高中生物【選必三】傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)
一、發(fā)酵與傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)基礎(chǔ)
發(fā)酵的本質(zhì)：從概念上講，發(fā)酵是人們巧妙借助微生物，在適宜條件下，促使原料通過(guò)微生物獨(dú)特代謝，轉(zhuǎn)化為人類所需產(chǎn)物的過(guò)程。不同微生物宛如擁有獨(dú)特技能的工匠，具備產(chǎn)生不同代謝物的能力。例如乳酸菌可產(chǎn)出乳酸，酵母菌能生成酒精和二氧化碳，正是這些特性，使得人類能夠收獲多種類型的發(fā)酵成果。
傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)揭秘：傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)別具特色，它直接利用原材料中天然 “居住” 的微生物，或是沿用前一次發(fā)酵留存的發(fā)酵物里的微生物來(lái)開(kāi)展發(fā)酵工作，進(jìn)而制作食品。其常以混合菌種的固體發(fā)酵及半固體發(fā)酵為主要方式，在往昔，多呈現(xiàn)為家庭式或作坊式的小規(guī)模生產(chǎn)。像日常熟悉的酒、醬、醬油、醋、泡菜和豆豉等，皆是傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的經(jīng)典產(chǎn)物。
二、常見(jiàn)傳統(tǒng)發(fā)酵食品制作剖析
泡菜制作工藝：
微生物主角 - 乳酸菌：乳酸菌是泡菜制作的核心微生物，屬于細(xì)菌范疇，代謝類型為異養(yǎng)厭氧型，常見(jiàn)的有乳酸鏈球菌和乳酸桿菌。在無(wú)氧環(huán)境下，乳酸菌大顯身手，將葡萄糖逐步分解為乳酸，為泡菜帶來(lái)獨(dú)特的酸味與醇厚風(fēng)味。
制作流程要點(diǎn)：制作泡菜時(shí)，首先要準(zhǔn)備好新鮮蔬菜，如白菜、蘿卜等，洗凈并切成合適大小后，放入泡菜壇。接著調(diào)配鹽水，鹽水濃度要適宜，一般在 6%-8%，煮沸冷卻后倒入壇中，以抑制雜菌生長(zhǎng)。再加入一些老泡菜水，引入乳酸菌 “種子”，隨后密封泡菜壇，為乳酸菌營(yíng)造無(wú)氧環(huán)境。在腌制過(guò)程中，初期壇內(nèi)氧氣會(huì)抑制乳酸菌生長(zhǎng)，隨著壇內(nèi)微生物呼吸，氧氣逐漸消耗，乳酸菌開(kāi)始大量繁殖產(chǎn)酸，一般腌制 10-15 天，泡菜便制作完成。
果酒與果醋釀造奧秘：
果酒釀造：果酒釀造的關(guān)鍵微生物是酵母菌，它是真核生物，在有氧時(shí)，通過(guò)有氧呼吸大量繁殖，反應(yīng)簡(jiǎn)式為\(C_6H_{12}O_6 + 6H_2O + 6O_2 \stackrel{酶}{=\!=\!=} 6CO_2 + 12H_2O + 能量\) ；無(wú)氧時(shí)則進(jìn)行酒精發(fā)酵，將葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳，反應(yīng)簡(jiǎn)式為\(C_6H_{12}O_6 \stackrel{酶}{=\!=\!=} 2C_2H_5OH(酒精)+2CO_2 + 能量\) 。在實(shí)際釀造中，選取新鮮水果，如葡萄，洗凈晾干后，破碎榨汁，加入適量酵母菌，在 18-30℃環(huán)境下密封發(fā)酵 10-12 天左右，期間需適時(shí)放氣，排出產(chǎn)生的二氧化碳，便可得到美味果酒。
果醋釀造：果醋制作離不開(kāi)醋酸菌，它是原核生物，當(dāng)氧氣充足、糖源充足時(shí)，可將葡萄糖分解為醋酸；糖源不足時(shí)，能將酒精轉(zhuǎn)化為醋酸，反應(yīng)簡(jiǎn)式為\(C_2H_5OH + O_2 \stackrel{酶}{=\!=\!=} CH_3COOH(乙酸)+H_2O + 能量\) 。果醋發(fā)酵常以果酒為原料，接入醋酸菌后，需持續(xù)通入無(wú)菌空氣，在 30-35℃條件下發(fā)酵，隨著醋酸含量增加，果醋逐漸釀成。
腐乳制作工藝：腐乳制作涉及多種微生物，如酵母、曲霉和毛霉等，其中毛霉起主要作用。在制作過(guò)程中，豆腐為微生物生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)，毛霉等微生物分泌蛋白酶等酶類，將豆腐中的蛋白質(zhì)分解為小分子的肽和氨基酸，脂肪酶將脂肪分解為甘油和脂肪酸，從而賦予腐乳獨(dú)特風(fēng)味與細(xì)膩口感。一般先將豆腐切成小塊，擺放整齊，接種毛霉后，在適宜溫度濕度下讓毛霉生長(zhǎng)，待豆腐表面長(zhǎng)滿菌絲后，加鹽腌制，析出豆腐中水分，同時(shí)抑制微生物生長(zhǎng)，再加入鹵湯（含酒、香辛料等），密封腌制一段時(shí)間，腐乳就制作完成。
三、傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)背后的微生物知識(shí)拓展
微生物的類群與特性：參與傳統(tǒng)發(fā)酵的微生物主要包括細(xì)菌和真菌。細(xì)菌如乳酸菌、醋酸菌，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)成形細(xì)胞核；真菌如酵母菌、毛霉，具有成形細(xì)胞核。不同微生物對(duì)環(huán)境條件要求各異，像乳酸菌偏好無(wú)氧環(huán)境，醋酸菌則需充足氧氣；酵母菌在有氧、無(wú)氧條件下都能生存，但代謝產(chǎn)物不同。這些特性決定了它們?cè)诓煌l(fā)酵過(guò)程中的獨(dú)特角色。
微生物的代謝與發(fā)酵調(diào)控：微生物通過(guò)自身代謝活動(dòng)推動(dòng)發(fā)酵進(jìn)程。在發(fā)酵時(shí)，需依據(jù)微生物特性，嚴(yán)格控制溫度、pH、氧氣等條件。比如制作果酒時(shí)，溫度過(guò)高酵母菌易死亡，過(guò)低則發(fā)酵緩慢；制作泡菜時(shí)，pH 值影響乳酸菌生長(zhǎng)與產(chǎn)酸量。同時(shí)，原料成分、發(fā)酵時(shí)間等也會(huì)影響發(fā)酵效果，只有精準(zhǔn)調(diào)控，才能確保發(fā)酵順利進(jìn)行，產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)品。
