食品微生物

食品微生物

许多食品饮料的制造过程都少不了微生物的作用。松软可口的馒头、香喷喷的面包、醇香提神的酒，制作过程中都少不了酵母菌的帮助。利用微生物来改良动植物制作的食品，不仅使食品容易消化，维生素含量增加，外观和味道都比原来的食品好，而且还有一定的防腐作用，使食品更加便于存放。

乳酸杆菌能将蔬菜中的一部分碳水化合物分解成乳酸。乳酸菌可以改善食品风味，酸泡菜、酸黄瓜、酸奶等食品的制作就是由它们来加工的。乳酸有一种很好吃的酸味，酸泡菜中的酸味主要是由乳酸引起的。乳酸杆菌在发酵过程中也能产生一些挥发性醇类和酯类物质，它们又使酸泡菜有一种别致的香味。

酵母菌可以把果汁或麦芽汁中的糖类在缺氧条件下，分解成酒精和二氧化碳，使粮食或糖变成酒。它们能使面粉中游离的糖发酵，产生二氧化碳气体，在蒸烤过程中，二氧化碳受热膨胀，于是馒头或面包就变得松软可口，所以人们称酵母菌为“发酵之母”。酵母菌浑身是“宝”，它们的菌体中含有一半以上的蛋白质，而且酵母菌还含有多种维生素、矿物质和核酸等。家禽、家畜吃了用酵母菌发酵的饲料，不但肉长得快，而且抗病力和成活率都会提高。

酒也是微生物的产物。酒可以分成酿造酒、蒸馏酒和配制酒三种。酿造酒是以酒母（即酒精发酵所需的微生物）进行酒精发酵后所得的发酵液，可以直接饮用或经过滤后饮用。如我们平常喝的啤酒、葡萄酒及绍兴老酒等都属这一类。蒸馏酒是原料经发酵后用加热蒸馏法制成酒精饮料，如高粱酒、老白干、茅台酒、白兰地等。配制酒是用白酒或食用酒精与一定比例的着色料、香味、甜味料、药材或其他调味料混合制成，如虎骨酒、五加皮等。

酒类生产过程中的中心环节就是微生物发酵产生酒精。酒生产中所用的微生物主要是酵母，除此之外，还有各种霉菌和细菌，它们能以粮食为原料，分解其中的糖类，最后产生酒精。

味精、酱油、醋等是我们烧制各种菜肴都少不了调味剂，这些东西也是微生物的杰作。味精是L—谷氨酸的钠盐，又称谷氨酸钠、味素等。它具有强烈的鲜味，是人们日常生活中常用的调味品。早在1866年德国人立好生就用硫酸水解小麦面筋，最早分离出了谷氨酸。1908年日本人池用菊苗和铃木等人从海带汁中提取了谷氨酸，并于同年第一次把味精推向市场。由于当时生产的成本高，因而味精价格也高，它只是少数人餐桌上的奢侈品。1956年日本协和公司的木下等人分离到了一种能产谷氨酸的细菌——谷氨酸棒状杆菌，同年9月发酵法生产谷氨酸在日本问世，从此味精的生产飞速发展，产量大增。

酱油则是以豆类粮食在米曲霉的分解作用下得到酱醅，然后从酱醅提油所得。

醋是人们生活中不可缺少的调味品。有些凉菜加醋后不但能杀菌，味道会更加鲜，增进食欲、帮助消化；烧鱼时放一点醋，可以除去腥味。利用微生物造醋我国从古代就有记载，《齐民要术》中就记载了30多种不同的做醋方法。镇江香醋、山西陈醋，都是驰名中外的佳品。醋是由醋酸杆菌发酵产生的。生产醋的酿造过程和酒基本相似，这种细菌能将酒进一步氧化成醋酸。造酒时如果条件掌握不好，醋酸杆菌就会将美酒变成醋酸。所以，酿酒师傅总是把酒桶盖的严严实实，不让醋酸杆菌混入酒桶。

醋酸的酸味很强烈，家庭用的食醋中只含有3～6%的醋酸。在发酵过程中，细菌还能产生一些诸如乙酸乙酯一类的产物，使醋有好闻的香气。利用醋酸杆菌对水果进行发酵还能制造出易贮藏又好吃的甜食果脯。除上述之外，豆腐乳、酸奶、泡菜、火腿等等许多的食品都是微生物发酵所形成的具有独特风味的席上珍品。

我们平时吃的蔗糖，是用甘蔗和甜菜按照传统工艺生产的，这个传统已经维持了数千年。20世纪70年代，一种叫做高果糖浆的东西开始部分取代蔗糖的地位，而高果糖浆正是酶工程的产物。生产高果糖浆的原料是淀粉。我们知道淀粉是由一个一个葡萄糖分子连接成的长链大分子。它先被α－淀粉酶切成一段一段中等大小的分子，称为糊精，然后由糖化酶把糊精切成一个一个的葡萄糖分子。这样淀粉也就变成了葡萄糖。葡萄糖也是甜的，但是甜味不强，甜度只有蔗糖的2／3左右。于是再请葡萄糖异构酶出场，它的特长就是把葡萄糖转化成果糖。果糖比蔗糖还甜得多，甜度是蔗糖的1．7倍左右。经过转化、提纯、混合等工序，最后的产物是含果糖55%、葡萄糖45%的高果糖浆。高果糖浆的甜味正好与蔗糖相当。

高果糖浆的的原料是来源广泛、价格低廉的淀粉，因此在与蔗糖的竞争中处于十分有利的地位。在美国、日本等发达国家，高果糖浆的产量连年大幅度增长，蔗糖的消费量却每年都在大幅度下降。

酶工程生产高果糖浆的成功给科学家们以巨大鼓舞，学者们又转向了两个课题：一个是用酶把葡萄糖转化成蔗糖，一个是用蛋白酶来生产比蔗糖甜200倍的天门冬氨素。

随着世界人口剧增，油脂产量供不应求的矛盾越来越突出。为了这一难题，科学家开始在微生物身上打主意，现在已初见端倪。一位学者在加拿大多伦多大学举办的生物能量转化会上宣布，他从天然气井周围的土壤中分离出一种能利用阳光和二氧化碳合成油脂的节杆菌。经人工培养出来的大量菌体的细胞中，充满了油脂，高达85%以上。细胞中的油脂可以用溶剂萃取。如果培养1吨菌体，就可收获850公斤的食油。经过化验，这种食油是单甘油酯和三甘油酯的不饱和脂肪酸，质量远胜猪油，味道可与花生油相媲美，已经被证实是一种优质可供食用的油脂。利用阳光、二氧化碳和糖类，就可以大量培养这种节杆菌，不需占用土地，不需大量劳动力。工厂化生产只用几天时间，就可以收获一批油脂，产量大，价廉物美，前景诱人。

赫尔大学的一位生物学家也宣称他找到了一种产油脂极高的“假丝酵母”。找到了能生产油脂的微生物后，就可以通过基因工程，把能生产油脂的基因“嫁接”到其它微生物身上。这样，能生产油脂的微生物品种就会愈来愈多。到那时，微生物油脂工厂林立，人类就不愁油脂短缺了。

人口剧增带来的粮食危机也日益困扰着人类，迫使人类去寻找新的食源。而微生物以其含蛋白量高，生长繁殖快的特点而日益为人类所重视，人们已开始在这方面做了有益的尝试。

由于畜牧业和养殖业的迅速发展，对蛋白质饲料的需求量也飞速增加。动物本身是生产蛋白质的，但它们也同样是需要吃含蛋白的饲料的。一般的动、植物蛋白远远不能满足需要，为此，现在世界各国都在积极发展单细胞蛋白。

单细胞蛋白就是指微生物蛋白。它是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微生物菌体。微生物的蛋白质含量极其丰富，约占体重的70%～80%，每个微生物单细胞就是一座效率极高的蛋白质合成工厂，它们的合成速度比动物要快1～10万倍！就是说一头100公斤重的母牛一天若生产400克蛋白质的话，100公斤重量的细菌一天则能生产四吨蛋白质。单细胞蛋白不是一种纯蛋白质，而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质的含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成的细胞质团。

欧洲的科学家发现了一种颇为有趣的细菌。这是一种新的生产单细胞蛋白的细胞——一种极为能干的氢细菌。这种氢细菌只吃氢气和空气就能合成蛋白质，并排出纯净的水。不过，要获得廉价的氢气，只有用电来分解水才行。于是，科学家们就计划在阳光充沛的荒漠上建造新颖的太阳能电站，用太阳能来生产电，然后制取氢气，通过发酵工程生产单细胞蛋白。这样，“荒漠变良田”的美好愿望就有可能用一种崭新的方式来实现了。

自我国1922年上海在建立了第一家酵母厂起，至今已有酵母厂几十家，产量数吨，大部分用于医药和面包生产，而用于饲料很少。但事实上，我国蛋白饲料年需要量在500万吨以上，因此，单细胞蛋白在我国将有极为广阔的发展前景。