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常見的發酵食物
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發酵,(Fermentation),又稱醱酵。發酵是一種化學過程,透過厭氧過程分解葡萄糖等分子。 更廣泛地說,發酵是在葡萄酒啤酒生產過程中發生的起泡現象,這一過程至少已有10,000年的歷史。 泡沫起因於二氧化碳氣體的釋放,儘管直到17世紀才意識到。 19世紀的法國化學家和微生物學家路易·巴斯德(Louis Pasteur)在狹義上使用發酵一詞來描述由酵母和其他微生物在無空氣(厭氧)條件下生長引起的變化。 巴斯德還發現認識到乙醇和二氧化碳不是發酵的唯一產物。[1]

發酵的歷史

「發酵」一詞來自拉丁語fervere,意思為「煮沸」。發酵(Fermentation)一詞,ㄧ開始在14世紀晚期被煉金術士描述,而不是現代意義上的發酵過程。約在1600年,發酵的化學過程開始成為科學研究的主題。

發酵是自然過程。人們早在了解生化過程之前就已經進行了發酵,以生產葡萄酒,蜂蜜酒,奶酪啤酒等產品。在1850和1860年代,路易斯·巴斯德(Louis Pasteur)證明發酵是由活細胞引起的,因而成為第一位研究發酵的酶學家(zymurgist)或科學家。然而,巴斯德未能從酵母細胞中提取負責發酵的。 1897年,德國化學家愛德華·比希納(Eduard Buechner)研磨酵母,從中提取了液體,發現該液體可以發酵糖溶液。 愛德華·比希納的實驗被認為是生物化學科學的開端,為他贏得了1907年諾貝爾化學獎。[2]

食品的發酵

很多肉製品也屬於發酵食品,發酵肉製品一直在人類飲食文化裡占有一席之地,如發酵香腸火腿。很多人以為這些發酵香腸、火腿只是經過鹽漬、風乾的作用而已,其實在其製造與漫長熟成的過程裡,有許多微生物一起團隊合作發揮作用,產生很多化學變化,才會讓這些發酵肉製品與生鮮肉品的風味這麼不同,卻又具有其獨特的甘醇鮮美。[3]

乙醇發酵

酵母和某些細菌進行乙醇發酵丙酮酸(來自葡萄糖代謝)分解為乙醇和二氧化碳。由葡萄糖生產乙醇的化學方程式為:

C6H12O6(葡萄糖)→2 C2H5OH(乙醇)+ 2 CO2(二氧化碳)

乙醇發酵已用於生產啤酒,葡萄酒和麵包。值得注意的是,在果膠含量高的情況下進行發酵會產生少量甲醇,而甲醇在食用時會產生毒性。[2]

乳酸發酵

來自葡萄糖代謝(糖酵解)的丙酮酸分子可以被發酵成乳酸。乳酸發酵用於在酸奶生產中將乳糖轉化為乳酸。當組織需要能量的速度比氧氣的供給速度快時,它也會發生在動物肌肉中。由葡萄糖生產乳酸的下一個方程是:

C6H12O6(葡萄糖)→2 CH3CHOHCOOH(乳酸)

由乳糖和水生產乳酸的過程可總結為:

C12H22O11(乳糖)+ H2O(水)→4 CH3CHOHCOOH(乳酸)[2]

重要性

動物的肉品自古以來都是高價的蛋白質來源,取得不易,但是因為肉品營養豐富,容易腐敗變質,在沒有冰箱的古代,保存是大難題。肉品的發酵,就是古人找出幫助肉品保存的一種重要方法,並一直演變至今。發酵肉製品最主要的代表作就是發酵香腸、火腿,即使現代冷凍、冷藏的發達,肉品的保存已經沒有那麼困難了,但是這些發酵肉製品的特殊風味,仍是無法取代。總結來說,發酵的肉製品有以下優點:

  • 1.幫助保存:

肉品發酵過程,表面的黴菌有助於降低水分活性;而生長在裡面的乳酸菌,會生成乳酸、降低pH。這些作用都有助於抑制雜菌與腐敗菌的生長,有助於肉品的保存。

  • 2.增添風味:

在發酵與熟成的過程中,這些黴菌、酵母菌、乳酸菌等微生物,都會一邊生長,一邊分解肉品裡面的蛋白質、脂肪等,產生很多很複雜的小分子代謝物,如胺基酸胜肽脂肪酸有機酸等。然後這些小分子會再進行化學反應與重組,如此一來就會產生更複雜的香味物質,讓發酵肉品產生與眾不同的風味。

在發酵肉品眾多風味中,最引人注意的是麩胺酸。麩胺酸是甘味的重要來源。長久以來,我們以為人類的基本味覺只有酸、甜、苦、鹹四種,要直到近世才發現還有第五種基本味覺存在,那就是「甘味」,也就是俗稱的「鮮味、旨味」,甘味的主要貢獻來源就是麩胺酸。在一般食品中,麩胺酸含量很低,僅僅在海帶、香菇、番茄裡含量比較高一點,後來由味之素公司首創的麩胺酸鈉發酵生產技術(俗稱味精),才讓人有純化的便宜麩胺酸可以添加。

但是另一方面,科學家也發現經過發酵熟成的肉品中,麩胺酸的含量會大大提高,所以發酵肉品才會讓人感到特別的鮮美。西班牙的一項研究中指出,經過一年熟成的火腿裡,麩胺酸含量可以高達340毫克/100克,相較於新鮮豬肉平均麩胺酸含量才10毫克/100克,高出了34倍之多;另外在日本的另一項實驗中,發酵香腸裡麩胺酸的含量,也在一個月的時間裡提高了將近20倍以上。而這樣高的麩胺酸含量,就要歸功於微生物酵素分解豬肉裡的蛋白質,產生出這樣的游離麩胺酸。[3]

參考資料

  1. Fermentation CHEMICAL REACTION. Britanica. 2016-03-28 (英語). 
  2. 2.0 2.1 2.2 What Is Fermentation? Definition and Examples/Definition, History, and Examples of Fermentation. ThoughtCo. 2019-01-22 (英語). 
  3. 3.0 3.1 鮮美旨味的來源-發酵肉製品. 科學人雜誌. 2019-10-22 (中文).