關于微生物發酵的研究

彭揚嶧成都市實驗外國語學校

關于微生物發酵的研究

彭揚嶧
成都市實驗外國語學校

微生物的發酵，學生在初中的階段已經有了基本的了解，而高中階段的在學習是在初中階段學習的基礎上進行擴展，有助于學生更好的掌握微生物發酵的知識。基于此，本文對微生物的發酵進行了探討。

高中生物；微生物發酵；影響因素

微生物的發酵和人們的生活息息相關，對微生物發酵進行探討，能夠讓學生更了解生活中的生物知識，有利于提高學生科學技術社會價值的認識，促進社會進步意義重大。

一、微生物發酵的基本概述

（一）微生物的概念及類群

個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常快速、結構簡單、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。病菌是不含有細胞結構的，主要是由衣殼、核酸所構成，核酸決定了病毒的遺傳特性，衣殼決定了抗原的特異性。病菌主要通過復制的方式進行繁殖；真菌是單細胞或者是多細胞的真核生物，對于青霉素沒有敏感作用，有核仁、染色體、核膜以及較為復雜的生物膜系統。真菌主要通過有性或者是無形的方式進行繁殖；原生生物是單細胞的真核生物，其細胞壁的主要組成成分是果膠和纖維素，有核仁、染色體、核膜以及較為復雜的生物膜系統。原生生物主要通過有性或者是無形的方式進行繁殖；原核生物通常有細胞壁，其細胞壁的主要組成成分是肽聚糖，對于青霉素有敏感作用，沒有核仁、染色體、核膜以及較為復雜的生物膜系統，只有核糖體。原核生物主要通過二分裂的方式進行繁殖。

（二）微生物的營養物質

微生物所需要的營養物質主要有五類，分別是：水、無機鹽、生長因子、碳源和氮源。微生物最為重要的組成部分就是水，在代謝中占據關鍵的位置。水通常在細胞中以結合水、游離水的形式存在，一般結合水和其他分子結合在一起，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物，主要由核酸和酶構成，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的都被稱為碳源，主要是構成生物體的細胞物質與一些代寫的產物，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的都被稱為氮源，主要是合成核酸、蛋白質和含氮的代謝產物，通常硝酸鹽、尿素、氮氣、氨都可以作為微生物的氮源。

（三）和發酵有關的微生物

在微生物的發酵中，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菌。同時，酵母菌是通過出芽生殖的方式進行繁殖，毛霉是通過孢子生殖的方式進行繁殖，而乳酸菌和醋酸菌是通過二分裂的方式進行繁殖。需要特別注意的是，在進行微生物發酵的時候，一定要嚴格的控制好氧氣，酵母菌雖然是屬于兼性厭氧性的微生物，但是在發酵的過程中，前期需要先通入氧氣讓其進行有氧呼吸進行大量的繁殖，后期在進行無氧發酵以此來產生酒精，乳酸菌則需要在無氧條件下進行乳酸發酵，而毛霉和醋酸菌則需要一直在有氧的條件下進行發酵。

（四）微生物發酵產品制作原理和流程

本文以腐乳和泡菜為例，詳細介紹制作原理和流程。腐乳制作的原理不會利用微生物的呼吸作用，而是通過對毛霉等微生物的利用來產生脂肪酶與蛋白酶，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分解為小分子的氨基酸與肽。制作泡菜的時候則是利用的乳酸菌的無氧呼吸獲得發酵產物。腐乳制作的流程一般是先讓豆腐長出毛霉，然后加上鹽巴進行腌制，最后裝入瓶中進行密封得到腐乳；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味料，然后裝入壇中進行發酵，最后得到泡菜。

二、影響微生物發酵的因素

（一）溫度和PH

在微生物發酵的過程中，溫度對微生物造成的影響是多方面的，溫度會對酶的活性造成影響。在適當的溫度范圍，菌體的生長和代謝會伴隨著溫度的升高而變的越來越快，發酵的反應速率也會變快，但是當超過了適當的溫度范圍之后，溫度越高，菌體衰老的越快，酶也很快就會失去活性，導致發酵的時間變短，產量降低。所以，在微生物發酵的過程中，一定要維持在適當的溫度范圍內，確保正常的發酵過程。但是菌體生長與產物的合成需要的溫度范圍可能會不一樣，一般都要根據實驗來予以確定，不同菌種在各個發酵階段的適宜溫度，采取分段控制。

PH主要對酶的活性和細胞壁的通透性造成影響，以此對微生物對營養物質的吸收和代謝物的分泌造成影響。同時，PH還會對培養基中營養物質的分解造成影響。在微生物發酵的時候，發酵液的PH會伴隨著菌體對營養物質的利用與代謝產物的積累而發生相應的變化，比如，尿素在被分解的時候，發酵液中氨鹽的陽離子濃度就會提高，這時候PH也會提高。因此，通常采用在發酵液中添加氨水或者是尿素來對PH進行控制。

（二）溶解氧和泡沫

在微生物發酵的過程中，氧的供應對于需氧發酵而言是至關重要的。對于好養型的微生物來說，其需氧量是非常大的，在發酵的時候菌種只能夠通過充分利用發酵液中的溶解氧。所以，一定要向發酵液中補充氧，補充完氧之后，要進行攪拌，以此來提高發酵液你的溶解度。

在微生物發酵的過程中，微生物在代謝的過程中、通氣和攪拌的時候都會有泡沫的現象的出現，一定量的泡沫現象出現在發酵過程中是正常的，如果出現了大量的泡沫，就會對微生物發酵造成影響，由于泡沫會占據發酵過程中絕大部分的體積，對于通氣和攪拌的正常進行造成影響，甚至于可能造成微生物代謝的異常，所以出現了這種情況一定要及時的進行泡沫的消除。

（三）營養物質濃度

在微生物發酵的過程中，發酵液里面的各種營養物質濃度都會對菌體的生長和代謝產物的積累造成影響，尤其是維生素、無機鹽以及碳氮比的濃度。比如，在發酵的過程中，氨鹽的陽離子濃度變化會對微生物代謝的途徑造成影響。

結束語

通過上文的分析可知，微生物在發酵的過程中，會受到很多因素的影響，對于周圍環境的化學條件和物理條件都十分的敏感。因此，只有在微生物發酵的過程中，保障發酵的條件是最適宜的，才能使微生物發酵成功。

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

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

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