雜說米面的發酵

馮大誠

不久前，因食用自制“酸湯子”（一種由玉米面發酵制成的食物）而導致9人死亡的食物中毒事件引起人們的注意。媒體上稱，致人死亡的毒素“米酵菌酸”在發酵的玉米粉、糯米粉湯圓、河粉（米粉）等食品中都存在，這不由得令人擔心，這些食物是不是從此就不能吃了呢？

無處不在的發酵

米面的發酵是一種非常古老的食品加工過程。酵字的本義是酒母，亦即酒曲。古人說：“以酒母起面曰發酵。”（《正字通》）所以，發酵就是發面或是使面食膨松。

古人缺乏科學知識，不知道在發酵的過程中到底發生了什么變化。現在我們知道，這其實是微生物增殖引起的葡萄糖酵解反應。在面團發酵的過程中，面團中的微生物—主要是酵母菌—大量增殖，分泌出各種酶，使得淀粉水解所得的葡萄糖發生一系列復雜反應，最后生成乙醇和二氧化碳。不斷增加的二氧化碳使得面團像吹氣球似地膨脹起來。

發酵的關鍵在于微生物的大量增殖。正是由于微生物的大量增殖，才使葡萄糖能夠迅速分解生成大量的二氧化碳。溫度是一個最重要的條件，跟我們體溫差不多的溫度是這些微生物增殖的最佳溫度。

微生物是一個極其龐大的群體，其總量和種類遠大于一般的動植物。引起米面發酵的酵母菌只是其中的一類，其他有機物也可能在另外的微生物的作用下被分解，這個過程同樣被稱為發酵。我們可以利用發酵過程生成許多有用的化合物。例如，做肉醬、魚醬時的發酵過程，就是在微生物的作用下，肉和魚中的蛋白質被水解為氨基酸的過程。做大豆醬時的發酵過程，則是大豆蛋白發生水解。我們制作酸奶，其實是使牛奶發酵。這個發酵過程是在乳酸菌的作用下，牛奶中的乳糖轉化為乳酸。有了這一轉化，那些對于乳糖不耐受的人，就可以放心地飲用酸奶了。

在食草動物的消化道中也進行著發酵過程，吃進去的草料經過發酵，其中的纖維素能夠被水解為葡萄糖，為動物提供能量。人類因腸道內缺乏能夠分泌纖維素酶的微生物，少有這樣的發酵過程，所以我們不能像牛、羊、兔子那樣靠吃草而生存。

利用廚余垃圾或排泄物堆肥也要經歷非常復雜的發酵過程。在厭氧的條件下，許多種類的微生物大量增殖，可以使許多復雜的有機物分解，也就是腐爛。分解的結果是有機物中的氮、磷、鉀等元素都存在于小分子中或成為離子。當它們作為肥料被施用時，這些元素就能夠被植物吸收。

利用發酵方法，我們能夠在工廠里生產很多有用的產品。生活中常用的味精，其化學成分是谷氨酸鈉。谷氨酸最早是通過蛋白質水解來制備，后來人們發明了用發酵方法制備，其原料可以是淀粉、糖蜜等，從而令味精價格大幅下降。用發酵方法還可以由葡萄糖制取維生素C。維生素C原來是從檸檬、胡桃、辣椒等植物中提取的，成本非常高。自從發明了用葡萄糖發酵制取維生素C之后，其成本大大降低。

總之，發酵已經是化學工業生產中用到的很重要的方法之一，而不僅僅是我們日常生活中的米面發酵。

發酵的過程

人們現在發面大都用從市場買回來的活性干酵母，其成分就是干燥的酵母菌。

酵母菌是一類可以使有機物發酵的真菌，分很多種，我們使用的是使面粉中的糖類發酵的酵母菌。發面的過程實際上就是培養酵母菌，讓酵母菌快速成長繁殖。在這個過程中，糖類被分解，產生二氧化碳氣體。從化學上看，主要有幾個過程。

首先，少量的淀粉在淀粉酶的作用下，水解成葡萄糖。這些葡萄糖就是酵母菌的“食物”。酵母菌的生長過程，就是食用葡萄糖，使葡萄糖氧化生成二氧化碳和水，并且放出能量的過程。這個過程需要氧氣參加，消耗氧氣，生成二氧化碳。整個過程可用一個方程式來概括：

這個過程在生物學上稱為酵母菌的有氧呼吸過程。我們在面粉中加水揉面的時候，面團中總是有很多小的含有氧氣的氣泡。

隨著酵母菌的不斷生長繁殖，氣泡中氧氣越來越少，二氧化碳氣體越來越多。這時候，發酵的另一個過程逐漸占上風。在這個過程中，葡萄糖在酵母菌的作用下，被轉化成乙醇和二氧化碳。這個過程可概括為：

這個過程稱為葡萄糖的無氧發酵或者乙醇發酵。這個過程會產生大量的二氧化碳氣體，使得面團膨松。這就是用酵母菌發面過程中的化學變化。

幾十年前，人們發面大多用一塊“酵頭”—上一次發面時留下的一塊生面，也有人稱其為面肥、面引子或老酵，其中含有酵母菌。和面時，把酵頭與面粉、水混合均勻，靜置半天或一夜，面就發起來了。這種發酵方法被稱為老面發酵。

老面發酵與酵母發酵的基本過程是相同的，但是老面中的微生物比干酵母復雜得多，里面有許多雜菌。當酵母菌把葡萄糖分解成乙醇的同時，有一些乙醇就進一步被氧化成乙酸。為了中和發酵產生的乙酸，就需要往發面里搋適量食用堿面。當然，這種中和反應又能產生一些二氧化碳。

老面發酵法如今還有人用，雖然成本低，但缺點一是發面的時間比較長，二是兌堿面的數量全憑經驗，無法定量。所以，老面發酵只能用于小作坊生產，不適合大規模的工業化生產。另外，老面酵頭的質量非常重要。如果酵頭中微生物的成分比較好，做出來的面食就比較好；如果酵頭中的微生物成分不好，就會產生不良的后果，輕則導致面食有不良的味道，重則會產生一些毒物。

在黑龍江，因食用自制“酸湯子”而引起的食物中毒事件，很可能就是食物中含有很多雜菌，在長時間的發酵過程中，這些雜菌大量增殖所導致的。

在許多種類的雜菌中，有一種名為酵米面黃桿菌（它的正式名稱是唐菖蒲伯克霍爾德氏菌，分類上屬于椰毒假單胞菌酵米面亞種），這種桿菌在增殖的過程中可以產生使人中毒的毒素—米酵菌酸。

選好“菌種”，避免雜菌污染

20世紀30年代，印度尼西亞發生了因食用椰子發酵食物而導致的中毒事件，后來從中提取分離出的桿菌被命名為椰毒假單胞菌。我國則從發酵的米面中發現了酵米面黃桿菌，其在增殖過程中產生的毒素與之相同，這種毒素被稱為米酵菌酸。

米酵菌酸作用的靶點主要是肝臟，也包括腦、腎等器官。據說，米酵菌酸具有抑菌作用，對霉菌、酵母菌及某些細菌均有強烈的抑制和殺滅作用。本來各種微生物之間存在相互競爭的關系，而米酵菌酸對其他微生物的抑制和殺滅又幫助了酵米面黃桿菌的增殖。由此可見，在米面發酵的過程中，不正確地使用發酵菌種會造成很嚴重的后果。

在各種發酵過程中，制作饅頭、面包的發酵是比較“輕微”的，發酵的時間很短。在較短的時間里，只有作為“種子”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機會。在制作“酸湯子”時，泡發的玉米面需要在自然狀態下放置十多天，這就使各種雜菌得以大量增殖。這是容易引起中毒的主要原因。其實，現在各種食品十分豐富，我們完全沒有必要去做酸湯子這種東西。

在日常生活中，人們除了發面做饅頭、面包外，還常常自制一些發酵食品，有時會存在一些不安全的因素。例如，很多東北人自己做大醬，所用的方法往往是自然發酵：把大豆煮爛后摻入小麥粉或麩皮，揉成團后放在陰涼處任其發酵長毛。這種自然的發酵往往會有一些雜菌，比如黃曲霉菌，其產生的黃曲霉素，是一種已被證實的致癌毒素。正規的釀造醬和醬油的工廠使用的菌種是米曲霉、醬油曲霉等，可以避免自然菌種發酵可能產生黃曲霉素的問題。

做酒也是一樣。有人自己制造葡萄酒，號稱是純天然的，其實這很危險。因為自然菌種發酵，不但產生乙醇，也可能產生甲醇。正規工廠是用專門的酒曲，以避免甲醇的生成。

種地要下好的種子，不然就可能種出一堆雜草。米面以及其他的發酵也是如此，一定要選擇好“菌種”，控制好發酵的時間，不能讓混入的雜菌有大量增殖的機會。我們最好不要自制自然菌種引起的發酵食品，不要自己在家做大醬、葡萄酒等。家常的饅頭、包子、面包等發酵食品，最好還是用干酵母制作，更加保險。

酵母菌發酵還有一個優點，那就是增加了食品的營養。酵母菌的增殖可以增加食品中的蛋白質、維生素（尤其是我們人類比較容易缺乏的各類B族維生素）。用酵母菌發酵時干酵母多加一點也沒有關系，不要相信所謂的用干酵母發酵不利于健康的謠言。另外，本文開頭援引媒體說的“糯米粉湯圓中含有米酵菌酸”，就是一種容易引起誤解的不準確的說法。如果是用買來或者自己加工的干的糯米粉做湯圓或者別的食物，都不會含有米酵菌酸。只有水磨糯米粉（粳米粉及其他米面粉），而且是放置時間較長引起發酵或變酸了的，才容易被米酵菌酸污染。這一點必須說清楚，不然人們就不敢去做湯圓、吃湯圓了。