导言：微生物的发酵过程被广泛地用于工农业生产中，我们喜爱的很多美食和饮料（比如酸奶、葡萄酒、面包、咖啡、巧克力等）的制造过程也离不开发酵。除了在饮食中给我们带来感官上的享受，发酵还能帮助我们长时间储存食物。
关键词：微生物，细菌，真菌，发酵
当你啜饮一杯咖啡、享受一顿丰盛的巧克力大餐或者品味一块罗克福奶酪的芳香的时候，你是否想过为了你的快乐而辛勤劳作的微生物对此作出的巨大贡献。
法国化学家Louis Pasteur曾说过：“自然界中无限小的生物所发挥的作用是无限大的。”如果没有微生物，这个星球上的生命将不会存在，或者将与我们今天所见的大不一样。
最近的一些研究结果揭示了微生物在维持生态系统稳定、改变我们的环境及影响人类和动植物健康等方面发挥的关键作用。
微生物学最吸引人的地方之一是，几乎所有的生物和化学过程都与微生物有关。有的微生物种类能降解污染物，有的能在砷上面快速生长，最近报道的一种细菌还能降解聚酯塑料。
发酵的奇迹
没有什么比发酵过程更能体现微生物的生物活性且让其更贴近生活。很多微生物（主要是细菌和许多酵母）都会用到这个代谢过程，而且人们在很多工农业应用中也会利用发酵过程。
我们大多数人都知道呼吸作用。活细胞利用呼吸作用，通过将糖类这样的化学物质分解成较小的成分，从而释放出其中的能量。
在我们最熟悉的一种呼吸作用（称为有氧呼吸）中，氧气是一连串化学反应的最终受体，这些化学反应能产生水、二氧化碳，并提供能量。
然而，很多细菌在缺氧的条件下能进行另一种形式的呼吸作用，称为厌氧呼吸，这种呼吸作用使细菌在缺少氧气时依然能存活。这是个让微生物在厌氧条件下（比如我们的消化道）能够大量繁殖的绝技。一些细菌生活在持续无氧的条件下，对它们来说，暴露在氧气中是致命的。
但是很多微生物有另一个策略：发酵。在这个过程中，糖类这样的分子只是被部分分解，所产生的能量也不如呼吸作用产生的多，但是细胞仍然能存活。
幸运的是，这个过程的很多终产物对我们来说都是很有价值的，包括诸如乙醇和乳酸这样的化合物。
借助培养微生物做成的食物
尽管大多数人都知道细菌能将牛奶变成酸奶、酵母能将葡萄汁里的糖转变成酒精或者使面包面团膨胀，但是世界各地还有无数这样的例子：拥有不同文化的地区利用发酵来生产具有自己独特异国情调的产品。
然而许多人并不知道发酵在多大程度上提高了我们对食物和饮料的享受。有时候，它甚至可能会带给我们超越感官的好处。
在哥伦比亚、中美洲和夏威夷，阿拉比卡咖啡是通过“湿法”进行加工处理的，这种方法包括一个24-48小时的发酵步骤。这一过程主要是用来去除咖啡豆周围的一层薄薄的粘液。
这个过程还会让咖啡豆散发出迷人的味道，让其具有芳香属性。当然，烘烤和冲泡也是充分展现咖啡香味的关键步骤。
巧克力生产的开始源自可可豆经历的类似的发酵步骤，这其中涉及细菌和酵母产生芳香族化合物前体（包括乙醇、乳酸和乙酸）这样一连串复杂的过程。
乳品业在很大程度上也依赖于发酵。例如，包含一个或一些细菌的简单的“发酵剂”能通过乳酸发酵过程将牛奶变为酸奶。
细菌和真菌的复杂混合物也能将凝乳转变成美味可口的产品，如软干酪、蓝奶酪和各种熟奶酪。
而且不仅是奶牛的奶，山羊、绵羊、水牛和骆驼的奶也被全球具有不同文化的地区用来生产各种各样他们自己的发酵乳制品特产。
很多我们最喜爱的食物或饮料在生产过程的某个阶段看起来都是这样的。图片来源：Ga?l Chardon/Flickr,CC BY-SA
储存
除了带来感官的享受，发酵也是一种食物保存方式，让易腐坏的食品能储存更久的时间。这在19世纪冰箱引入以前是食品安全的一个重要方面。
随着盐（腌制肉）或糖（果酱和甜酒）的加入，发酵过程中所产生的酸会迅速降低原产品的酸碱度（pH值）。对牛奶来说，酸度的升高会导致凝乳，同时也会抑制生牛奶中的不良细菌（有时是致命的）。
同样地，肉制品的发酵——传统上由猪肉制成，但是也会用牛肉、鸡肉和火鸡肉——包含了一个由不同微生物种类组成的复杂群落。这些微生物能生成乳酸、乙酸、双乙酰，并能产生分解蛋白质和脂肪的酶。
一些细菌会产生过氧化氢，过氧化氢与肌红蛋白反应会导致肉制品变色。为了阻止这种情况的发生，肉制品中的其他细菌会产生过氧化氢酶来降解过氧化氢，从而使肉色保持粉红。
一些细菌还能使硝酸盐（作为防腐添加剂）转变为亚硝酸盐，进一步增强产品的色质。
发酵食品在素食产品中也有应用，比如传统泡菜（发酵的卷心菜）、各种发酵的豆腐和西班牙风味橄榄。
家畜也能受益于发酵。在一些无法全年拥有新鲜牧场的地区，人们将切碎的植物原料（玉米、高亮和谷物）通过天然发酵产生出的青贮作为家畜的饲料。
微生物不仅与味道、芳香和营养有关，很多用于发酵的微生物还被看作是“益生菌”。尽管益生菌的有利效果还在评定中，但是已经有很多研究显示食用益生菌有益健康，比如提高免疫系统。
所以，下次你享用美酒和一片硬皮酵母面包配一块优质奶酪的时候，记得举杯向所有辛勤工作的微生物好伙伴们致敬！
作者简介：Enzo Palombo，斯威本科技大学微生物学教授。Enzo Palombo受到维多利亚乳制品食品安全和澳大利亚肉类加工公司的基金支持。
（翻译：郭晓；审校：海带丝）
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