杂说米面的发酵

冯大诚

不久前，因食用自制“酸汤子”（一种由玉米面发酵制成的食物）而导致9人死亡的食物中毒事件引起人们的注意。媒体上称，致人死亡的毒素“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，这不由得令人担心，这些食物是不是从此就不能吃了呢？

无处不在的发酵

米面的发酵是一种非常古老的食品加工过程。酵字的本义是酒母，亦即酒曲。古人说：“以酒母起面曰发酵。”（《正字通》）所以，发酵就是发面或是使面食膨松。

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，这其实是微生物增殖引起的葡萄糖酵解反应。在面团发酵的过程中，面团中的微生物—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。不断增加的二氧化碳使得面团像吹气球似地膨胀起来。

发酵的关键在于微生物的大量增殖。正是由于微生物的大量增殖，才使葡萄糖能够迅速分解生成大量的二氧化碳。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，其总量和种类远大于一般的动植物。引起米面发酵的酵母菌只是其中的一类，其他有机物也可能在另外的微生物的作用下被分解，这个过程同样被称为发酵。我们可以利用发酵过程生成许多有用的化合物。例如，做肉酱、鱼酱时的发酵过程，就是在微生物的作用下，肉和鱼中的蛋白质被水解为氨基酸的过程。做大豆酱时的发酵过程，则是大豆蛋白发生水解。我们制作酸奶，其实是使牛奶发酵。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。有了这一转化，那些对于乳糖不耐受的人，就可以放心地饮用酸奶了。

在食草动物的消化道中也进行着发酵过程，吃进去的草料经过发酵，其中的纤维素能够被水解为葡萄糖，为动物提供能量。人类因肠道内缺乏能够分泌纤维素酶的微生物，少有这样的发酵过程，所以我们不能像牛、羊、兔子那样靠吃草而生存。

利用厨余垃圾或排泄物堆肥也要經历非常复杂的发酵过程。在厌氧的条件下，许多种类的微生物大量增殖，可以使许多复杂的有机物分解，也就是腐烂。分解的结果是有机物中的氮、磷、钾等元素都存在于小分子中或成为离子。当它们作为肥料被施用时，这些元素就能够被植物吸收。

利用发酵方法，我们能够在工厂里生产很多有用的产品。生活中常用的味精，其化学成分是谷氨酸钠。谷氨酸最早是通过蛋白质水解来制备，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，从而令味精价格大幅下降。用发酵方法还可以由葡萄糖制取维生素C。维生素C原来是从柠檬、胡桃、辣椒等植物中提取的，成本非常高。自从发明了用葡萄糖发酵制取维生素C之后，其成本大大降低。

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，而不仅仅是我们日常生活中的米面发酵。

发酵的过程

人们现在发面大都用从市场买回来的活性干酵母，其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，分很多种，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，主要有几个过程。

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“食物”。酵母菌的生长过程，就是食用葡萄糖，使葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，并且放出能量的过程。这个过程需要氧气参加，消耗氧气，生成二氧化碳。整个过程可用一个方程式来概括：

这个过程在生物学上称为酵母菌的有氧呼吸过程。我们在面粉中加水揉面的时候，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。这个过程可概括为：

这个过程称为葡萄糖的无氧发酵或者乙醇发酵。这个过程会产生大量的二氧化碳气体，使得面团膨松。这就是用酵母菌发面过程中的化学变化。

几十年前，人们发面大多用一块“酵头”—上一次发面时留下的一块生面，也有人称其为面肥、面引子或老酵，其中含有酵母菌。和面时，把酵头与面粉、水混合均匀，静置半天或一夜，面就发起来了。这种发酵方法被称为老面发酵。

老面发酵与酵母发酵的基本过程是相同的，但是老面中的微生物比干酵母复杂得多，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。为了中和发酵产生的乙酸，就需要往发面里搋适量食用碱面。当然，这种中和反应又能产生一些二氧化碳。

老面发酵法如今还有人用，虽然成本低，但缺点一是发面的时间比较长，二是兑碱面的数量全凭经验，无法定量。所以，老面发酵只能用于小作坊生产，不适合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，做出来的面食就比较好；如果酵头中的微生物成分不好，就会产生不良的后果，轻则导致面食有不良的味道，重则会产生一些毒物。

在黑龙江，因食用自制“酸汤子”而引起的食物中毒事件，很可能就是食物中含有很多杂菌，在长时间的发酵过程中，这些杂菌大量增殖所导致的。

在许多种类的杂菌中，有一种名为酵米面黄杆菌（它的正式名称是唐菖蒲伯克霍尔德氏菌，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。

选好“菌种”，避免杂菌污染

20世纪30年代，印度尼西亚发生了因食用椰子发酵食物而导致的中毒事件，后来从中提取分离出的杆菌被命名为椰毒假单胞菌。我国则从发酵的米面中发现了酵米面黄杆菌，其在增殖过程中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，也包括脑、肾等器官。据说，米酵菌酸具有抑菌作用，对霉菌、酵母菌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关系，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的增殖。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，只有作为“种子”的酵母菌得到了大量增殖，而混入的其他雜菌未能有大量增殖的机会。在制作“酸汤子”时，泡发的玉米面需要在自然状态下放置十多天，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，现在各种食品十分丰富，我们完全没有必要去做酸汤子这种东西。

在日常生活中，人们除了发面做馒头、面包外，还常常自制一些发酵食品，有时会存在一些不安全的因素。例如，很多东北人自己做大酱，所用的方法往往是自然发酵：把大豆煮烂后掺入小麦粉或麸皮，揉成团后放在阴凉处任其发酵长毛。这种自然的发酵往往会有一些杂菌，比如黄曲霉菌，其产生的黄曲霉素，是一种已被证实的致癌毒素。正规的酿造酱和酱油的工厂使用的菌种是米曲霉、酱油曲霉等，可以避免自然菌种发酵可能产生黄曲霉素的问题。

做酒也是一样。有人自己制造葡萄酒，号称是纯天然的，其实这很危险。因为自然菌种发酵，不但产生乙醇，也可能产生甲醇。正规工厂是用专门的酒曲，以避免甲醇的生成。

种地要下好的种子，不然就可能种出一堆杂草。米面以及其他的发酵也是如此，一定要选择好“菌种”，控制好发酵的时间，不能让混入的杂菌有大量增殖的机会。我们最好不要自制自然菌种引起的发酵食品，不要自己在家做大酱、葡萄酒等。家常的馒头、包子、面包等发酵食品，最好还是用干酵母制作，更加保险。

酵母菌发酵还有一个优点，那就是增加了食品的营养。酵母菌的增殖可以增加食品中的蛋白质、维生素（尤其是我们人类比较容易缺乏的各类B族维生素）。用酵母菌发酵时干酵母多加一点也没有关系，不要相信所谓的用干酵母发酵不利于健康的谣言。另外，本文开头援引媒体说的“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物，都不会含有米酵菌酸。只有水磨糯米粉（粳米粉及其他米面粉），而且是放置时间较长引起发酵或变酸了的，才容易被米酵菌酸污染。这一点必须说清楚，不然人们就不敢去做汤圆、吃汤圆了。