厨房里的科学：细菌是我们的美食朋友

当你品尝一杯咖啡、享受一块丝滑的巧克力或感受一块奶酪的芳香的时候，你是否考虑过小小的微生物为此而付出的辛劳呢？

正如法国化学家路易·巴斯德所说，自然界中无限小的东西，其作用可能无限大。没有微生物，这个星球的生命可能就不会存在或者与我们今天所看到的截然不同。

最近的发现揭示了微生物在推动生态系统、改变我们的环境以及影响植物、动物和人类健康中所发挥的关键作用。

关于微生物学最吸引人的一面是，许许多多的生物和化学过程都可以归因于微生物。有些微生物可以分解污染物，可以在砷上快乐地生长；最近也有报道指出有的细菌可以分解PET塑料。

神奇的发酵

在家里，没有什么比发酵过程更能体现这种生物活性的。这一代谢过程被许多微生物所利用，主要是细菌和酵母；也被人类广泛地应用于工业和农业生产。

我们都知道呼吸作用，活细胞利用这一过程将化学物质，比如糖类，分解成更小的组分并释放出能量。

我们最熟悉的版本就是有氧呼吸，这个化学反应链中，细胞在氧气的参与下，最终生成水和二氧化碳并产生能量。

然而，许多细菌能够在缺乏氧气的情况下，进行另一种形式的呼吸，被称为无氧呼吸。这使得微生物能够在厌氧的条件下存活，比如在我们的肠道中。一些细菌生活在持续的厌氧条件下，对它们来说，暴露于氧气是致命的。

但是，许多微生物还有另一个策略，那就是发酵。在发酵过程中，一些分子，比如糖类只是被部分分解，产生的能量也没有呼吸作用产生的多，但细胞仍然能够存活。

对我们来说，幸运的是，发酵过程的许多终产物是非常有价值的，包括乙醇和乳酸等化合物。

发酵食品

我们都知道细菌可以把牛奶变成酸奶，酵母菌可以把葡萄汁中的糖转化为乙醇或者让制作面包的面团鼓起来，在世界各地还有无数利用发酵生产具有重要文化意义的独特产品的例子。

但是，很多人并没有意识到发酵究竟把我们对食物和饮料的享受程度提高了多少。在某些情况下，它可能给我提供一些超越感官的、想象不到的好处。

在哥伦比亚，中美洲和夏威夷，阿拉比卡咖啡是经过“湿磨法”加工的，其中包括24至48小时的发酵步骤，这个主要是用来去除咖啡豆周围的一层薄薄的粘液。

这一过程还赋予咖啡令人满意的风味和芳香。当然，烘焙和冲泡也是咖啡口味的全面开发的关键步骤。

巧克力生产也起始于可可豆的一个类似的发酵过程，其中包括一系列复杂的细菌和酵母发酵产生风味物质前体的过程，比如乙醇、乳酸和醋酸等等。

乳制品行业的发展在很大程度上也依赖于发酵。其中之一就是简单的“发酵剂”，由一种或几种细菌组成，能够通过乳酸发酵将牛奶变成酸奶。

还有复杂细菌和真菌的混合发酵成美味的软奶酪、蓝奶酪和各种成熟的奶酪。

不仅仅是牛奶，羊奶、牦牛奶和骆驼奶等也被世界各地的人们发酵生产出各种各样的具有地方特色的发酵乳制品。

食品保存

除了增加口感，发酵也是食物保存的一种方法，使得容易腐坏的食品存储时间更长。这是在19世纪冰箱发明以前食品安全的一个重要方面。

随着盐（腌制肉）或糖（果酱）的加入，发酵过程中产生的酸可以迅速降低产品的pH值。以牛奶为例，酸度上升会导致牛奶中的酪蛋白凝固形成凝乳，也会抑制生牛乳中的不受欢迎的（有时甚至是致命的）细菌的生长。

同样的，传统的发酵肉制品，包括猪肉、牛肉、鸡肉等，也包含有一个复杂的微生物群落，它们产生乳酸、乙酸、双乙酰以及各种分解蛋白质和脂肪的酶类。

一些细菌会产生过氧化氢，它们与肉类中的肌红蛋白发生反应导致肉类变色；为了克服这一点，其它的一些细菌会产生过氧化氢酶，分解过氧化氢而保留肉的粉色。

发酵食品现在已经扩展到了素食产品，包括经典的泡菜、各种发酵豆腐和西班牙橄榄等等。

农场动物也可以从发酵中获益。在世界上的一些地区，在没有新鲜牧草的季节，牧民就会将切碎的植物原料（玉米、高粱和谷物）经自然发酵生产青贮饲料，作为饲料。

这不仅仅只是风味、芳香和营养，许多用于发酵的微生物通常也被视为“益生菌”。尽管益生菌的有益作用仍然存在争议，但是许多研究已经表明补充益生菌有益于健康，包括提高免疫力。

所以，下次在你享受一杯美酒时，别忘了为所有辛勤工作的微生物好伙伴干一杯！