細菌也能繁衍後代
把一塊饅頭泡在水裏, 放在溫暖 的地方。過了1 ～2 天, 饅頭有了餿味, 有一小部分變粘了, 這說明上麵有了細菌; 再過2 ～3 天, 變粘的部分擴大了, 也許整塊饅頭都粘了, 這說明細菌增多了。細菌是如何增多的?
原來, 細菌和動植物一樣, 也能繁殖後代。但是, 它們繁殖的方式非常簡單: 一個細菌長大成熟了, 就從中間裂開, 變成兩個。以後, 以同樣的方式, 兩個可以變成4 個。這種生殖方式叫做分裂生殖。大多數細菌20 分鍾就可以分裂一次, 這樣的速度推算,一小時後, 就變成8 個, 兩小時後,變成64 個, 24 小時內可以繁殖72 代,也就是變成了4722000000 萬億個細菌。如果按10 億個細菌重1 毫克計算, 多麼, 24 小時內形成的細菌重量可達到4722 噸! 這是多麼驚人的繁殖速度啊! 若真是如此, 地球將被細菌吞沒。但是人們不必為此擔憂, 因為上麵推算的結果, 隻是在完全滿足細菌生長繁殖的所有條件時, 才會出現。
實際上這是不可能的, 即使在人工提供的最好條件下, 也難維持幾小時。
因為隨著細菌的迅速活動, 養分也會迅速地被消耗掉。在自然情況下, 更不可能滿足細菌群體無休止的繁殖的需要, 會出現許多抑製它們生長繁殖的因素。
昏睡2000 年的微生物
1983 年, 埃及考古部門在開羅南 部的一個墓穴裏, 發現了一些幹酪片,經研究, 這種距今2200 年前的食物中竟含有活的發酵菌。在埃及甚至還報道過在三四千年前金字塔中的木乃伊上至今仍有活的病菌, 它們的生命力可見一斑。
微生物的生存之道
微生物是地球上最古老的生命。
它們的個體非常微小, 生存的環境經常變化, 這將導致微生物個體的大量死亡。但是, 億萬年來, 微生物世界逐步發展壯大, 絲毫見不到衰敗的跡象。微生物是如何在殘酷的生存競爭中立於不敗之地的呢?
微生物有其生存的特殊本領。首先, 它們的繁殖能力實在驚人。許多微生物隻需15 ～20 分鍾即可繁殖出下一代, 按照這樣的速度繁殖, 難怪微生物具有種類多、數量大、分布廣的特點。雖然由於環境影響和自身的作用, 大批新生菌都死亡了, 但還是有大量微生物能生存下來, 使它們能“香火” 不斷。其次, 微生物適應環境的能力也很強。人類能夠生存的溫度範圍就在±40℃ 之內, 而有些耐寒病毒可以在- 190℃ 依舊生活自如, 而耐熱微生物可以在60℃ ～70℃ 溫度範圍內生存。微生物對空氣的要求有需氧型, 也有厭氧型, 因此即使在缺氧的惡劣環境中也有大量厭氧微生物生存, 做為整個微生物世界來說, 又增加了生存的機會。微生物能在8 萬米的高空中, 4000 米的深海中出沒, 這更令人讚歎不已。
微生物還有獨特的有利於生存的休眠本領, 即有些微生物在一定階段,它們的原生質會濃縮, 外麵生成厚厚的外壁, 叫做芽孢。芽孢可以抗幹燥、抗高溫、抗化學藥劑。一個芽孢甚至可以獨立生存十年至幾十年, 一旦環境條件適合, 它又會重新恢複原來的“麵貌”, 這種“本領” 在生物界是獨一無二的。
酒
酒是人們喜愛的一種飲料, 按其原料和釀造工藝的不同, 可分為白酒、黃酒、葡萄酒、果露和啤酒。不管什麼酒, 都是通過微生物酵母菌的發酵作用而得來的。能造酒的微生物主要是酵母菌, 它們在無氧條件下, 先將原料中的糖類經過叫做雙磷酸已糖的途徑( 簡稱為E - M 途徑) 分解變成丙酮酸。這條代謝途徑很重要, 包括人在內的絕大數生物的碳源利用, 都是沿著這條途徑進行的。酵母菌將丙酮酸進一步發酵就成了酒。自然界中含有現成糖類的原料很少, 大都是含有糖類的澱粉。可是, 酵母菌因為不會產生消化澱粉的澱粉酶, 所以它不能直接利用含澱粉的原料。我國的各類名酒其芳香味道不同, 其主要原因就是應用的黴菌、酵母菌的種類不同。
這些微生物都有自己特定的酶係統,使釀造的工藝和成品質量各有千秋。
曲酒以芳香濃鬱、爽口甘冽著稱, 這就是由於微生物發酵時產生的類物質的差異造成的。
醬油和豆豉
醬油和豆豉等是我國人民首創的調味品。在世界釀造史上獨具一格。
早在周朝時期( 約2900 年前) 它的製作就已經很發達了, 後來相繼傳到了越南、日本和其他國家。目前, 已成為許多國家不可缺少的調味品。做醬所用的原料很多, 醬的種類也很多。
用豆類可做成豆醬, 小麥粉製成麵醬,大米製成米醬, 肉類製成肉醬, 還有魚醬、蝦醬、花生醬、西瓜醬等名目繁多、舉不勝舉。做醬和做酒有點相似, 也是先要做曲, 不同的是製曲時控製的培養條件不同, 生長的微生物種類也不一樣, 常見的是黴菌、酵母菌、乳酸杆菌。隨著醬的種類不同,在製作方法上也各有千秋。拿米曲醬來說, 它是先將米洗淨、浸泡、蒸熟,再接種黴菌。這時米要含一定的水分以使黴菌生長得好, 但不能過濕, 否則細菌就會繁殖起來。經過一段時間的培養就成了曲。然後將曲和豆混合,混合前豆要經過磨碎、浸泡、蒸熟滅菌。在28℃ 下培養, 接著升溫到35℃ , 再過一段時間就能造成一種厭氧的環境, 這時曲中黴菌的菌絲死亡,而耐高溫的酵母菌生長起來進行發酵,發酵結束後就成了食用的米曲醬。
豆豉菌是一種有芽孢的細菌, 它進入腸道裏, 與乳酸菌一樣, 能驅除腸裏有毒的腐敗菌, 並能促進新陳代謝與淨化血液。如果胃腸功能衰弱或是腹瀉時, 隻要吃豆豉或者給豆豉澆上熱水, 飲其汁就有很好的療效。食用豆豉對人體有益無害, 過年時, 人們都喜愛吃抹豆豉的粘糕, 奇怪的是,吃的過量也不會積食。這是因為豆豉菌已經把大豆蛋白分解為氨基酸, 不用消化器官再去消化。再有, 豆豉菌裏含有的胰蛋白酶的蛋白質分解酶也會減輕胃的負擔。
豆腐乳和甜酒釀
豆腐乳是怎樣製作的呢? 原來它 是以大豆為原料, 先製成豆腐胚( 與做豆腐類似) , 再利用毛黴接種在豆腐胚上經發酵製成的。當毛黴在豆腐胚上發酵時, 它可以把豆腐中所含的蛋白質分解成既易消化吸收又具有鮮味的氨基酸, 同時還可以產生一些有香味的酯類。接種上毛黴的豆腐胚,可以放在15 ～20℃ 的溫室中, 3 天後,豆腐胚上就會長滿白色的毛黴菌絲。
將互相連結的豆腐胚分開並抹倒菌絲,放入缸中, 層層撒鹽, 醃製13 ～16天。加鹽的目的, 不僅可以起到防止腐敗的作用, 食鹽還可以與豆腐中已分解的氨基酸結合成氨基酸鈉, 而使豆腐乳的味道變得更加鮮美。
甜酒釀又稱江米酒、甜米酒、醪糟等, 它是用米飯和甜酒藥( 或稱酒曲) 混合, 保溫一定時間而製成的。
其中起主要作用的菌是根黴, 根黴是藻菌綱, 毛黴目, 毛黴科一屬, 由於其形態特征有假根, 所以稱為根黴。
根黴有澱粉酶能使澱粉糊精化, 又含有強的糖苷酶, 而且不含糖苷轉移酶,所以能將澱粉完全水解為葡萄糖。根黴能利用各種穀物原料生長, 使澱粉糖化, 所以不管是江米或大米煮成飯都是做甜米酒的好原料。再給於適合的保溫條件, 25℃ ～40℃ 根黴就能繁殖糖化, 但以30℃ 左右最好, 溫度低成熟時間長, 溫度高時間短, 一般為30℃ , 48 小時左右, 菌生長旺盛, 布滿米飯, 酶已起作用, 米飯變軟變甜,即成甜米酒。
醋
我國食醋釀造的方法有兩種, 即固體發酵法和液體發酵法。所用的原料主要是澱粉如高粱、薯幹、大米及小米等。所用菌種為糖化力強的黑曲黴或根黴; 酒精發酵力強的釀酒酵母以及氧化酒精為醋酸的醋酸菌。固體發酵法生產食醋, 根據原料、曲子、操作方法及產品風味的不同, 大致可分為大曲醋、小曲醋及麩曲醋三大類型。大曲醋是以高粱為原料、大曲為糖化發酵劑的, 山西醋是該類型的代表。小曲醋是以大米、糯米為原料,小曲為糖化發酵劑的, 鎮江醋是該類型的代表。無論上述哪種醋, 都是先把米蒸熟, 然後加水與曲子及酵母,保持適宜的溫度, 使之成為甜酒, 在甜酒中拌入醋酸菌種, 經過醋酸發酵,酒就被進一步氧化變成醋酸。醋酸的酸味很強烈, 家庭用的食醋中隻含有3% ～6% 的醋酸。在發酵過程中, 醋酸杆菌還能產生一種副產物如乙酸乙酯, 它是一種香料, 醋因而有了香氣。
味精
味精是一種具有強烈肉類鮮味的穀氨酸的鈦鹽。內含一分於結晶水,分子式為C5H8O4Na·H2O。我們每天吃的食鹽用水衝淡400 倍已感覺不出鹹味, 普通蔗糖用水衝淡200 倍也感覺不出甜味了, 但味精用水稀釋300倍仍能感覺到鮮味。因此, 人們稱之為“味精”。穀氨酸是一種高級營養輔助藥, 在醫療上有護肝、解毒、改善神經係統的功能, 對於少年兒童還有促進神經係統發育的作用。所以,在日常生活中經常適量地食用味精,能促進發育, 增強體質。微生物學家發現, 在發酵世界裏, 還居住著一些“能工巧匠”, 可使澱粉變成穀氨酸,它們就是細菌類的穀氨酸棒狀杆菌,從此味精的生產便由化學法轉向了發酵法。利用細菌發酵法, 生產一噸味精僅用3 噸澱粉和少量的硫酸銨、尿素、氨水等。
山珍猴頭
野生的猴頭長在深山中, 多見於老而未死的櫟、柞、胡桃等闊葉樹木上, 或腐朽的樹洞中。古時到深山密森中去采猴頭, 要冒著被虎狼襲擊的危險, 於是人們給猴頭披上了一層神秘的色彩。傳說中, 猴頭有雌雄之分,在東邊采到一個, 在西邊也會采到一個, 所以有“陰陽蘑”, “對兒蘑” 之稱; 又說百獸之王——— 虎是山神, 它守護著這種“山珍”, 故猴頭又名“虎守蘑”。這些無非是古時的采蘑人留下的種種不科學的傳說。猴頭美味可口, 營養豐富, 而且還具有許多獨特的藥用價值。可治療消化不良、胃潰瘍及神經衰弱等疾病, 對食道癌、賁門癌、胃癌等也有較好的療效。市售成藥有“猴菇菌片” 及猴菇型“太陽神” 口服液。我國野生猴頭主要產於東北地區, 其他地區也有少量分布。
人工栽培始於20 世紀50 年代末, 目前已完全掌握其生物學特性和多種栽培方法。
茯苓
茯苓的菌核是其貯藏器官和休眠器官, 菌核外皮薄而粗糙色深。菌核的形狀不一, 有球形、橢圓形、卵形、扁圓形和長圓形等等。菌核的重量懸殊很大, 大核有數千克重, 小核隻0. 5 千克左右。菌核的表麵有皺紋,呈黃褐色、棕褐色或黑褐色。菌核的內部呈白色或粉紅色。含有多種糖和酸, 貯藏著豐富的營養物質。整個菌核由無色菌絲、少量棕色菌絲、分生孢子、聚糖粘膠物質所組成。菌核長在地下的鬆根上, 其中抱鬆根生長的茯苓中藥稱為茯神, 其鎮靜安神的藥效大於茯苓。現代藥學家對茯苓的藥物分析和藥理試驗, 已證實茯苓除治療以上諸病症外, 還有較高的抗癌活性。茯苓中的原茯苓多糖, 它的一級結構B ( 1 ～3) 葡萄糠為主鏈, B ( 1～6) 為支鏈, 分子量為34 萬, 水溶性低, 無抗癌活性; 需經化學處理後為茯苓聚糖。或羧甲基茯苓多糖, 它的高級結構發生了變化, 水中溶解度增加, 並具有較高的抗癌活性。給小鼠服用羧基甲茯苓多糖, 促進了抗癌淋巴因子——— 白細胞調節素的增加。
除了茯苓夾餅, 我國古今民間和宮廷還常製作多種名點茯苓糕供食用。
冬蟲夏草
冬蟲夏草, 又名蟲草, 屬於囊菌亞門、肉座菌目、麥角菌科、蟲草屬。
所謂的冬蟲夏草, 既不是“冬為蟲、夏變草”, 也不是“既為蟲, 又是草”, 而是蟲草茵寄生在蝙蝠蛾類幼蟲體內而形成的蟲和菌的結合體。全草分幼蟲寄主和子實體兩大部分。幼蟲形如僵蠶, 子實體單生於幼蟲的頭部, 形狀像一個細長的棒槌, 幼時內部充實, 成熟後中空。上部膨大物為圓柱狀的子座, 下部為子座柄連接蟲體頭部。子座內有許多囊殼, 子囊殼內有子囊, 每個子囊含有2 ～8 個子囊孢子, 出土的子座為子囊孢子傳播侵染昆蟲, 創造了自然繁殖蟲草的有利條件。春末夏初, 子囊中孢子成熟,孢子落在適宜的幼蟲體上, 便侵入、萌發和蔓延, 冬季被感染的幼蟲鑽入土中, 菌絲在蟲體內繼續生長, 分解蟲體內各種組織和器官, 從中吸取營養, 逐漸形成菌核, 並使幼蟲日趨衰弱, 到了將要移向地麵羽化時, 變僵而死。翌年春溫暖潮濕適於菌體生長時, 菌絲衝破死蟲的頭部伸出地表,接近盛夏, 從蟲體頭部生出一根有柄呈棕色的棒狀子實體, 長4 ～11 厘米,粗約3 毫米, 形似一株野草, 故名“冬蟲夏草”。蟲草屬是子囊菌中的一大屬, 國際公認蟲草的源流在中國。