关于微生物发酵的研究

2016-07-13彭扬峄成都市实验外国语学校

科学中国人 2016年21期

关键词：腐乳菌体发酵液

彭扬峄成都市实验外国语学校

关于微生物发酵的研究

彭扬峄
成都市实验外国语学校

微生物的发酵，学生在初中的阶段已经有了基本的了解，而高中阶段的在学习是在初中阶段学习的基础上进行扩展，有助于学生更好的掌握微生物发酵的知识。基于此，本文对微生物的发酵进行了探讨。

高中生物；微生物发酵；影响因素

微生物的发酵和人们的生活息息相关，对微生物发酵进行探讨，能够让学生更了解生活中的生物知识，有利于提高学生科学技术社会价值的认识，促进社会进步意义重大。

一、微生物发酵的基本概述

（一）微生物的概念及类群

个体难以用肉眼观察到的一切微小生物都被称之为微生物，微生物是一类繁殖非常快速、结构简单、分布广泛、体型非常小，需要使用显微镜将其放大几百倍、几千倍才可以看清楚的微小生物。通常来说，微生物的类群可以分为四个类群，分别是：病毒、真菌、原生生物以及原核生物。病菌是不含有细胞结构的，主要是由衣壳、核酸所构成，核酸决定了病毒的遗传特性，衣壳决定了抗原的特异性。病菌主要通过复制的方式进行繁殖；真菌是单细胞或者是多细胞的真核生物，对于青霉素没有敏感作用，有核仁、染色体、核膜以及较为复杂的生物膜系统。真菌主要通过有性或者是无形的方式进行繁殖；原生生物是单细胞的真核生物，其细胞壁的主要组成成分是果胶和纤维素，有核仁、染色体、核膜以及较为复杂的生物膜系统。原生生物主要通过有性或者是无形的方式进行繁殖；原核生物通常有细胞壁，其细胞壁的主要组成成分是肽聚糖，对于青霉素有敏感作用，没有核仁、染色体、核膜以及较为复杂的生物膜系统，只有核糖体。原核生物主要通过二分裂的方式进行繁殖。

（二）微生物的营养物质

微生物所需要的营养物质主要有五类，分别是：水、无机盐、生长因子、碳源和氮源。微生物最为重要的组成部分就是水，在代谢中占据关键的位置。水通常在细胞中以结合水、游离水的形式存在，一般结合水和其他分子结合在一起，不容易被利用，而游离水则可以被微生物所利用。生长因子是微生物生命过程中生长不可或缺的微量有机物，主要由核酸和酶构成，主要来源从氨基酸、维生素以及碱基中获得；能够在微生物生命过程中提供碳元素物质的都被称为碳源，主要是构成生物体的细胞物质与一些代写的产物，通常糖类、脂肪酸、二氧化碳、碳酸氢钠都可以作为微生物的碳源；能够在微生物生命过程中提供氮元素物质的都被称为氮源，主要是合成核酸、蛋白质和含氮的代谢产物，通常硝酸盐、尿素、氮气、氨都可以作为微生物的氮源。

（三）和发酵有关的微生物

在微生物的发酵中，通常主要参与的微生物有四种，分别是：酵母菌、乳酸菌、醋酸菌和毛霉。其中酵母菌和毛霉是属于真核生物里的真菌，而乳酸菌和醋酸菌则属于原核生物里的细菌。同时，酵母菌是通过出芽生殖的方式进行繁殖，毛霉是通过孢子生殖的方式进行繁殖，而乳酸菌和醋酸菌是通过二分裂的方式进行繁殖。需要特别注意的是，在进行微生物发酵的时候，一定要严格的控制好氧气，酵母菌虽然是属于兼性厌氧性的微生物，但是在发酵的过程中，前期需要先通入氧气让其进行有氧呼吸进行大量的繁殖，后期在进行无氧发酵以此来产生酒精，乳酸菌则需要在无氧条件下进行乳酸发酵，而毛霉和醋酸菌则需要一直在有氧的条件下进行发酵。

（四）微生物发酵产品制作原理和流程

本文以腐乳和泡菜为例，详细介绍制作原理和流程。腐乳制作的原理不会利用微生物的呼吸作用，而是通过对毛霉等微生物的利用来产生脂肪酶与蛋白酶，脂肪酶能够把脂肪分解为脂肪酸与甘油，蛋白酶能够把豆腐里的蛋白质分解为小分子的氨基酸与肽。制作泡菜的时候则是利用的乳酸菌的无氧呼吸获得发酵产物。腐乳制作的流程一般是先让豆腐长出毛霉，然后加上盐巴进行腌制，最后装入瓶中进行密封得到腐乳；泡菜制作的流程一般是选择好原材料将原材料清洗干净加入盐水和调味料，然后装入坛中进行发酵，最后得到泡菜。

二、影响微生物发酵的因素

（一）温度和PH

在微生物发酵的过程中，温度对微生物造成的影响是多方面的，温度会对酶的活性造成影响。在适当的温度范围，菌体的生长和代谢会伴随着温度的升高而变的越来越快，发酵的反应速率也会变快，但是当超过了适当的温度范围之后，温度越高，菌体衰老的越快，酶也很快就会失去活性，导致发酵的时间变短，产量降低。所以，在微生物发酵的过程中，一定要维持在适当的温度范围内，确保正常的发酵过程。但是菌体生长与产物的合成需要的温度范围可能会不一样，一般都要根据实验来予以确定，不同菌种在各个发酵阶段的适宜温度，采取分段控制。

PH主要对酶的活性和细胞壁的通透性造成影响，以此对微生物对营养物质的吸收和代谢物的分泌造成影响。同时，PH还会对培养基中营养物质的分解造成影响。在微生物发酵的时候，发酵液的PH会伴随着菌体对营养物质的利用与代谢产物的积累而发生相应的变化，比如，尿素在被分解的时候，发酵液中氨盐的阳离子浓度就会提高，这时候PH也会提高。因此，通常采用在发酵液中添加氨水或者是尿素来对PH进行控制。

（二）溶解氧和泡沫

在微生物发酵的过程中，氧的供应对于需氧发酵而言是至关重要的。对于好养型的微生物来说，其需氧量是非常大的，在发酵的时候菌种只能够通过充分利用发酵液中的溶解氧。所以，一定要向发酵液中补充氧，补充完氧之后，要进行搅拌，以此来提高发酵液你的溶解度。

在微生物发酵的过程中，微生物在代谢的过程中、通气和搅拌的时候都会有泡沫的现象的出现，一定量的泡沫现象出现在发酵过程中是正常的，如果出现了大量的泡沫，就会对微生物发酵造成影响，由于泡沫会占据发酵过程中绝大部分的体积，对于通气和搅拌的正常进行造成影响，甚至于可能造成微生物代谢的异常，所以出现了这种情况一定要及时的进行泡沫的消除。

（三）营养物质浓度

在微生物发酵的过程中，发酵液里面的各种营养物质浓度都会对菌体的生长和代谢产物的积累造成影响，尤其是维生素、无机盐以及碳氮比的浓度。比如，在发酵的过程中，氨盐的阳离子浓度变化会对微生物代谢的途径造成影响。