初中生物 59 人类对细菌和真菌的利用

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食品制作

发酵原理：细菌和真菌在食品制作中主要是通过发酵作用来发挥其功能的。发酵是指微生物在无氧或有氧条件下，分解有机物并产生能量的过程。在这个过程中，微生物会分泌各种酶，将食品原料中的大分子有机物分解为小分子物质，从而改变食品的风味、口感和营养成分。

常见食品制作：

酸奶和泡菜：利用乳酸菌进行发酵。制作酸奶时，乳酸菌在无氧条件下将牛奶中的乳糖分解为乳酸，使牛奶的pH值降低，从而使牛奶凝固并产生酸味，制成美味的酸奶。制作泡菜时，乳酸菌在无氧的泡菜坛中发酵，将蔬菜中的糖分转化为乳酸等有机酸，不仅使泡菜具有独特的酸味，还能抑制其他杂菌的生长，延长泡菜的保质期。

面包和馒头：主要依靠酵母菌发酵。酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，在制作面包和馒头的过程中，面团中的酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生二氧化碳和水，使面团膨胀；在无氧条件下则进行无氧呼吸，产生酒精和二氧化碳，二氧化碳在面团中形成许多小孔，使面包和馒头变得松软多孔。

酿酒：酿酒过程中用到的主要微生物是酵母菌。酵母菌在无氧条件下将葡萄糖分解为酒精和二氧化碳，从而使原料发酵产生酒。不同的原料和酿造工艺可以制作出不同种类的酒，如用葡萄酿酒可制成葡萄酒，用粮食酿酒可制成白酒、啤酒等。

制醋：制醋需要用到醋酸菌。醋酸菌在有氧条件下将酒精氧化为醋酸，从而使酒变成醋。一般先利用酵母菌将含有糖分的原料发酵成酒，然后再在醋酸菌的作用下将酒进一步发酵成醋。

制作酱油和豆豉：酱油和豆豉的制作主要利用霉菌的发酵作用。霉菌在发酵过程中会产生多种酶，如蛋白酶、淀粉酶等，这些酶能够分解大豆等原料中的蛋白质、淀粉等营养成分，使其转化为氨基酸、糖类等小分子物质，从而赋予酱油和豆豉独特的风味和色泽。

食品保存

防腐原理：食品腐败变质主要是由细菌和真菌等微生物的生长和繁殖引起的。这些微生物在适宜的环境条件下，会分解食品中的营养成分，导致食品的品质下降、变质甚至产生有害物质。因此，食品保存的关键是抑制或杀死微生物的生长和繁殖，从而延长食品的保质期。

常见保存方法：

脱水法：通过除去食品中的水分，使微生物无法生长和繁殖。例如，将蔬菜、水果等制成干制品，如木耳、香菇干、葡萄干等，这种方法可以有效地延长食品的保存时间。

腌制法：利用高浓度的盐或糖溶液来抑制微生物的生长。如腌制咸菜、咸鱼等，高浓度的盐会使微生物细胞失水，从而抑制其生长和繁殖；制作果脯时，则是利用高浓度的糖溶液使水果中的水分渗出，达到抑制微生物生长的目的。

烟熏法：通过烟熏的方式，使食品表面形成一层保护膜，同时烟雾中的一些成分具有杀菌作用，能够抑制微生物的生长。常见的有熏肉、熏鱼等食品，经过烟熏处理后，不仅可以延长保质期，还能赋予食品特殊的风味。

冷藏和冷冻法：降低温度可以抑制微生物的生长和繁殖速度。冷藏一般将食品保存在0℃-10℃左右的环境中，如冰箱冷藏室，适合保存一些新鲜的蔬菜水果、肉类、奶类等食品，但保存时间相对较短；冷冻则是将食品保存在-18℃以下的低温环境中，如冰箱冷冻室或冷库，在这种低温条件下，微生物的生长和代谢活动几乎停止，食品可以保存较长时间，但冷冻后的食品在口感和营养成分上可能会有一定的损失。

真空包装法：抽出食品包装袋内的空气，形成低氧或无氧环境，抑制需氧微生物的生长和繁殖。同时，真空包装还可以防止食品与外界空气接触，减少氧化反应，保持食品的色泽和风味。许多食品如肉类制品、休闲食品等都常采用真空包装的方式进行保存。

防腐剂法：在食品中添加适量的防腐剂也是一种常见的食品保存方法。防腐剂可以抑制微生物的生长和繁殖，但使用防腐剂时必须严格按照国家标准规定的种类、剂量和使用范围进行添加，以确保食品安全。常见的防腐剂有苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐等。

疾病防治

抗生素生产：许多抗生素是由细菌或真菌产生的。例如，青霉素是由青霉菌产生的一种抗生素，它能够抑制细菌细胞壁的合成，对多种革兰氏阳性菌具有强大的杀菌作用，在治疗肺炎、脑膜炎、败血症等多种细菌感染性疾病中发挥了重要作用。除青霉素外，还有头孢菌素类、四环素类、红霉素类等多种抗生素也是由不同的细菌或真菌产生或半合成的，这些抗生素的广泛应用大大降低了人类因细菌感染导致的死亡率。

药用真菌：一些大型真菌具有药用价值，如灵芝、虫草、茯苓等。灵芝含有多种生物活性成分，具有调节免疫、抗肿瘤、抗氧化、降血脂等多种功效；虫草则被认为具有补肺益肾、止血化痰等作用，对一些慢性疾病如慢性支气管炎、肺气肿、肾功能不全等有一定的辅助治疗效果；茯苓有利水渗湿、健脾宁心等功效，可用于治疗水肿、脾虚泄泻、心悸失眠等病症。这些药用真菌在传统中医中有着悠久的应用历史，随着现代科学研究的深入，其药用价值也得到了进一步的证实和开发。

益生菌应用：益生菌是一类对人体有益的微生物，主要包括乳酸菌、双歧杆菌等。它们能够调节人体肠道微生态平衡，抑制有害菌的生长和繁殖，增强人体免疫力，预防和治疗肠道疾病。益生菌常被添加到食品中，如酸奶、发酵乳饮料等，人们通过食用这些含有益生菌的食品，可以改善肠道功能，促进消化吸收，维持身体健康。

环境保护

污水净化：一些细菌和真菌能够分解污水中的有机物，将其转化为无害的物质，从而达到净化污水的目的。例如，在污水处理厂中，活性污泥法是一种常用的污水处理技术，其中含有大量的细菌、真菌等微生物，这些微生物在有氧条件下能够快速分解污水中的有机污染物，使污水得到净化，达到排放标准后再排放到环境中。

生物修复：对于被石油、农药、重金属等污染物污染的土壤和水体，某些细菌和真菌具有生物修复的能力。它们可以通过自身的代谢活动，将污染物降解或转化为无害物质，从而恢复被污染环境的生态功能。例如，一些细菌能够降解石油中的烃类物质，将其分解为二氧化碳和水；某些真菌可以吸附和富集重金属离子，降低土壤和水体中重金属的含量，减少环境污染对生态系统的危害。

人类对细菌和真菌的利用涉及到食品、医药、环保等多个领域，这些利用不仅丰富了我们的生活，提高了生活质量，还为解决一些全球性问题如环境污染、疾病防治等提供了重要的途径和方法。随着科学技术的不断发展，我们对细菌和真菌的认识和利用将会更加深入和广泛。