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杂说米面的发酵——从致人死亡的“酸汤子”说起

已有 2578 次阅读 2020-10-21 08:38 |个人分类:科学与生活|系统分类:人文社科| 酵母菌, 米酵菌酸, 味精, 维生素C, 老面馒头

 杂说米面的发酵——从致人死亡的“酸汤子”说起

近日,食用了自制的“酸汤子”而导致9人死亡的食物中毒事故引起很多人的注意。由于“酸汤子”是由玉米面发酵制成的,而且媒体上说,这种引起死亡的毒素“米酵菌酸”在发酵的玉米粉、糯米粉汤圆、河粉(米粉)等食品中都存在,而米酵菌酸这个名词中又有米又有酵,不由得有人对米面的发酵食品产生了一定的想法。

米面的发酵是非常古老的一种食品加工过程。酵字的本义是酒母即酒曲。它的左部为酉,表示酒,右半边现在写为孝,一般人认为是音旁。但实际上这个字并不是从老字那里化出来的孝,而是上面是爻、下面是子,繁体字學的中间就含有这个字,音教,意思是效仿。酒母从酒中取得,而做酒时加了酒母,做出来的还是酒,所以称酵。

古人说;“以酒母起面曰发酵”(《正字通》)。所以发酵这个词本来就是用在发面使面食烹松。

当然,古人缺乏科学知识,不知道在发酵的过程中到底发生了什么变化。现在我们知道了,在面块发酵的过程中,面块中的微生物主要是酵母菌大量增殖,分泌出各种酶使得淀粉水解所得的葡萄糖发生一系列复杂反应,最后生成乙醇和二氧化碳。不断增加的这些二氧化碳使得面块像吹气球似的体积膨胀。

这里的关键在于微生物的迅速增殖。正是由于微生物的大量增殖,使得葡萄糖能够迅速分解生成大量的二氧化碳。而温度是一个最重要的条件,跟我们体温差不多的温度是这些微生物迅速增殖的最佳温度。

微生物是一个极其庞大的群体,其总量和种数比普通的生物即动植物都大得多。引起米面发酵的酵母菌只是其中的一个种类。

古人只是认识了面团体积的发起,把它称为发酵。现在我们认识到这是微生物增殖引起的反应。这种反应,在米面发酵(可以是做酒,也可以是馒头、面包的制作)的过程中是葡萄糖被酵解为乙醇和二氧化碳。而其他有机物也可能在另外的微生物的作用下被分解,这个过程,也同样被称为发酵。

这样,自然界里许许多多的反应过程,都被认为是发酵。而我们可以利用发酵,来生成许多有用的化合物。

例如,我们做酱的过程中,非常重要的发酵步骤就是由于微生物的作用,使得部分蛋白质被水解为氨基酸。古人做肉酱、鱼酱的发酵过程,是肉和鱼中的蛋白质的水解,做大豆酱的发酵过程,使得大豆蛋白发生水解等等。

我们制作酸牛奶,也是使得牛奶发酵。这个发酵过程是,在乳酸菌的作用下,牛奶中的乳糖转化为乳酸。这样,部分对于乳糖不耐受的人们就可以饮用酸牛奶。

在牛、羊、骆驼等反刍动物的胃里,吃进去的草料也会发酵,使得纤维素能够水解为葡萄糖。其他食草动物如兔子的肠道中也有这样的发酵过程。这样就使得这些动物能够依靠消化草料中最主要的物质——纤维素而取得能量、而生存。人类的肠道内缺乏能够分泌纤维素酶的微生物,这样的发酵过程极少,所以我们不能像牛羊兔子那样,依靠吃草生存。

利用厨余垃圾或排泄物堆肥也要经历非常复杂的发酵过程,在厌氧的条件,许多种类的微生物大量增殖,它可以使许多复杂的有机物分解,所谓腐烂也是有机物的分解。分解的结果是有机物中的氮、磷、钾等元素都存在于那些小分子中,或成为离子。这样,当它们作为肥料被施用时,这些氮磷钾就能够被植物所吸收。

利用发酵过程,我们能够在工厂里生产很多有用的产品。

与我们生活关系很密切的味精,其化学成分是谷氨酸钠。最早,谷氨酸需要由蛋白质的水解来制备。后来,人们发明了用发酵方法制备,其原料可以是淀粉、糖蜜等,其成本大幅度下降。过去味精是比较贵的,而现在味精的价格就非常便宜了。

用发酵方法可以从葡萄糖制取维生素C。最早,维生素C是从柠檬、胡桃、辣椒等植物提取的,成本非常高。自从发明了用葡萄糖发酵制取维生素C之后,其成本大大下降。

总之,发酵已经是化学工业生产中用到的很重要的方法之一,而不仅仅是我们做馒头做饼时的米面发酵。

但是,我们还是要讲米面发酵。这是与我们的生活、一天三顿饭密切相关的。

一般人发面现在都是用各种大型超市都有出售的“活性干酵母”,这种活性干酵母的成分就是干燥的酵母菌。

酵母菌是一类可以使有机物发酵的真菌,也有很多品种。在这里,我们使用的是使面粉中的糖类发酵的酵母菌。发面的过程,实际上就是培养酵母菌,让酵母菌快速成长繁殖,在这个过程中,糖类被分解,产生二氧化碳气体。

从化学上看,这种发酵主要有如下几个过程:

首先,少量的淀粉在淀粉酶的作用下,水解成葡萄糖。这些葡萄糖就是酵母菌的“食品”。酵母菌的生长过程,就是“食用”葡萄糖,使得葡萄糖氧化生成二氧化碳和水,并且放出能量。这个过程需要氧气参加,消耗氧气,生成二氧化碳。这个过程用一个方程来概括

C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 能量

这个过程在生物学上称为酵母菌的有氧呼吸过程。我们在面粉加水揉面的时候,面团中总是有很多小的含有氧气的气泡。随着酵母菌的不断生长繁殖,气泡中氧气越来越少,二氧化碳气体越来越多。这时候,发酵的另一个过程逐渐占上风。

在这个过程中,葡萄糖在酵母菌的作用下,被转化成乙醇和二氧化碳。这个过程被概括为

C6H12O6  = 2C2H5OH + 2CO2

这个过程,称为葡萄糖的无氧发酵或者乙醇发酵。在这个过程中,产生大量的二氧化碳气体,使得面团发松。这就是用酵母菌发面制作过程中的化学变化。

几十年前,我们发面大多数情况下都需要一块“酵头”。这是上一次做馒头留下来的一块生的发面,也有人称面肥、面引子或老酵,其中含有酵母菌。和面时,把酵头与面、水混合均匀,静置半天或一夜,面就“发”起来了,然后往里兑适量的“食用碱”,碱面先溶于水,然后兑进发面里,搋匀,再静置一会儿就可以做馒头或包子了。这种发酵的方法,人们称之为老面发酵。

所谓老面发酵与放酵母粉发酵的基本过程是相同的。其主要作用也是酵母菌的作用。但是,老面中的微生物,比超市买来的干酵母复杂得多,里面有许多杂菌。当酵母菌把葡萄糖分解成乙醇的同时,有一些乙醇就进一步被氧化成乙酸。这样,整个体系就变酸了。这就需要往里面搋碱,以中和发酵产生的乙酸。当然,这种中和反应也还能够产生一些二氧化碳。

这种办法,如今还有人用,它的最大的好处是费用最低,食品添加剂“食用碱”非常便宜,用量又少,与面粉的成本相比,可以忽略不计。其缺点,一是发面的时间比较长,二是兑碱面的数量全仗经验,无法定量。所以,老面发酵只能用于小作坊生产,不适合较大规模的工业化生产。

另外,老面酵头的质量非常重要。如果酵头中微生物的成分比较好,做出来的面食(馒头、面包)就比较好。如果酵头中微生物成分不好,就会产生不良的后果,至少是面食有不良的味道,最坏的情况是会产生一些毒物。

这次黑龙江有人食用了自制的“酸汤子”,引起米酵菌酸中毒,导致9人死亡,应当就是在食品中含有很多杂菌,在长时间的发酵过程中,这些杂菌大量增殖的结果。

在许多种类的杂菌中,有一种酵米面黄杆菌(它的正式名称是唐菖蒲伯克霍尔德氏菌,从分类上属于椰毒假单胞菌酵米面亚种)。这种杆菌在增殖的过程中可以产生使人中毒的毒素,米酵菌酸。

上世纪30年代,印尼发生了椰子发酵食品导致的食物中毒,后来从中提取分离出的杆菌被命名为“椰毒假单胞菌”。我国从发酵的米面中也发现了酵米面黄杆菌,产生的毒素与之相同,这种毒素被称为“米酵菌酸”。

米酵菌酸作用的靶点主要是肝脏,以及脑、肾等器官。据说,米酵菌酸具有抑菌作用,对霉菌、酵母及某些细菌均有强烈的抑制和杀灭作用。本来各种微生物之间存在相互竞争的作用,而米酵菌酸对其他微生物的抑制和杀灭又帮助了酵米面黄杆菌即椰毒假单胞菌的扩展。

由此可见,在米面发酵的过程中,不正确地使用发酵菌种会造成很严重的后果。

在各种发酵过程中,制作馒头、面包的发酵是比较“轻微”的,发酵的时间很短。在较短的时间里,作为“种子”而置入的酵母菌得到了大量增殖,而混入的其他杂菌未能有大量增殖的机会。

而如“酸汤子”的制作,泡发的玉米需要在自然状态下放置十多天之久,这就使各种杂菌得以大量增殖。这是容易引起中毒的主要原因。其实,我们现在各种食品丰富得很,完全没有必要去做酸汤子这样的食品。

总之,米面的发酵一定要选择好“菌种”,要控制好发酵的时间,不能让混入的杂菌有大量增殖的机会。对于一般的馒头、包子、面包等发酵食品,最好还是用“干酵母”制作,最为保险。

酵母菌发酵还有一个优点,那就是增加了食品的营养。酵母菌的增殖使得食品中的蛋白质特别是维生素(尤其是我们人类比较容易缺乏的各类B族维生素)会有一定的增加。在这个意义上,用酵母菌发酵时干酵母的数量,即使多放一点,也没有关系,只是增加了一点成本。前些年有人制造出用干酵母发酵有不利于健康的谣言,都是毫无根据的。

另外,媒体的报道往往有很多不准确的地方,例如本文开头时引用的说“糯米粉汤圆”中含有米酵菌酸,就是一种容易引起误解的不准确的说法。

如果是用买来或者自己加工的干的糯米粉做汤圆或者别的食品,都不会含有米酵菌酸。只有用水磨的糯米粉(或粳米粉及其他米面粉),而且是放置时间较长容易引起发酵或变酸的,才容易被米酵菌酸污染。这一点必须说清楚,不然,有人就不敢去做汤圆、吃汤圆了。




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