微生物発酵の科学

微生物発酵の科学と歴史と日常。

いくつかの古代文明では、飲食物を作るために発酵を使っていたことを示す考古学的な証拠がある。中国とエジプトの窯場で見つかった残席物は９０００年以前にワイン作りをしていたことを示している。紀元前６世紀に使用されていた容器に入っていた折りの分析から、そのリボソームDNAの配列が今日、ワイン作り、ビール造り、およびパン作りに用いられているのと同じ微生物であることが示された。他の微生物も発酵によってチーズ、醤油および他の食物を作るために重要である。

最も広く利用されている発酵はワイン作りの研究と低温殺菌プロセスを開発したルイ・パスツールによって解明されたように、穀物や他の野菜類をエタノールに変換するアルコール発酵である。酵母やそのほかのいくつかの微生物は嫌気的な条件下でピルビン酸をピルビン酸でカルボキシラーゼによってアセトアルデヒドと二酸化炭素に変換し、更にアルコールでヒドロゲナーゼによってエタノールに変換する。

どんな果物でも発酵することが出来るが、多くはブドウを発酵させることに集中した
果物の発酵は食物の価値を損なうことなく保存するための方法である。ブドウは他の穀物と共に生育させるとほとんど場所を取らないし、発酵に必要な糖分も多い。それ以上の利点はブドウにはいくつかの種類の天然酵母が付着していることである。そしてsaccharomycescerevisiaeは発酵する間休息に他の物に置き換えられる。全てのワインは約１２％エタノールを含む、発酵している混合物の中のエタノールがこの濃度に達したときに酵母は死滅し、発酵は終了する。発酵の容器がしっかりと封をされ、容器中出ました圧力が保たれていれば、ガスがシャンパンワインを作ることは長年知られていた。しかし昔の大部分の容器は確実に発泡性の背品を作るには十分でなかった。１７世紀になると基の樽に買えてガラス容器とコルク栓がワイン補完のために導入されて、シャンパンが作られるようになった。

同様に、穀物の発酵によるビール造りはワイン作りと同じくらい古い。南米では、ビールはゆでたトウモロコシまたはキャッサバ根に噛みこんだデンプンを加えた混合物を発酵して作られた。唾液の酵素はデンプンをマルトースに加水分解する。アジアのほとんどで、きびと米がビール造りに使用された。ヨーロッパとアフリカでは、きび、小麦、ライ麦と大麦などの麦芽が使用された。麦芽にされた穀物に存在する酵素は穀物のデンプンをマルトースに加水分解する。マルトースは〜および類似の酵母によって発酵し、エタノールと二酸化炭素を産生する。固まったミルクを発酵させるとチーズが出来る。人類は５０００年以上も前からチーズを作っている。色々な種類のチーズの特徴のある味と香りは発酵で使われる微生物の種類と変換された分子に依存する。例えばスイスチーズの特徴のある味と外見は乳酸がプロぴおんさん、酢酸、二酸化炭素に変換されたためである。しょして、それによってチーズに穴が開く。新鮮なミルクは発酵してヨーグルト、バターミルクを作る。

全ての細菌の発酵が良い物というわけではない。クロストリジウム族細菌はが末祖を起こすことがある。細菌は体に侵入して嫌気性の部分で増殖する。これらの最近の発行生産物はラク酸、ブタノール、アセトン、エタノール、二酸化炭素である。二酸化炭素は組織を取り囲んで酸素を細胞から閉め出して嫌気性環境を維持し、壊死をひきおこす。有機酸、二酸化炭素および細菌の分泌する毒素は壊疽の蔓延を引き起こし、処置を困難にする。通常、壊死した組織の外科的な除去処置や高圧の酸素処置が行われる。

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