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第5章 微生物与食品(1)

制作面包

众所周知面包和馒头都是由小麦磨成的面粉制成的。面粉的主要成分是一种由葡萄糖构成的叫淀粉的多糖。两个葡萄糖分子脱去一个分子水结合在一起就叫做麦芽糖,这种连在一起的葡萄糖一旦多起来,就是淀粉了。光有面粉还制不成面包,还需要酵母菌的参与,当然,还需要用水把面粉、酵母菌混合在一起。

要想做出面包或馒头来,第一步是把面粉、水和酵母混合在一起做成面团。这个面团得放在透气的容器里使它通气,还要给它保温。

过不了多久你就会发现,面团长大了,变松软了,撕一块面团,会闻到一股酸味儿,把手伸进面团中心会感到它在发热。仔细看看会发现面团中有许多小空泡。这是怎么回事呢?原来,谷物中的酶把面团的淀粉分解成麦芽糖,再进一步分解为葡萄糖。这时酵母菌中的葡萄酶氧化淀粉中的一部分葡萄糖,产生二氧化碳和水,并产生热量,二氧化碳气体充填在面团里,质地松软,它与水结合形成碳酸,增大其体积,结果使面团发酸,产生的热使面团发热。这时为了使面团不发酸,往往加入一些小苏打中和。把处理过的面团放在烤箱里去烤,成品就是面包;如果在烤之前,加入各种你喜欢的佐料,那出来的便是你所要的具有独特风味的面包;如果此时把面团放在蒸笼里去蒸,成品便是我们所熟悉的馒头。

酒的酿造

酒是人们喜爱的饮料之一,因为它具有特殊的提神、兴奋的作用,少量饮酒还可以解除疲劳、舒筋活络。如果在白酒中加入人参、虎骨、蛤蚧等,还可以治疗一些疾病。所以酒实际上已经成为我们生活中不可缺少的东西。

我国有悠久的酿酒历史,据推算至少四五千年。酒的种类也很多,按其酿造工艺和原料的不同,可分为葡萄酒、白酒、黄酒、果露和啤酒。所有,酒都是通过微生物酵母菌的发酵作用而得来的。能造酒的微生物主要是酵母菌,它们在无氧条件下,先经过叫做双磷酸己糖的途径(简称为E-M途径)将原料中的糖类分解为丙酮酸。这一代谢途径很重要,包括人在内的绝大多数生物的碳源利用,都是沿着这条途径进行的。丙酮酸经酸母菌进一步发酵就成了酒。

自然界中含有比较少的现成糖类的原料,大都是含有糖类的淀粉。可是,因为酵母菌不会产生消化淀粉的淀粉酶,所以它不能直接利用含淀粉的原料。在我国古代劳动人民长期劳动实践中,创造出独特的酿酒工艺。拿白酒为例:首先进行制曲,即用部分淀粉原料与一些霉菌——曲霉(主要是一些黄曲霉、黑曲霉和红曲霉)和根霉混合制成。再用曲中的微生物淀粉酶将淀粉水解成糖(称糖化),后利用酵母菌在厌氧条件下把糖转变成酒精(称酒精发酵)。像这样利用几种、甚至几十种微生物同时进行发酵是我国特有的发酵方法。从现代微生物学的观点来看,用曲进行酿酒,实际上是一个先后利用两类微生物的生理活动进行酒精发酵的酿酒工艺,它不但是最早在世界酿酒史上把霉菌应用到酿酒业中,而且对现代工业微生物学的发展也有一定的意义。

由于酿造过程中应用的酵母菌、霉菌的种类不同,我国各类名酒的芳香味道也不同。这些微生物都有自己特定的酶系统,使酿造的成品和工艺质量各有千秋。汾酒以清香风格闻名,泸州特曲以爽口甘洌、芳香浓郁著称,这都是由微生物发酵时产生的类物质的差异造成的。

我国根据微生物发酵时产生的酯类差异把白酒分为四种比较典型的香型:浓香型、清香型、米香型和酱香型,前边提到的泸州特曲属浓香型,山西汾酒是以乙酸乙酯为主体的清香型,而驰名中外的茅台酒则属酱香型。

酒的种类很多,名字也五花八门,有的酒按原料取名,如葡萄酒、高粱酒;有的按产地取名,如汾酒、孔府家酒;有的按酒色取名,如黄酒、白酒。但不论什么名称的酒,都大致可分为“高度酒”和“低度酒”两大类。所谓高度酒,是指乙醇含量较高的饮料酒,俗称白酒,如北京的二锅头酒,酒精含量高达65%。

由于酒对微生物有杀菌作用,所以酿造时酒精的含量较低,一般不到15%,如果再提高酒的浓度,酵母菌就会难以生存。人喝的高浓度的酒是用加热的办法获得的,所以又叫烧酒。酒在78℃时就能变成气体跑出来,而水要在100℃时才能变成气体。利用酒的这一特性,将低浓度的酒加热,控制一定的温度,只让酒跑出来而留下水,然后冷却蒸发出来的酒,就得到了高浓度的酒。古希腊也用这种原理制酒。“威士忌”就是一种谷物的烧酒,“白兰地”由葡萄酒加热制成。工业用的酒精也是这样制造的,它含水量极少,纯度很高。不过工业用的酒精常用甲醇、吡啶、乙醚或苯使之变性,所以又叫变性酒精。

用纤维素来制造酒精

酒精除一小部分用以制作饮料外,大部分被用于工业。酒精的主要用途是作溶剂或原料。作为溶剂,用以制造药物、染料、塑料及油漆等;作为合成其他化合物的原料,它可以制备乙酸、乙醚、合成橡胶以及各种酯类。

糖蜜和淀粉等是制造酒精的主要原料。用淀粉作原料制造酒精,先要请根霉、曲霉或毛霉来帮忙,它们能把淀粉变成糖,再由酵母菌发酵把糖转化成酒精。但淀粉和糖都是我们生活所必需的物质,为了节约粮食,人们开始探索生产酒精的新途径。

这时人们想到了纤维素。纤维素虽然也由许多葡萄糖分子连接起来构成,但它在结构同淀粉上大不一样,而且分子量也要比淀粉大得多,通常其分子长链中大约含有1万个以上的葡萄糖分子,因此,它很难被微生物所分解利用。

用纤维素作原料生产酒精,须先用纤维素酶作用这些原料,把它们分解成糖类,再用酵母菌发酵使它们变成酒精。目前,在生产中利用黑根霉菌、绿色木霉分泌的纤维素酶,成功地用纤维素生产出了酒精。

啤酒的由来

啤酒,是人们喜爱的饮料之一,粤语读作“卑酒”,这是百分之百的音译。我国原来没有这种酒,便突出它们的主要原料——“麦”,称之为“麦酒”(当年的驻外使节、游历官员所说的“麦酒”均指啤酒),上海方言中的读音是“皮(啤)酒。”

无论“啤”、“卑”还是“皮”都是Beer的音译,其实Beer也不是英语,而是德语Bier的转化。虽然德国的慕尼黑有“啤酒”之乡的美誉,然而啤酒并不起源于德国,早在几千年前古埃及和巴比伦的居民便已开始用大麦酿酒,后来经由罗马人和希腊人传入欧洲,大概在公元纪元前不久,在今天属于法国的地方,出现了一种“塞尔瓦兹酒”,它由大麦、稞麦或燕麦酿造而成,度数比现代啤酒高得多,但它是可以稽考的今天啤酒的远祖。

现在,啤酒已成为我们生活中重要的一种饮料。那么啤酒究竟是一种什么酒呢?实际上啤酒是以麦芽为原料、啤酒花为香料,经过糖化发酵而制成的。它含有丰富的营养和二氧化碳及少量乙醇,属低酒精度饮料。

啤酒由优质的啤酒花、大麦、大米和矿泉水精心酿制而成。酒液呈浅黄色,清澈透明,味道苦中带甜、纯正爽口,具有明显的酒花和麦芽香味。原料经过糖化、发酵后,大大提高了营养价值,它除了含有原料中的营养成分之外,还含人体必需的8种氨基酸。另据推算,1升啤酒所产生的热能相当于250克面包或800毫升牛奶所产生的热量,所以啤酒有“液体面包”的美称。此外,啤酒中的酒花浸出物和鲜啤酒中的酵母等都有健胃、助消化和利尿作用,酒液中的酒花和二氧化碳所产生的爽口的苦味相互配合,还有增进食欲的功效。

需要说明的是,啤酒有11度、12度、14度之分。这里的“度”指的是麦芽汁的浓度,而不是指酒精度数。“12度”指每公斤麦芽汁含有糖类120克,这种啤酒所含的酒精,多半是4.4度(一公斤啤酒含44毫升)。麦芽浓度在“18”、“20”之间即“黑啤”,它所含酒精常在4~5度之间。麦芽汁浓度在7~9度的通常叫做“淡啤”。

什么是“淡啤酒”呢?原来,美国人把啤酒称为“Ale”。它本为撒克逊语的字,原指未经加入“忽布”(hop即酒花)的麦酒。现在则指比较淡的啤酒。Ale是比较文雅的说法,大多数人均称“淡啤酒”为Small Beer。“忽布”是Hop的译音,现在把它叫做“酒花”、“香蛇麻”,“香蛇麻”是一种多年生、缠绕的草本植物,有雌雄之分,酿造啤酒时只用它的雌花,不用雄花,在花的基部附着有称为酒花香脂的黄白粉状脂质体,由芽香油、树脂及苦味物质组成。啤酒所特有的苦味,来自酒花中的“苦酸乙”,醇厚的香味,来自它的芳香质树脂。

自从啤酒生产中使用了啤酒花,啤酒的生产取得了很大的进展。啤酒花的优点很多:抑制乳酸菌等微生物的生长、延长啤酒的存放时间、增加啤酒中的苦味和香味,产生雪白的泡沫,喝起来清凉爽口。

此外,啤酒花还有镇静、强心和抗结核的功能。因而对肾脏病、高血压引起浮肿的病人,以及结核病和心脏病患者,如适当饮用一些啤酒,可起到辅助治疗的作用。

由于生产工艺的不同,啤酒有很多种类。从大麦制成啤酒是一个比较复杂的过程。这是发酵世界里的各种“魔术师”分工合作的结果。一般先把大麦制成麦芽。把大麦浸水中2~3天,让它们慢慢地“胖”起来,再把它转移到有一定湿度和温度的“房子”里,几天之后,它就慢慢地吐出绿色的麦芽。这时,麦芽上形成大量的淀粉酶。这些淀粉酶悄悄深入麦粒里,把里面的淀粉溶解(即液化)并糖化,从而形成大量的麦芽糖。此外,还有一些蔗糖。接着,麦芽被运去加温烘干。根据啤酒种类的不同要求,麦芽烘干低温干燥(做浅色啤酒用),也有高温干燥(做黑啤酒用)。说明麦芽的干燥对酒的色泽、风味均有很大影响。

其次,要选择啤酒用水。水是啤酒的主要成分之一,优良的水不应含有影响糖化发酵的杂质,优良的水能提高酒的质量并赋予酒独特的风味,例如我国的青岛啤酒、捷克斯洛伐克的比尔森啤酒之所以品质优良,和该地区的水质是分不开的。此外,酿造啤酒还与啤酒花和对酵母的培养管理等因素有关。

那么,怎样用这些原料酿制出啤酒呢?具体做法是先将麦芽制成麦芽汁。把水与麦芽混合,磨成砂粒大小的麦芽粒,在温水中浸泡,并长时间搅拌,使含有麦芽粒的蔗糖、麦芽糖等溶解于水中,这时麦芽中的淀粉由于淀粉酶的活动进一步产生更多的麦芽糖,但还有一部分淀粉作为糊精留在麦芽汁中,因为啤酒是低度酒精,所以在啤酒的制造中,只需糖化60%左右的可发酵的碳水化合物就够了,其余的碳水化合物作为糊精留下,赋予啤酒更大的营养价值。麦芽汁煮好后,就进行澄清、过滤。在澄清的麦芽汁中加入啤酒花煮好后,按发酵类型的要求,迅速冷却到适当的温度,再根据对麦芽的浓度要求进行稀释,接入啤酒酵母进行发酵。

啤酒酵母遇到麦芽汁之后,由于酵母本身就含有丰富的麦芽酶,先把麦芽糖分解成葡萄糖,接着又“大口吞吃”葡萄糖,排出乙醇和二氧化碳。这就是啤酒的前发酵。这时仍有残余的糖,因此还要进行后发酵,使酒中的二氧化碳增多,啤酒清澈及纯化。啤酒的后发酵是在密闭罐中进行,时间长达1~4个月之久,温度在0℃~2℃。后发酵结束,即可过滤、装瓶、杀菌(生啤酒不杀菌),就成为市场上出售的啤酒。

酱、酱油和豆豉

酱、酱油和豆豉等作为我国劳动人民首创的调味品,在世界酿造史上独树一帜。早在周朝(约2900年前)其制作就已经很发达了,后来相继传到了越南、日本和其他国家。目前,已成为许多国家不可或缺的调味品。

由于做酱所用原料的差异,酱的种类也很多。用豆类可做成豆酱,小麦粉制成面酱,大米制成米酱,肉类制成肉酱,还有鱼酱、虾酱、花生酱、西瓜酱等名目繁多、举不胜举的酱。做酱和做酒有点相似,就是先要做曲,不同之处在于制曲时控制的培养条件不同,生长的微生物种类也不一样,常见的是酵母菌、霉菌、乳酸杆菌。伴随酱的种类的差异,在制作方法上也各有千秋。拿米曲酱来说,它是先将米洗净、浸泡、蒸熟,再接种霉菌。这时为了让霉菌生长更好米要含一定的水分,但不能过湿,否则细菌就会繁殖起来。经过一段时间的培养就成了曲。然后将曲和豆混合,混合前豆要经过磨碎、浸泡、蒸熟灭菌。在28℃下培养,接着升温到35℃,再过一段时间就能造成一种厌氧的环境,这时曲中霉菌的菌丝死亡,而耐高温的酵母菌生长起来进行发酵,发酵结束后就成了可食用的米曲酱。

从汉代开始我国劳动人民就已经懂得了用豆、麦混合制成豆酱,可使酱的味道更加鲜美。从今天微生物学的观点来看,用豆、麦混合做原料,丰富了酵母菌、曲霉菌和细菌所需要的营养物质,更适合发酵微生物的生长繁殖,从而生成营养丰富的豆酱。

古代劳动人民在利用微生物制酱的同时,往往从酱上取出一部分酱汁作为调味品,这种香味独特、呈红褐色、有光泽、味道鲜美的液体,就是酱油,现在酱油的生产工艺,就是由此演化,发展而来。

首先将豆饼或大豆蒸熟,加炒过的小麦或面粉,使黄曲霉、米曲霉等生长繁殖制成曲。加水和食盐,经过酿造后,压榨成汁再经调制就成为酱油。

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