8 种发酵类型的综合指南

发酵是家庭和工业领域最常见的工艺之一。您可能曾经接触过或使用过发酵工艺，但您是否想过该工艺背后的科学原理？发酵的不同类型如何使其成为生产美味啤酒、泡菜和奶酪的有效方法？

发酵有多种类型，差异表现在设备、科学和所涉及的细菌等方面。

In this article, we are going to explain in detail the 8 major types of fermentation and their roles in various sectors. If you’re looking to make fermentation part of your daily life or incorporate it as an industrial process, this guide is for you.

什么是发酵？

发酵最初在几个世纪前用于食品工业，主要用于保存食品和生产酒精饮料和其他零食。发酵是一种厌氧科学过程，酵母和细菌等微生物通过发酵将碳水化合物等有机底物分解成更简单的化合物。这会导致以三磷酸腺苷 (ATP) 的形式形成能量。

发酵背后的科学

要启动发酵，必须将细菌或酵母等微生物引入物质中

含有糖。微生物对糖有吸引力，所以它们消化糖，分解成

产生酒精、酸和二氧化碳。

在生产葡萄酒和啤酒时，酵母被加入到水和葡萄或麦芽的混合物中。在这个过程中，酵母将葡萄或混合谷物发酵成酒精和二氧化碳。二氧化碳使啤酒和葡萄酒具有与碳酸饮料类似的特有的起泡性。

发酵过程中主要考虑的是温度和氧气水平。你应该监测

在整个过程中密切关注这些因素以确保效率。如果温度过高或过低，微生物可能无法正常发挥作用。同样，向该过程中引入大量氧气也会影响其功效。这是因为微生物可能会专注于消耗所有氧气，而不是生产所需的最终产品。

完全发酵可能需要 从几天到几周不等。 因此，您必须要有耐心，避免仓促完成这一进程。

发酵类型

发酵的最终产品是营养价值更高、风味更丰富的食品和饮料，

散发出令人难以抗拒的香气。然而，发酵有多种类型，每种都有自己的特点、用途和结果。以下是这一重要过程的主要类型。

 

1.乳酸发酵

乳酸发酵主要发生在动物和各种细菌中。例如，你有没有

ever wondered how your body manages to produce enough energy even when you lack enough oxygen during strenuous exercise? It’s through lactic acid fermentation.

这种发酵需要在缺氧的情况下将蔗糖、果糖和其他糖分解成乳酸。虽然乳酸可能会导致运动后或辛苦工作时肌肉疲劳，但它也有很多好处。例如，乳酸在人体外用于保存酸奶和酸菜。它也是制造发酵乳制品（如开菲尔和几种奶酪）的重要成分。

In microorganisms that perform this type of fermentation, it’s a means of producing energy they need in

的新陈代谢。此外， 合成乳酸例如，它们降低环境的 PH 值，使其达到足够酸性，从而阻止竞争细菌的生长。

乳酸发酵是一种非常受欢迎的商业用途选择。这或许是因为它在生产发酵饮料和泡菜、酵母面包、酸菜、酸奶和奶酪等美食中发挥着重要作用。

2.酒精发酵

酵母和细菌在发酵过程中起着至关重要的作用。当它们分解糖分以释放碳时

二氧化碳和乙醇，这个过程称为酒精发酵，分为两个简单的步骤。

首先，微生物将葡萄糖或果糖转化为两分子丙酮酸，然后丙酮酸分子在乙醇脱氢酶的作用下，转化为乙醇和二氧化碳。

酒精发酵发生在细胞质内，可以通过引入一种名为酿酒酵母的物质来增强。这是一种在果汁和水果发酵过程中占主导地位的酵母菌。

Moreover, alcohol fermentation kicks off due to  selective awareness, which allows it to work best in anaerobic conditions. The end products of alcohol fermentation are ethanol and carbon dioxide. After the process, the microorganisms’ cells diffuse these end products out of their bodies together with other sub-products such as esters, succinic acid, diacetyl, and acetic acid.

3. 醋酸发酵

醋酸发酵是另一种常见的发酵类型，属于厌氧发酵。它主要涉及一个复杂的过程，其中淀粉、谷物和水果自然发酵成酸醋和其他调味品。

醋酸菌 (AAB) 是一类革兰氏阴性细菌，是此类发酵的主要参与者。它们在发酵过程中专门氧化糖或乙醇以产生醋酸。这些细菌主要存在于酸性、含糖或酒精的环境中，例如鲜花、水果和发酵饮料。

只要有适量的氧气，AAB 就能有效地将酒精转化为醋。虽然它们被认为是腐败菌，但它们在康普茶和可可粉等食品的生产中也发挥着至关重要的作用。

无论是通过深层发酵还是表面发酵方法生产的醋，其乙酸含量应为 5% 至 18%，足以平衡风味并增强各种菜肴的口感。此外，由于其酸性，通过乙酸发酵生产的醋也用作腌制食品的天然选择。它为有害细菌创造了有害环境，以保存胡萝卜、花椰菜、桃子和洋葱等腌制食品。

乙酸的其他用途包括制备香水、治疗真菌引起的外耳感染以及作为橡胶工业中的粘合剂。

4. 丙酸发酵

大多数人所知道的丙酸是一种液体，具有类似体臭的难闻气味。然而，它也是瑞士奶酪大规模生产的主要成分。

与标准发酵过程一样，丙酸发酵涉及将细菌暴露于葡萄糖等糖类，然后细菌通过糖酵解将其分解为丙酮酸。经过伍德-沃克曼循环中的几个还原步骤，丙酮酸随后分解为丙酸。除丙酸外，这种发酵的其他最终产物还包括二氧化碳、琥珀酸和乙酸。

尽管丙酸发酵的成本效益不高，但科学家们已经探索了其他选择，例如依靠微生物进行商业化生产丙酸。

丙酸具有抑制真菌和细菌生长的能力。因此，除了因其独特的风味而用于瑞士奶酪的生产外，它还是食品生产行业中最好的防腐剂之一。

5. 丁酸发酵

与丙酸一样，丁酸是一种羧酸，存在于发酵食品、黄油和奶酪等天然来源中。丁酸发酵涉及各种微生物将这些天然化合物分解成丁酸。

梭菌是这种发酵过程的关键促因之一，它主要存在于动物肠道和土壤中。这种细菌已经适应了各种生境，并具有分解最复杂的有机化合物以产生丁酸的独特能力。

在发酵过程中，梭菌将黄油等有机物质分解成氨基酸和单糖。这是第一步，也是最重要的一步，因为它为后续更精简的工艺铺平了道路。微生物调节后续反应，最终形成丁酸。

丁酸发酵所需的一些条件包括；

• Anaerobic setting – An oxygen-free environment is crucial. This is because oxygen is known to inhibit the growth and activity of microorganisms, making them unable to perform their roles in the fermentation process.
• pH range – The microorganisms that facilitate butyric acid fermentation require a certain pH for them to thrive. This is usually between 5.5 and 7.5. To regulate this pH, you can consider using 专门的发酵室.
• Temperature – The recommended temperature for butyric acid fermentation is between 30 and 40 degrees celsius. Anything higher than that could result in poor-quality end products.

除了众所周知的健康益处之外，丁酸发酵对于环境可持续性也至关重要，因为它可以将有机废物转化为丁酸。

6. 固态发酵

固态发酵是一种发酵过程，其中的微生物生长不需要自由水。这是一种独一无二的发酵类型，它利用的是固体培养基，而大多数发酵类型都是在液体环境中进行的。

固态发酵工艺最常用的底物包括谷物、秸秆、锯末和麦麸。这些物质大部分都是现成的、不溶解的物质，但它们含有微生物生长所需的稳定营养来源，这对任何发酵工艺都至关重要。

在固态发酵中，微生物成分以单一培养物或本土微生物的形式出现。虽然细菌和酵母也是可能的条件，但它们可能需要更多的液体环境才能有效发挥作用，因此它们可能会产生较低质量的引物。以下是此类发酵涉及的一些步骤：

• 通过化学或机械方式处理原材料，以减小其尺寸并暴露营养成分，以便于反应。
• 蛋白质等底物被水解，水解产物被发酵。
• 最终产品的分离和纯化。

固态发酵出现的时间并不长，但已被证明可以有效生产燃料、食品和医疗产品等微生物产品。它是一种 工业发酵 它在各种生物过程中发挥着至关重要的作用，向环境中排放尽可能少的废物。

7. 批量发酵

有时，微生物细胞会生长繁殖，然后把碳水化合物等原料转化为二氧化碳和乙醇等成品。该发酵过程在搅拌罐发酵罐中进行，使其成为一个封闭的培养系统。

这种发酵涉及微生物细胞在一定时间和设定的条件下将原料发酵成所需的产物。这些条件根据各种因素确定，包括：

• 环境条件（例如温度和 pH 值）
• 您考虑使用的原材料类型
• 所需的最终产品

During batch fermentation, the microorganisms’ cells undergo constant multiplication and growth. This increases the involved microorganisms and facilitates fermentation for the specified period of time until they completely exhaust the nutrients.

在搅拌罐发酵罐中，曝气器调节进入发酵室的氧气量。温度也需要保持稳定，并且需要准备消泡剂来消除生物反应器内产生的泡沫。

批量发酵装置易于安装和运行。此外，由于其系统封闭，几乎不存在污染的可能性。

8.混酸发酵

混合酸发酵不同于所有其他发酵过程。顾名思义，它利用某些类型微生物的能力来生产有机酸组合的最终产物。在这种情况下，葡萄糖通常是主要原料，产物可能包括乳酸、乙酸和甲酸。

The primary player in this fermentation process is Escherichia coli, a bacteria mostly found in the intestines of healthy people and animals. Here’s the step by step guide to the process.

• The bacteria take up glucose from the environment. If it’s a closed fermentation process, the microorganisms break down sugars from provided sources.
• 细菌细胞通过一系列反应，通过糖酵解将葡萄糖分解为丙酮酸。
• 然后，丙酮酸经过额外的酶促反应，产生一系列天然酸。
• 然后，细胞将酸和其他副产品（如二氧化碳和乙醇）释放到环境中。这些最终产品被生物体吸收用于各种目的。

在整个过程中，微生物以三磷酸腺苷的形式释放能量。

混合酸发酵是最通用的发酵类型之一。因此，它在食品工业中用于各种目的，包括生产醋、酸菜、酸奶和泡菜。

总结

发酵只是一种生物化学过程，涉及在没有氧气的情况下分解碳水化合物并从中提取能量。发酵有很多种类型，了解所有发酵类型至关重要。每种类型的发酵 发酵有多种用途、优点和缺点，因此了解这些类型之间的差异将使您能够选择正确的发酵过程来满足您的需求。

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