關(guān)于微生物發(fā)酵的研究

彭揚(yáng)嶧成都市實(shí)驗(yàn)外國語學(xué)校

關(guān)于微生物發(fā)酵的研究

彭揚(yáng)嶧
成都市實(shí)驗(yàn)外國語學(xué)校

微生物的發(fā)酵，學(xué)生在初中的階段已經(jīng)有了基本的了解，而高中階段的在學(xué)習(xí)是在初中階段學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，有助于學(xué)生更好的掌握微生物發(fā)酵的知識(shí)?；诖耍疚膶?duì)微生物的發(fā)酵進(jìn)行了探討。

高中生物；微生物發(fā)酵；影響因素

微生物的發(fā)酵和人們的生活息息相關(guān)，對(duì)微生物發(fā)酵進(jìn)行探討，能夠讓學(xué)生更了解生活中的生物知識(shí)，有利于提高學(xué)生科學(xué)技術(shù)社會(huì)價(jià)值的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步意義重大。

一、微生物發(fā)酵的基本概述

（一）微生物的概念及類群

個(gè)體難以用肉眼觀察到的一切微小生物都被稱之為微生物，微生物是一類繁殖非?？焖?、結(jié)構(gòu)簡單、分布廣泛、體型非常小，需要使用顯微鏡將其放大幾百倍、幾千倍才可以看清楚的微小生物。通常來說，微生物的類群可以分為四個(gè)類群，分別是：病毒、真菌、原生生物以及原核生物。病菌是不含有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的，主要是由衣殼、核酸所構(gòu)成，核酸決定了病毒的遺傳特性，衣殼決定了抗原的特異性。病菌主要通過復(fù)制的方式進(jìn)行繁殖；真菌是單細(xì)胞或者是多細(xì)胞的真核生物，對(duì)于青霉素沒有敏感作用，有核仁、染色體、核膜以及較為復(fù)雜的生物膜系統(tǒng)。真菌主要通過有性或者是無形的方式進(jìn)行繁殖；原生生物是單細(xì)胞的真核生物，其細(xì)胞壁的主要組成成分是果膠和纖維素，有核仁、染色體、核膜以及較為復(fù)雜的生物膜系統(tǒng)。原生生物主要通過有性或者是無形的方式進(jìn)行繁殖；原核生物通常有細(xì)胞壁，其細(xì)胞壁的主要組成成分是肽聚糖，對(duì)于青霉素有敏感作用，沒有核仁、染色體、核膜以及較為復(fù)雜的生物膜系統(tǒng)，只有核糖體。原核生物主要通過二分裂的方式進(jìn)行繁殖。

（二）微生物的營養(yǎng)物質(zhì)

微生物所需要的營養(yǎng)物質(zhì)主要有五類，分別是：水、無機(jī)鹽、生長因子、碳源和氮源。微生物最為重要的組成部分就是水，在代謝中占據(jù)關(guān)鍵的位置。水通常在細(xì)胞中以結(jié)合水、游離水的形式存在，一般結(jié)合水和其他分子結(jié)合在一起，不容易被利用，而游離水則可以被微生物所利用。生長因子是微生物生命過程中生長不可或缺的微量有機(jī)物，主要由核酸和酶構(gòu)成，主要來源從氨基酸、維生素以及堿基中獲得；能夠在微生物生命過程中提供碳元素物質(zhì)的都被稱為碳源，主要是構(gòu)成生物體的細(xì)胞物質(zhì)與一些代寫的產(chǎn)物，通常糖類、脂肪酸、二氧化碳、碳酸氫鈉都可以作為微生物的碳源；能夠在微生物生命過程中提供氮元素物質(zhì)的都被稱為氮源，主要是合成核酸、蛋白質(zhì)和含氮的代謝產(chǎn)物，通常硝酸鹽、尿素、氮?dú)?、氨都可以作為微生物的氮源?/p>

（三）和發(fā)酵有關(guān)的微生物

在微生物的發(fā)酵中，通常主要參與的微生物有四種，分別是：酵母菌、乳酸菌、醋酸菌和毛霉。其中酵母菌和毛霉是屬于真核生物里的真菌，而乳酸菌和醋酸菌則屬于原核生物里的細(xì)菌。同時(shí)，酵母菌是通過出芽生殖的方式進(jìn)行繁殖，毛霉是通過孢子生殖的方式進(jìn)行繁殖，而乳酸菌和醋酸菌是通過二分裂的方式進(jìn)行繁殖。需要特別注意的是，在進(jìn)行微生物發(fā)酵的時(shí)候，一定要嚴(yán)格的控制好氧氣，酵母菌雖然是屬于兼性厭氧性的微生物，但是在發(fā)酵的過程中，前期需要先通入氧氣讓其進(jìn)行有氧呼吸進(jìn)行大量的繁殖，后期在進(jìn)行無氧發(fā)酵以此來產(chǎn)生酒精，乳酸菌則需要在無氧條件下進(jìn)行乳酸發(fā)酵，而毛霉和醋酸菌則需要一直在有氧的條件下進(jìn)行發(fā)酵。

（四）微生物發(fā)酵產(chǎn)品制作原理和流程

本文以腐乳和泡菜為例，詳細(xì)介紹制作原理和流程。腐乳制作的原理不會(huì)利用微生物的呼吸作用，而是通過對(duì)毛霉等微生物的利用來產(chǎn)生脂肪酶與蛋白酶，脂肪酶能夠把脂肪分解為脂肪酸與甘油，蛋白酶能夠把豆腐里的蛋白質(zhì)分解為小分子的氨基酸與肽。制作泡菜的時(shí)候則是利用的乳酸菌的無氧呼吸獲得發(fā)酵產(chǎn)物。腐乳制作的流程一般是先讓豆腐長出毛霉，然后加上鹽巴進(jìn)行腌制，最后裝入瓶中進(jìn)行密封得到腐乳；泡菜制作的流程一般是選擇好原材料將原材料清洗干凈加入鹽水和調(diào)味料，然后裝入壇中進(jìn)行發(fā)酵，最后得到泡菜。

二、影響微生物發(fā)酵的因素

（一）溫度和PH

在微生物發(fā)酵的過程中，溫度對(duì)微生物造成的影響是多方面的，溫度會(huì)對(duì)酶的活性造成影響。在適當(dāng)?shù)臏囟确秶?，菌體的生長和代謝會(huì)伴隨著溫度的升高而變的越來越快，發(fā)酵的反應(yīng)速率也會(huì)變快，但是當(dāng)超過了適當(dāng)?shù)臏囟确秶螅瑴囟仍礁?，菌體衰老的越快，酶也很快就會(huì)失去活性，導(dǎo)致發(fā)酵的時(shí)間變短，產(chǎn)量降低。所以，在微生物發(fā)酵的過程中，一定要維持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，確保正常的發(fā)酵過程。但是菌體生長與產(chǎn)物的合成需要的溫度范圍可能會(huì)不一樣，一般都要根據(jù)實(shí)驗(yàn)來予以確定，不同菌種在各個(gè)發(fā)酵階段的適宜溫度，采取分段控制。

PH主要對(duì)酶的活性和細(xì)胞壁的通透性造成影響，以此對(duì)微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和代謝物的分泌造成影響。同時(shí)，PH還會(huì)對(duì)培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)的分解造成影響。在微生物發(fā)酵的時(shí)候，發(fā)酵液的PH會(huì)伴隨著菌體對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的利用與代謝產(chǎn)物的積累而發(fā)生相應(yīng)的變化，比如，尿素在被分解的時(shí)候，發(fā)酵液中氨鹽的陽離子濃度就會(huì)提高，這時(shí)候PH也會(huì)提高。因此，通常采用在發(fā)酵液中添加氨水或者是尿素來對(duì)PH進(jìn)行控制。

（二）溶解氧和泡沫

在微生物發(fā)酵的過程中，氧的供應(yīng)對(duì)于需氧發(fā)酵而言是至關(guān)重要的。對(duì)于好養(yǎng)型的微生物來說，其需氧量是非常大的，在發(fā)酵的時(shí)候菌種只能夠通過充分利用發(fā)酵液中的溶解氧。所以，一定要向發(fā)酵液中補(bǔ)充氧，補(bǔ)充完氧之后，要進(jìn)行攪拌，以此來提高發(fā)酵液你的溶解度。

在微生物發(fā)酵的過程中，微生物在代謝的過程中、通氣和攪拌的時(shí)候都會(huì)有泡沫的現(xiàn)象的出現(xiàn)，一定量的泡沫現(xiàn)象出現(xiàn)在發(fā)酵過程中是正常的，如果出現(xiàn)了大量的泡沫，就會(huì)對(duì)微生物發(fā)酵造成影響，由于泡沫會(huì)占據(jù)發(fā)酵過程中絕大部分的體積，對(duì)于通氣和攪拌的正常進(jìn)行造成影響，甚至于可能造成微生物代謝的異常，所以出現(xiàn)了這種情況一定要及時(shí)的進(jìn)行泡沫的消除。

（三）營養(yǎng)物質(zhì)濃度

在微生物發(fā)酵的過程中，發(fā)酵液里面的各種營養(yǎng)物質(zhì)濃度都會(huì)對(duì)菌體的生長和代謝產(chǎn)物的積累造成影響，尤其是維生素、無機(jī)鹽以及碳氮比的濃度。比如，在發(fā)酵的過程中，氨鹽的陽離子濃度變化會(huì)對(duì)微生物代謝的途徑造成影響。

結(jié)束語

通過上文的分析可知，微生物在發(fā)酵的過程中，會(huì)受到很多因素的影響，對(duì)于周圍環(huán)境的化學(xué)條件和物理?xiàng)l件都十分的敏感。因此，只有在微生物發(fā)酵的過程中，保障發(fā)酵的條件是最適宜的，才能使微生物發(fā)酵成功。

[1]吳志華.高中“微生物與食品發(fā)酵”校本課程的開發(fā)研究[D].蘇州大學(xué),2011.

[2]范春玲.例析以微生物為背景的生物試題[J].中學(xué)生物教學(xué),2012,08:64-67.

[3]唐志哲.《微生物與發(fā)酵工程》考點(diǎn)例析[J].新高考(高三理化生),2013,03:45-50.