发酵的奥秘

清晨，爸爸为大家倒上一杯豆浆，妈妈端出金黄的馒头和香甜的南瓜饼。奶奶准备了早餐的小菜：一碟榨菜、一碟腐乳、还有几块臭豆腐。这些在餐桌上常见的食物，实际上都拥有同一个秘密——它们都是靠“发酵”的力量制作而成的。

发酵是人类最古老的食品加工技术之一。早在几千年前，我们的祖先就发现了这种神奇的现象：牛奶放久了会变酸，但喝起来别有风味；面团放置一段时间会膨胀，蒸出来的馒头松软可口；果汁密封保存会产生酒精，成为美酒。这些奇妙的变化，都是微生物在悄悄地"工作"。

今天，让我们一起揭开发酵的奥秘，了解微生物是如何把普通的食材变成美味佳肴的。

发酵是什么

发酵是指微生物在无氧或有氧条件下分解有机物，产生能量和各种产物的过程。简单来说，就是微生物把食物中的糖、蛋白质等营养物质“吃掉”，然后产生新的物质，这些新物质给食品带来了特殊的风味、质地和营养。

在发酵过程中，微生物是主角。不同的微生物产生不同的发酵产物，制作出不同风味的食品。乳酸菌产生乳酸，让牛奶变成酸奶；酵母菌产生二氧化碳和酒精，让面团膨胀松软；醋酸菌产生醋酸，让酒变成醋。

发酵的好处很多。首先，发酵能改善食物的风味，使食物更美味；其次，发酵能提高食物的营养价值，有些营养物质在发酵过程中会增加；再次，发酵能延长食物的保存时间，发酵产生的酸性环境能抑制有害细菌的生长；最后，发酵能让食物更容易消化吸收。

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乳酸菌

乳酸菌是什么

乳酸菌是一类能够发酵糖类产生乳酸的细菌的总称。它们广泛存在于自然界中，在牛奶、蔬菜、人体肠道等地方都能找到。乳酸菌是人类的好朋友，它们制作出了许多美味健康的发酵食品。

酸奶的诞生

制作酸奶的过程其实很简单。将乳酸菌加入牛奶中，在适宜的温度（通常是40-42度）下放置几个小时，乳酸菌就会大量繁殖，分解牛奶中的乳糖，产生乳酸。

随着乳酸的增加，牛奶的pH值下降，变成酸性。当pH值降到4.6左右时，牛奶中的蛋白质（主要是酪蛋白）会发生凝固，形成半固态的凝胶，这就是酸奶。同时，乳酸赋予了酸奶特有的酸味。

酸奶比牛奶更容易消化吸收。有些人喝牛奶会肚子不舒服，这是因为他们体内缺乏分解乳糖的酶，导致“乳糖不耐受”。而在酸奶中，乳糖已经被乳酸菌分解了一部分，所以更容易消化。而且，乳酸菌本身对肠道健康也很有益，能够调节肠道菌群。

泡菜

泡菜是中国传统的发酵蔬菜，历史悠久。四川泡菜、东北酸菜、朝鲜族辣白菜，各有各的特色。

制作泡菜的原理和制作酸奶类似，也是利用乳酸菌发酵。将蔬菜（如白菜、萝卜、黄瓜等）洗净，加入盐水，密封保存。盐能抑制大部分有害细菌，但耐盐的乳酸菌可以生存。乳酸菌分解蔬菜中的糖分，产生乳酸，使泡菜变酸。

泡菜的酸味不仅美味，还能促进食欲、帮助消化。而且，泡菜中的维生素C含量较高，在冬天蔬菜缺乏的时候，泡菜成为人们补充维生素的重要来源。

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酵母菌

酵母菌是什么

酵母菌是一类单细胞真菌，在显微镜下看起来像一个个小球。酵母菌在自然界中广泛存在，水果表面、空气中都有它们的身影。人类很早就学会了利用酵母菌来制作食品。

馒头和面包：蓬松的秘密

为什么馒头和面包那么松软？秘密就在于酵母菌产生的二氧化碳气体。

制作馒头时，将酵母菌加入面粉和水混合的面团中，放在温暖的地方“发面”。酵母菌在面团中繁殖，分解面粉中的糖分，进行发酵，产生大量的二氧化碳气体和少量的酒精。

二氧化碳气体在面团中形成无数小气泡，使面团膨胀变大，体积可以增加到原来的2-3倍。这个过程叫做“发酵”或“发面”。发好的面团蒸熟后，气泡被固定下来，就形成了蓬松柔软的馒头。酒精在加热过程中挥发掉了，所以馒头没有酒味。

面包的制作原理和馒头一样，也是利用酵母菌发酵。只不过面包的配方更复杂，加入了糖、油、蛋等材料，口感更丰富。

从图表可以看出，发酵温度对面团的膨胀有很大影响。在适宜温度（28-30℃）下，酵母菌活性最强，面团膨胀最快，2小时可以膨胀到2.9倍。温度太低，酵母菌活性弱，发酵速度慢；温度太高，酵母菌会被“热死”，发酵会停止甚至倒退。这就是为什么做馒头要把面团放在温暖（但不是太热）的地方。

美酒的诞生

酵母菌还能制作酒。在无氧或缺氧条件下，酵母菌分解糖类产生酒精和二氧化碳，这个过程叫做“酒精发酵”。

葡萄酒是用葡萄汁发酵制成的。葡萄皮表面天然存在着酵母菌，当葡萄被压榨成汁后，酵母菌就开始发酵葡萄汁中的糖分，产生酒精。发酵时间越长，酒精含量越高，酒的风味也更浓郁。

啤酒是用大麦芽发酵制成的。先将大麦发芽，分解出糖分，然后加入酵母菌发酵，产生酒精。啤酒的酒精含量通常在3-5%左右。

中国的传统白酒也是发酵产品，但工艺更复杂。它使用多种微生物（包括酵母菌、霉菌等）共同发酵，并经过蒸馏提纯，酒精度数可达40-60度。

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中国传统发酵美食

中国人利用微生物发酵制作食品的历史有几千年。许多传统美食都是发酵食品，它们不仅美味，还蕴含着祖先的智慧。

酱油

酱油是中国最常用的调味品，几乎每个家庭的厨房都有。酱油是用大豆、小麦等原料经过发酵制成的。

制作酱油的微生物主要是米曲霉和乳酸菌等。米曲霉分解大豆中的蛋白质，产生氨基酸；乳酸菌产生乳酸，赋予酱油鲜美的味道。发酵过程需要几个月时间，优质的酱油发酵时间甚至长达一年以上。

酱油的颜色来自发酵过程中产生的黑色素和焦糖色。酱油的鲜味主要来自氨基酸，特别是谷氨酸，这也是味精的主要成分。

醋

醋是另一种重要的调味品，中国的山西老陈醋、镇江香醋都非常有名。

醋的制作需要两次发酵。第一次是酒精发酵，酵母菌把粮食中的糖分解成酒精；第二次是醋酸发酵，醋酸菌把酒精氧化成醋酸。醋酸就是醋的主要成分，赋予醋特有的酸味。

醋不仅能调味，还有健康功效。醋酸能促进食欲、帮助消化、软化血管。在北方，人们吃饺子时喜欢蘸醋；在南方，糖醋排骨、糖醋鱼等菜肴都少不了醋。

豆腐乳

豆腐乳，又叫腐乳，是中国特有的发酵食品。它是用豆腐经过霉菌发酵制成的，味道咸香，是下饭的好菜。

制作豆腐乳时，先将豆腐切成小块，接种毛霉菌，在适宜温度下培养，让霉菌在豆腐表面生长，形成一层白色的菌丝，这个过程叫“前期发酵”。然后将长满菌丝的豆腐块放入盐水、酒、香料等配制的卤汁中，进行“后期发酵”，几个月后就制成了豆腐乳。

霉菌分解豆腐中的蛋白质，产生氨基酸和小分子多肽，使豆腐乳的味道更鲜美，质地更细腻。虽然外表有些“吓人”（长满了霉菌），但豆腐乳是非常安全的食品，这些霉菌是经过精心筛选的有益菌。

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动手制作泡菜

了解了发酵的原理，我们可以自己动手制作泡菜，体验发酵的神奇过程。

准备材料

制作泡菜需要的材料很简单：白菜或萝卜等蔬菜、盐、水、密封的容器（玻璃罐或陶瓷罐）。如果想让泡菜更美味，还可以加入辣椒、大蒜、生姜等调料。

制作步骤

注意事项

制作泡菜的容器、用具都要干净，避免杂菌污染。蔬菜要完全浸泡在盐水中，否则露出水面的部分会腐烂。发酵过程中不要频繁打开容器，以免空气中的杂菌进入。

从图表可以看出，在泡菜发酵过程中，随着乳酸菌的繁殖和乳酸的积累，盐水的pH值逐渐下降（变得更酸），乳酸浓度逐渐升高。到第5-7天时，pH值降到3.5左右，乳酸浓度达到5克/升以上，这时泡菜的酸味适中，口感最好。

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食物为什么会变坏

我们日常生活中的食物很容易变坏，这是因为有害的微生物在食物上大量繁殖，导致食物腐败。其实，发酵和腐败都是微生物的活动，只不过前者是对人体有益的微生物在“帮忙”，而后者则是有害微生物在“捣乱”。

当食物暴露在空气中，或者接触了不干净的手、餐具，各种看不见的微生物（比如细菌、霉菌、酵母等）就会落在食物表面。如果环境条件合适，这些微生物就会开始分解食物中的蛋白质、脂肪、糖类等营养物质，产生许多奇怪的、难闻的气味（比如腐肉味、臭味），还可能产生毒素，使食物不仅失去原有的颜色、气味、口感和营养，甚至变得有毒，吃了让人生病。这就是我们说的“食物腐败”。

实际上，除了微生物分解产生的毒素外，有些霉菌（例如黄曲霉）还会产生很强的致癌物质。如果吃了被霉变污染的食物，后果可能非常严重。所以食品的保存非常重要。

影响食物变坏（腐败）的主要因素有：

温度

这是最重要的影响因素之一。大多数微生物在20℃到37℃的时候生长最快，这个温度区间被称为“危险温度带”。温度越高，微生物繁殖得越快，食物变坏的速度也越快；温度降到4℃以下时，微生物的活动就大大减缓。所以夏天食物很容易坏，而在冰箱里食物能保鲜几天。

水分

微生物的生存和繁殖离不开水。食物越湿润，越容易腐败。例如新鲜的蔬菜、水果、肉类很容易变坏，而干燥的食物（如饼干、干果、面粉）却能长时间保存。这就是为什么晾干、烘干、冻干后，食物能久放不易坏。

氧气

氧气也会影响一些微生物的生长。有些微生物（称为“好氧菌”）只有在有氧气的环境下才能繁殖，而有些（“厌氧菌”）则在没有氧气的时候也能生长。密封包装能隔绝氧气，对好氧菌有效，但对厌氧菌（如肉毒梭菌）则没有作用，所以密封保存也要小心。

pH值

pH值指的是酸碱度。大多数微生物喜欢中性或偏碱的环境，酸性的环境（比如醋、柠檬汁、发酵后的泡菜和酸奶）能抑制大部分微生物生长。这也是腌制食品和发酵食品可以保存较长时间的重要原因之一。

其他因素

有些食物成分本身也具有一定的抑菌作用，比如大蒜、洋葱、生姜等。另外，紫外线、辐照等理化方法也可以杀灭微生物，在工业食品保鲜中有应用。

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如何保存食物

明白了让食物变坏的原因，我们就可以针对这些条件，采取措施延缓食物腐败，延长食物的保存时间。其实，所有的食物保存方法，都在创造一个“不利于微生物生长”的环境。

低温保存

把食物放进冰箱冷藏室（通常4℃左右）或冷冻室（-18℃以下），可以大大减慢微生物的活动。在冷藏温度下，微生物仍然可以缓慢繁殖，所以生鲜食品只能保存几天到一周左右；而冷冻温度下，大多数微生物会“休眠”，食物可以存放几个月甚至更长时间。

不过冷冻不能杀死所有微生物，只是让它们暂时停止活动。一旦解冻，微生物又会恢复生长。所以从冰箱拿出的食物要尽快食用，而且不要反复解冻、冷冻，这样容易滋生更多细菌。

高温杀菌

高温是杀死微生物的有效手段。平常我们做饭、烧水，都是利用高温杀菌。食物加热至100℃煮沸几分钟，绝大多数细菌、病毒都能被杀死。但有些细菌形成的芽孢（比如肉毒梭菌的芽孢）比较顽固，需要更高温度（比如高压锅121℃）才能彻底灭活。

罐头食品就是采用高温高压杀菌+密封的方式。食品加热杀菌后立即密封，只要罐体完好，里面几乎没有活的微生物，能保存几年。类似的还有巴氏消毒法（Pasteurization），通常用在牛奶和果汁上，加热到72–75℃保持15–30秒，能杀死致病菌，同时最大程度保留营养和风味。

干燥脱水

微生物需要水来生长。通过晒干、烘干、冻干等方法把水分去掉，微生物就难以繁殖。中国传统有很多干货食品：腊肉、腊肠、干菜、果脯、鱼干、蘑菇干等，可以在常温下久藏。

现代还有真空冷冻干燥技术，能最大程度保留食物原有的味道和营养。例如航天食品、即食速溶咖啡、速食汤料等，都是用这种方法制成的。

腌制

用盐或糖腌制，可以让食物脱水，抑制微生物生长。食盐浓度高的时候（超过10%），绝大多数细菌就不能生长。糖过量也能让很多微生物“渴死”。咸鱼、咸菜、火腿、蜜饯等都是用高盐或高糖保存的。

有些腌制还伴随乳酸菌发酵（比如酸菜、泡菜），除了盐分抑菌，还让食物变得酸，这样更能延缓变质。不过，腌制品的盐分或糖分较高，要适量食用，避免对健康造成负担。

真空包装

把食物装进塑料袋里，抽走空气、密封，这样食物就处于缺氧环境，好氧细菌和霉菌就无法生长。真空包装对于坚果、熟食、肉类非常常见。市面上很多包装食品也是用这种方式延长保质期。

不过要注意，真空不等于无菌，有些厌氧菌在没有氧气时反而生长得更快。所以真空包装也需要结合低温、冷藏等方式，保证食物安全。

此外，还有辐照灭菌（利用伽马射线等破坏微生物DNA）、添加防腐剂（如山梨酸、苯甲酸等）等更多食物保鲜方法。每种方法都有自己的适用范围和优缺点，可以根据不同食物和需求灵活选择。

添加防腐剂

防腐剂是能抑制微生物生长的化学物质。合理使用防腐剂可以延长食品保质期。但防腐剂的种类和用量必须符合国家标准，不能随意添加。

从图表可以看出，温度对食物保存时间有巨大影响。室温下，新鲜肉类只能保存半天就会变质；冷藏可以保存3天左右；冷冻可以保存长达6个月；经过高温灭菌并密封的罐头肉类可以保存一年以上；真空包装后冷藏可以保存一周。

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注意食品安全

虽然发酵是一种安全的食品加工技术，但如果操作不当，也可能带来食品安全问题。

自制发酵食品要小心

家庭自制泡菜、酸奶、米酒等发酵食品，一定要注意卫生。容器、用具要清洗干净，最好用开水烫一下消毒。原料要新鲜，制作过程要避免污染。

有些人自制发酵食品时，容器不干净，或者发酵条件控制不好，导致杂菌污染，产生有害物质。比如，自制葡萄酒如果温度控制不当，可能产生甲醇（一种有毒物质）。所以，如果没有把握，还是购买正规厂家生产的发酵食品更安全。

认识食物中毒

食物中毒是指吃了被有害微生物或毒素污染的食物后，出现的急性疾病。症状包括恶心、呕吐、腹痛、腹泻、发热等，严重的可能危及生命。

常见的食物中毒原因包括：吃了腐败变质的食物、吃了没有煮熟的肉类或海鲜、吃了被细菌污染的剩饭剩菜、吃了含有毒素的食品（如毒蘑菇、河豚）等。

预防食物中毒的方法：不吃腐败变质的食物，不吃来历不明的食品，食物要煮熟煮透，生熟食品要分开存放，饭前便后要洗手，餐具要清洗消毒。

如果出现食物中毒症状，要立即停止食用可疑食品，多喝水，及时就医。如果症状严重（如高热、便血、脱水），要拨打120急救电话。

读懂食品标签

购买食品时，要看清包装上的标签。正规食品都有生产日期、保质期、配料表、生产厂家等信息。

生产日期和保质期告诉我们食品是什么时候生产的，能保存多久。过了保质期的食品不要吃。

配料表列出了食品的所有原料，按含量从多到少排列。如果配料表中有太多不认识的化学名称，说明添加剂较多，要谨慎购买。

营养成分表列出了食品的热量、蛋白质、脂肪、碳水化合物、钠等营养信息。要注意盐（钠）、糖、脂肪的含量，选择营养均衡的食品。

认证标志如QS标志（食品安全认证）、有机食品标志、绿色食品标志等，表示食品经过相关部门检验合格。

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本节练习

第一题：酸奶和腐败的牛奶都是由微生物作用产生的，它们有什么区别？为什么酸奶可以吃，而腐败的牛奶不能吃？

第二题：小李做馒头时，把面团放在冰箱里发酵，结果等了很久面团都没有膨胀。请解释原因，并说明应该怎么做才能让面团快速发酵。

第三题：下表是某同学制作泡菜的实验记录。请分析数据，说明泡菜发酵的过程。

第四题：为什么It的罐头食品可以保存很长时间而不变质？请从微生物的角度解释罐头保存食品的原理。

第五题：阅读下面的材料，回答问题：

小张在家自制葡萄酒。他买了10斤葡萄，洗净后连皮带籽一起捣碎，装进一个干净的玻璃瓶中，加入适量白糖，然后密封。几天后，他发现瓶子里产生了很多气泡，葡萄汁的颜色变深，闻起来有酒的香味。一个月后，他把液体过滤出来，得到了自制的葡萄酒。

（1）葡萄酒制作过程中产生气泡的气体是什么？它是怎么产生的？

（2）为什么要加入白糖？

（3）自制葡萄酒有哪些食品安全风险？应该注意什么？