为发酵剂,也是当前国内最普遍的生产方法,四川的麸曲醋是该类型的代表。

无论是哪种类型的食醋,生产过程中都要先将米蒸熟,然后加水和曲、酵母,放于适宜的温度下使之成为甜酒;然后在甜酒中拌入醋酸菌种,经过醋酸发酵,酒杯进一步氧化成醋酸。不过,醋酸的酸味很强烈,通常我们家庭中食用的醋中只含有3%~6%的醋酸。在发酵过程中,醋酸杆菌还能产生一种副产物乙酸乙酯,它是一种香料,醋中因为有了它才有了香气。

醋具有很强的杀菌作用,几乎所有的有毒并举在醋中都存活不了30分钟。而且,醋还能促进食欲,帮助消化吸收,让食欲旺盛。

制造面包和馒头

我们知道,面包和馒头都是用小麦磨成的面粉制成的。面粉的主要成分是一种叫做淀粉的多糖,由葡萄糖构成。两个葡萄糖分子脱去一个分子的水,结合在一起,就是麦芽糖。而这种连接在一起的葡萄糖一旦多起来,就成了淀粉。

不过,光有面粉是做不成面包的,还要有酵母。在制作前,先用水将面粉和酵母混合在一起,制成面团。随后,将面团放入一个通气的容器中,并使之保持一定的温度。这时你会发现,面团会渐渐长大,并变得松软,还会发出一股酸味儿。这是因为,谜案段中的淀粉已经被谷物中的酶分解成为麦芽糖,然后进一步分解为葡萄糖。这时,酵母菌中的葡萄酶会使淀粉中的一部分葡萄糖被氧化,产生二氧化碳和水,并产生热量。二氧化碳气体填充的面团中,就会使之质地松软;二氧化碳和水结合形成碳酸,使面团体积变大,并使面团发酸,产生的热量使面团发热。这时,为了不让面团发酸,可以在其中加些小苏打进行中和。

经过这样处理好的面团就可以放入烤箱中了,烤出来的产品就是面包。而如果将面团放入蒸笼中蒸,那么蒸出来的产品就是馒头了。

相关链接——色美味佳的葡萄酒是如何酿制的

走入生产葡萄酒的车间,你会发现本来一串串的葡萄经过传送带,通过一排排的“喷泉”将它们洗净,然后被送入葡萄破碎机,很快就变成了葡萄浆;不久,这些葡萄浆就会变成酵母菌的“美味佳肴”。

酵母菌在吃了葡糖浆里的糖之后,就会排出乙醇和二氧化碳,这时葡萄浆中就会冒出气泡。溢出来的二氧化碳将葡萄皮和籽冲到表面,生产很厚的浮渣,这就是发酵现象。浮渣与空气接触面积大,而且含有很多酵母,所以发酵速度也非常快;加上热量不易散发,温度很快上来,不利于酵母繁殖,而且浮渣隔绝了发酵液中二氧化碳的排出与氧气的输入,会影响发酵的正常进行,因此工人们必须每天将浮渣与发酵液充分混合几次,这样还能促进果皮和种子中所含的色素、单宁及芳香物质抽出。

发酵过程中的温度应维持在25~30℃,经过几天的旺盛发酵,因糖分减少而似发酵作用逐渐慢下来。这一段过程就是前发酵。

前发酵结束后,除去残渣并压榨过滤,过滤出来的未成熟的新酒还要进行后发酵。

后发酵过程通常需要在贮酒桶中进行。贮酒桶放在发酵室内,温度控制在10~15℃。这时,酵母菌的活动会渐渐变得微弱,再经过以上过程得到的酒汁经一定时间的贮存陈酿,再配制、澄清、过滤、装瓶,就可以得到成品红葡萄酒了。

白葡萄酒的酿制方法与红葡萄酒不完全相同。首先原料就不同,白葡萄酒一般是用糖分很高的白葡萄制成的,比如我国的张裕60号葡萄,就是白葡萄酒的优质原料。其次,酿制方法也不同,红葡萄酒一般会带皮一起发酵,让色素单宁尽量渗出;而白葡萄酒则仅取葡萄汁进行发酵。此外,白葡萄酒的酿制要求也比红葡萄酒更严格。

但是,它们的发酵过程是基本相同的,而且都需要加入一定的化学药物,只有这样才能抑制由果皮带入的杂菌,从而酿造出色香味均佳的葡萄酒。

警惕微生物带来的弊端

很早以前,人们经常得一些奇怪的病,而使人们死亡。当时人类还搞不清楚患这些病的原因。经过无数科学家的艰苦努力,终于找到了真正的杀人凶手,它就是细菌。

研究得知,结核病是结核杆菌引起的;霍乱病是霍乱病菌引起的;而白喉的病原菌是白喉杆菌引起的;像伤寒、破伤风、肺炎、脑膜炎等传染病都细菌在作乱。这就是说,无处不在的微生物中有一部分是致病的(或有害的),他们会引起疾病。

蓝细菌的毒素

早在1878年的5月在《自然》杂志上发表的一篇文章中就指出:在默里河入海处蓝细菌和繁殖已对生物造成极大的危害,蓝细菌形成像绿色油漆那样的厚厚的一层浮渣,犹如一锅又浓又稠的粥。当动物饮用之后,就会昏迷,丧失神志,头颈向后歪,在12小时内均死亡。

研究人员发现,罪魁祸首就是这些肉眼看不到的蓝细菌,在蓝细菌体内含有毒素,当由于水体中的氮和磷的浓度增加或者是风的吹拂等原因使蓝细菌逐步聚集在一起时,就可能发生中毒事件。蓝细菌的毒素有很多种,其中不乏有致死性的毒素。例如蓝细菌的“肝毒素”,它们伤害肝并在几小时到几天内毒死动物。

“变性毒素A”可连续刺激人的肌肉,发生肌肉颤搐和痉挛,最终死于惊厥和窒息。并且这种毒素不能被降解,也没有人生产出抗变性毒素A的阻抗剂。因此,阻止死亡的方法只能是识别有毒的水并阻止动物和人类饮用它们,直到把蓝细菌减少到规定数目以下为止。

细菌内毒素

许多疾病是由于人体被细菌感染所引起的,这些细菌在人体内分泌出各种蛋白质,进入人体的各个系统中,引起发烧,昏迷等症状。这些毒素被称为“外毒素”。

而在1982年,有两位科学家分别阐述了不符合外毒素特征的一些毒物,并且有人注意到这些毒素并不主动向外分泌而是隐藏在细胞内,因此取名为“内毒素”。这类毒素为革兰氏阴性细菌所特有。当内毒素由于细菌体破裂或受刺激等原因被释放到血液中去时,通常主要影响和刺激巨噬细胞,与巨噬细胞上的受体结合,产生一系列生物学反应,导致人类患病。

但最新研究发现:细菌产生内毒素的原因与细菌的繁殖有关,可以说细菌的内毒素是许多细菌完整的一部分,它能在产生内毒素的细菌上形成一稳固防御物,阻止许多抗生素与那些侵染的细菌进行格斗。也有研究人员认为,接触内毒素分子是发展免疫系统并使之有活力的必经之路。

总之,内毒素对人类有功也有过,人们正在努力阻止其坏作用而利用其有益的方面。

虫牙的来历

龋齿俗称“虫牙”,因为人们得了龋齿后牙齿会很疼。在古时候科学不发达,以为是由于虫子蛀食了牙齿,才形成了龋齿。就有一些人借此为生,专门为患牙病的人挑“牙虫”,他们能从患者口腔中“挑”出细小的白身黑头的小虫来。后来,把戏被揭穿了,这里所谓的“牙虫”其实是韭菜或葱的种子发芽后的胚芽部分,细小而微弯,很像一条白身黑头的小虫。治病时,将这种“虫”藏在手中,到时魔术般的变出来,就变成从牙中“挑”出来的“牙虫”了。既然龋齿不是由于在牙中有虫子作怪,那为什么牙还会痛呢?

原因是很复杂的,但大多是由于牙齿间常有各种食物残屑,经过微生物的作用(如乳酸菌)就会产生酸,经过酸的长期侵蚀,牙齿就会形成空洞,空洞越来越大就会碰到牙髓中的血管和神经,神经的感觉十分灵敏,这时吃东西就会牙痛。

另外,吃饭时挑食,体内缺乏某种矿物质和维生素,致使牙齿发育不良,也容易患龋齿。因此,应养成不偏食,多吃蔬菜和粗粮,早晚刷牙,定期检查,发现牙病要早治的好习惯。这样,人人都会有一口健康的牙齿。

灭菌手段

微生物,尤其是能使人患病的微生物对人类的危害极大。因此,我们要想尽一切办法彻底杀死它,这就是灭菌。通过与有害微生物斗争的多年实践,人们总结出了许多行之有效的灭菌手段。

(一)高温,微生物和其他生物一样没有合适的温度就不能生长,并且都惧怕火的威力,其中“火烧”是最古老也是最有效的灭菌手段,一切微生物均逃不出烈火的手掌心。其次,用煮沸,蒸汽,干热来灭菌均是行之有效的高温灭菌方法。

(二)阳光,在太阳光中有一种肉眼看不见的光线——紫外线,它具有很强的杀菌能力,许多微生物都怕紫外线,因此勤晒衣被是预防传染病的好方法。

(三)射线,许多放射性元素都能发出各种波长的射线,它能产生比太阳光更强的杀菌力,在食品贮存方面取得不少成就。

(四)通风,通风不能杀死任何有害微生物,但它可将大量含有害微生物的污浊空气排出去,有助于预防传染病。

(五)化学药剂,通过对细菌等微生物的代谢生理抑制杀死微生物。例如:现在的自来水中就用漂白粉来杀菌。尽管人们在长期与有害微生物的斗争中,找到了许多消灭和防止有害微生物的办法。但是,一旦患病,仍需立即选用有效的药物来对症治疗。

无菌技术

了解微生物,就不可避免的要涉及到无菌技术。在列文虎克亲眼看到细菌等微生物后,几乎历经整整两个世纪,人们才逐渐体会到:要研究自然界中随处存在、数量庞大、杂居混生的微生物世界中的某一特定“公民”,首先要为它创造一个无任何杂菌干扰的无菌环境,这就是所谓的无菌技术。

无菌技术按其处理后所能达到的无菌程度可分为四类:

(一)灭菌:指彻底、永久地消灭物体内外部的一切微生物;

(二)消毒:消除物体表面或内部的部分致病微生物;

(三)防腐:完全抑制物体内外部的一切微生物,但一旦将此因素去除,原有的微生物仍可活动;

(四)化疗:即利用某种化学药剂对微生物和其宿主间的选择毒力的差别来抑制或杀死宿主体内的微生物,从而达到防治传染病的效果。

无菌技术与人类的经济活动和日常生活息息相关,全世界每年仅因微生物引起的霉烂、腐败、变质而损失的粮食达2%以上,如果我们能自觉地广泛应用无菌技术来防治有害微生物对工农业产品的霉腐或发酵过程的染菌,则经济效益将是很大的。

新知博览——冷藏不能灭菌

人人都知道,冷藏是保存食物的一种方法。在严冬腊月,食物可以贮存得比较长久些;而在温暖的环境中,吃剩的饭菜、点心、熟食等食物,隔上一天或一夜就会发馊、变质。冷藏真的能灭菌吗?

细菌学家曾做这样的实验:取一桶冰淇淋,故意放入致病的伤寒杆菌,经测定,每毫升冰淇淋里大约含有5000万个活的伤寒菌;把冰淇淋放进冰箱内,隔了5天后,取出一桶进行检定,发现每毫升里还有1000多万个活着的伤寒菌;继续冷藏至20天后取样测试,这时每毫升冰淇淋里还有200万多个伤寒菌;过两个月后检查,里面还有60万个活菌存在;一直冷藏到2年零4个月再取出测定,发现这时每毫升竟然还存在6000多活的伤寒菌。

这一试验有力地说明:冷冻的方法,只能起到限制细菌生长,繁殖的作用,并没有杀死、消灭细菌的效力。因此,冰箱、冷库里的食物,食用前仍需采用烧熟、煮透等办法灭菌后才能食用。

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