【云飞杂记】真菌传之啤酒

上帝造水，人类造酒。——雨果

回到1887年，沃德像往常一样去看望戴尔，不承想一场发现之旅就此展开。姜汁啤酒曾是不列颠群岛的特产，起源已不可考，但夏天是畅饮的季节。在乡下，每家每户几乎都会用棕色石瓶酿造，配方是糖、生姜、水和一种神奇“植物”。它不是绿色植物，而是一团乱七八糟的白色胶块状物体，一般由直径约1CM的不规则、半透明、凝胶状颗粒聚合而成，或大或小，通常保存在果酱罐中。它堪称传家宝，母亲传给女儿，父亲传给儿子。但它到底是什么，没人知道。恰好，戴尔家中就摆着一瓶别人寄来的姜汁啤酒。后来，戴尔回忆：姜汁啤酒在我的书房里的阳光下放置了一段时间。我注意到伴随着大量气体演化的蓬勃生长。有一天沃德来看我，我把它作为一个值得注意的问题交给了他。

从那时起，沃德用了5年，从既定工作中挤出时间，花在这个自选动作上……他建立了近2000个独立的培养物，努力分离和培养神奇“植物”上的每一种微生物。为避免污染，他首先确保每个烧瓶、烧杯、试管、漏斗、培养皿和显微镜载玻片都绝对无菌，所有设备都被火烧、煮沸。接下来，他开出各式菜单，满足不同微生物的口味。据说，有的肉汤培养基由瘦牛排制成，切碎并在蒸馏水中浸泡一夜，然后煮沸、过滤。即便如此，一些微生物仍无法繁殖或抵抗纯化，对于这些情况，沃德完善了一种在显微镜载玻片上的“悬滴”中分离单个细胞的方法，从而在追踪其身份的同时保证培养物的纯度。他的勤奋与严谨得到了回报。1892年，沃德发表论文，这是一个生物学重磅炸弹，没人质疑他的惊人发现。沃德宣称，姜汁啤酒“植物”是一种新型有机体，数十种微生物友好地生活在一起。并非所有这些微生物都有助于酿造啤酒。沃德认为，大多数是投机取巧的闯入者，偶然出现，并四处闲逛以获得免费午餐。显然，它们是为了生存，而不是为了啤酒，制造啤酒是人类的事。但是，在每株植物样本中都存在两种生物体，它们似乎对姜汁啤酒至关重要。一种是真菌，沃德称之为梨形酵母。另一种是细菌，他称之为蠕虫状杆菌。沃德认为这两种微生物已经建立了共生关系，使它们互惠互利。他无法确定生化细节，但他猜测细菌消耗了酵母的废物，而酵母则从中受益，更旺盛地生长繁殖，更欢快地制造姜汁啤酒的基本成分：二氧化碳和酒精。当沃德试图用死亡或衰弱的梨形酵母喂养蠕虫状杆菌时，细菌培养以失败告终。梨形酵母的代谢产物可能对蠕虫状杆菌生长繁殖有利，但随后可能对梨形酵母同样有利。数十种菌种，单独拿出那个都不能做出完美的姜汁啤酒，然而沃德在实验室里混合梨形酵母和蠕虫状杆菌的纯培养物，做出了完美的姜汁啤酒，为他的研究画上了惊叹号。

健客：好像之前说过“共生”是德巴里在研究地衣时发明的。

云飞：嗯。生物彼此之间关系的早期研究发现地衣是由真菌与藻类共同组成的。但是对于二者之间的关系，则有不同看法。1869年，斯温第纳认为地衣是一种依赖藻类而寄生的生物。德巴里研究发现二者各司其职，并互蒙其利。因此，他在1879年创造一个新词“共生”，说明该现象。没人能预料，乡下人家的姜汁啤酒竟让沃德发现了“共生发酵”。

健客：现在还有姜汁啤酒吗？

云飞：当然有啊！姜汁啤酒通过三种不同的方式发酵。一是啤酒酵母。这种方式适合工业制造，保证出品质量的一致性。二是所谓的“姜虫”，一种生姜自带的野生酵母和细菌。为了制作姜虫，将新鲜生姜磨碎并与糖和少许水混合。每天添加更多的生姜和糖，直到混合物剧烈起泡。然后用姜虫发酵更大批量的姜汁啤酒。第三种是姜汁啤酒“植物”，实际是酵母和细菌的共生微生物群落。在形态学方面，沃德表示，姜汁啤酒植物相当于凝胶状地衣。在18世纪、19世纪和20世纪初，家庭发酵各种水果、蔬菜和饮料很普遍。随着生物工程和防腐技术的发展，人类接受工业生产的饮料、罐头和冷藏食品，家庭发酵逐渐失宠。或许可以查阅一些流传在互联网上的古老的家庭食谱，尝试再造这种神奇“植物”。在分类学上，真菌早就脱离了植物，自成一界。可以确定的是姜汁啤酒“植物”既非植物，也不含生姜。

健客：面包也是酵母发酵，为什么吃面包不会醉呢？

云飞：先要说说酵母。一般泛指能将糖类发酵成酒精和二氧化碳的各种单细胞真菌，分布于整个自然界，主要生长在偏酸性的潮湿的含糖环境，是一种典型的异养兼性厌氧微生物，在有氧和无氧条件下都能够存活。敲黑板，酵母不是分类学意义上的同一种属的真菌。

健客：明白，好像乳酸菌，以功能划分。《细菌传》中讲过，植物是自养，动物是异养，异养就是不能直接把无机物合成有机物，必须摄取现成的有机物来维持生活的营养方式。

云飞：嗯。不同酵母在不同环境中的体积差异很大，通常直径在3-4微米，但有些可以长到40微米。酵母的生殖方式分无性繁殖和有性繁殖两大类。大多数酵母的菌落特征与细菌相似，但比细菌菌落大而厚，菌落表面光滑、湿润、粘稠，容易挑起，菌落质地均匀，正反面和边缘、中央部位的颜色都很均一，菌落多为乳白色，少数为红色，个别为黑色。

健客：记得《细菌传》中提到过酵母。

云飞：嗯，讲发酵绕不开酵母。据考古发现，9000年前，中国舞阳贾湖人酿造出世界最早的酒；4000年前，古埃及人已经开始利用酵母酿酒与制作面包；发面馒头等可能开始于汉朝时期。

1680年，列文虎克首次利用显微镜观察到酵母。1857年，巴斯德首次发现酿酒来自酵母的发酵作用。巴斯德曾经将空气通进酿酒液中，发现酵母的细胞量增加了，但是酒精的生成量减少。1861年，巴斯德研究酒精发酵量与氧分压之间的关系，发现酵母在缺氧的情况下消耗葡萄糖更多，生成酒精也更多，糖发酵受到氧气的抑制。现在人们把厌氧型和需氧型能量代谢之间的转换过程概括为巴斯德效应。这个过程是由细胞的能量状态和氧气供应决定的。运动的骨骼肌需要能量，与酵母的最终产物酒精不同，人类厌氧型能量代谢的最终产物是乳酸。

健客：说来说去，又说到运动了。有氧运动和无氧运动到底有什么不同呢？

云飞：能量来源不同、运动强度不同、功能性不同、心率不同、类型不同、运动时间不同、运动感受不同……

健客：这么多不同啊，能简单说说吗，最好不要化学方程式。上篇的那些化学符号，我直接跳过了。

云飞：好吧，我试试。能量来源不同：有氧运动需要的能量包括糖、脂肪和蛋白质分解所释放的能量，在运动过程中需要氧气的参与，而无氧运动需要的能量来自糖的酵解，在运动过程中不需要氧气的参与。

运动强度不同：有氧运动供能的时间较长，但做功小、运动强度比较低，所以它消耗的能量也比较少。无氧运动的供能时间不长（不超过三分钟），但短时内运动的间隙性强度高，做功大，D88尊龙官网-中国有限公司消耗大。

功能性不同：有氧运动的低强度持续性，适合偏向心肺功能类耐疲劳型的体育运动。无氧运动一般都是些高节奏、力量型的间歇性高强度运动。

心率不同：有氧运动时，心率一般是在60-80之间，而无氧运动能达到170-180次每分钟，可见心率速度差异比较大。

类型不同：有氧运动属于有氧代谢，而无氧运动则是无氧代谢。

运动时间不同：有氧运动的持续时间长，强度不高，并且重复性高，而无氧运动的频率高，强度大，时间短。

运动感受不同：在进行无氧运动之后会感觉非常累，并且还会在一定时间之后出现肌肉酸痛的感觉，偶尔还会有心脏和肺部不舒服的感觉；有氧运动的持续时间很长，在运动之后也还感觉累，但是休息一段时间就会恢复过来，身体也不会有不舒服的感觉。

健客：最关心瘦身效果，无氧运动能消耗脂肪吗？

云飞：无氧运动能消耗脂肪，但是此种说法本身不太准确。身体的能量消耗顺序为糖类、脂肪、蛋白质，因此无氧运动刚开始以消耗糖类为主，运动一定时间后再以消耗脂肪为主。无氧运动不是孤立存在，一般是和有氧运动合并存在。有氧运动每消耗1分子葡萄糖，生成36或38分子三磷酸腺苷，即ATP，此物质可以直接为人体提供能量，而无氧运动每消耗1分子葡萄糖，只生成2分子三磷酸腺苷，之后会生成大量乳酸，有氧运动对葡萄糖的利用率更高，但是无氧运动对糖的消耗量更大。无氧运动可动用人体内储存的肝糖原和肌糖原，一旦肝糖原和肌糖原消耗较多，可与有氧运动一起消耗人体的脂肪。无氧运动以后，人体需要代谢掉糖酵解产生的乳酸。此时，乳酸彻底氧化分解成二氧化碳和水；糖异生，将多种非糖物质转变成葡萄糖或糖原；糖原储存在肝细胞和肌细胞内，这些过程也可能需要脂肪代谢产生的能量参与。因此，无论是有氧运动，还是无氧运动，要想消耗掉脂肪，前提条件是要保证运动时间和运动量充足，运动时间最短不能少于30分钟。要想锻炼身体，得先明确需求是什么，然后再根据自己的需求来选择运动方式，不要乱锻炼哦，这样不仅没效果，还会造成不必要的损伤。扯远了。

健客：嘿嘿，还记得要说什么吗？吃面包为什么不会醉？这都扯到哪了啊！

云飞：哈哈，在酵母进入面粉后的最初阶段，面团里有微量的氧气存在，这时会发生极为短暂的“有氧呼吸”，酵母利用自身体内或分泌到体外的酶，使面粉中的糖类物质发生生化反应，从中获取能量，进行生长代谢。在糖的转化过程中，产生了微量的二氧化碳、水和热量。

当面团中氧气耗尽之后，进入到了厌氧发酵阶段，这是酵母发酵最主要的形式。酵母细胞中含有大量的酶，这使得面粉中的糖被他们催化，在无氧情况下，糖类物质经过复杂的生化反应变成了二氧化碳、酒精和热量。 因此，你会发现面团越来越大，这是因为里面包裹着酵母发酵所产生的二氧化碳气体。如果烘焙，温度升高，气体还会膨胀，面团会变得更大一些。面团在发酵过程中还逐渐产生香味，是因为发酵产生酒精，以及酒精和酸反应后形成的酯类物质。这些物质是面包香味的重要来源。

健客：等等，酸是怎么来的？

云飞：面粉本身不是无菌的，发面暴露在空气中也会接触细菌，一些细菌发酵产酸很正常啊，如乳酸菌。另外，酵母中的一些酶还能分解面粉中的植酸。

健客：等等，什么是植酸啊！

云飞：哈哈，又打岔。简单说，植酸是植物种籽中的一种有机磷类化合物，可与钙、铁、镁、锌等金属离子产生不溶性化合物。因此，分解植酸，使我们更容易吸收面包中矿物质。当然了，由于发酵时间短，产生的酒精不多。高温烘焙后，酵母完成了发酵的“使命”，同时，残余的酒精也会挥发。

不过，凡事都有例外。2019年，公安部交管局官方微信发布消息，公布了两起典型案例，驾驶人明明没有喝酒却吹出酒精值。

健客：这是咋回事？

云飞：都是面包惹的祸，驾驶人刚吃了几个软面包，这说明吃了某些面包真有可能导致“酒驾”。6月5日，湖北高速交警巴东大队民警在沪渝高速野三关服务区，查获一名“涉嫌醉驾”的男子，但其一脸诧异，表示自己绝对没喝酒。双方来回沟通几个回合，交警再次对其进行呼气检测，这次的结果为17mg/100ml。后经询问，驾驶人说自己刚吃过几个软面包当早餐。听到此话，民警意识到可能是面包“惹的祸”，便请该男子用水漱口之后再进行检测，结果为0。随后在他吃下一个软面包后立刻进行检测，结果竟高达108mg/100ml。10天后，6月15日，还是湖北高速交警巴东大队辖区，民警同时了查获两名有酒驾嫌疑的驾驶人，二人均称是吃了面包所致。经现场核实，李姓驾驶人确实是因吃了发酵面包而“被酒驾”，但朱姓驾驶人则被揭穿谎言，其确实是饮酒后驾车。最终，朱某被依法处以罚款2000元、驾驶证记12分并暂扣6个月的处罚。

面包属发酵食品，若发酵时间过长，且烘焙不够火候，又或面包放置时间较长，酵母进行无氧呼吸会产生酒精，若在交警检查前恰好刚吃过这样面包，则很可能“被酒驾”。不过也不用担心。如果因食品、饮料、水果等原因导致“酒驾”，可当场向交警说明情况，漱口并等待片刻后再次测试。如果依然是“酒驾”，还可要求进行血液检测以证清白。

回到1887年，56岁的德巴里，桃李满天下，事业如日中天。天妒英才，他的上颚长了一个恶性肿瘤，身体健康每况愈下。他仍然亲赴英国曼彻斯特，参加皇家学会举办的研讨会，并与沃德等人合影留念。谁承想，这竟成了诀别。德巴里大胆地接受了一项实验性的手术，不幸于1888年1月19日在斯特拉斯堡逝世。

欲知后事如何，且听下回分解。

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