本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
距离我上次发帖已经有一段时间了——我没有完全预料到教 3 门课、做研究和筹备婚礼会有多忙。但是，婚礼已经结束了！这个学期也快结束了！我的研究充满了写博客的可能性……此外，我还有一个新的痴迷，它将我对微生物学、免疫学、食物、健康和啤酒的热爱联系在一起：发酵。
实际上，这并不是一个全新的兴趣；我对啤酒酿造的微生物学感兴趣的时间，几乎和我开始喝啤酒的时间一样长（顺便说一句，这和我开始读研究生的时候差不多），但我的新痴迷始于这本书——桑多·卡茨的《发酵的艺术》。我可能会在以后的文章中对这本书进行全面评论，但简而言之：太棒了。它详细介绍了从文化（在社会学意义上）到菌种（在微生物学意义上）的发酵，并包括历史、观察和一些非常准确的科学。在阅读这本书的过程中，有很多次我担心它会像其他关于食物和健康的书籍一样，偏离到伪科学或夸大结论，但在每一种情况下，卡茨都引用了真实的科学，并得出了细致入微、有充分依据的结论。
同时，这本书捕捉到了使用看不见的微生物将食物转化为美味又健康的食物的兴奋和奇迹。因此，我几乎立刻买了几个梅森罐子，开始制作酸菜。那是大约 5 周前的事了——我已经做了第 3 批了，而且刚刚开始做我的第一份蜂蜜酒。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您可以帮助确保未来能继续讲述关于当今世界中塑造我们世界的发现和想法的有影响力的故事。
发酵基础
定义发酵的方式有几种。在生物化学意义上，它是在没有氧气的情况下糖的代谢。一些通俗的定义指的是微生物代谢对物质的任何作用。我主要坚持生物化学的定义，既因为我接受过生物化学的培训，也因为在发酵食品的生产中，很多神奇的事情都发生在那里。
从细菌到人类细胞，所有生物都会分解糖中的化学键，并将其转化为能量。这个过程的第一步叫做“糖酵解”（字面意思是：分解葡萄糖），其中一个糖分子被分解成较小的分子，化学键中包含的能量被收集起来以产生细胞燃料。糖酵解不会产生大量的能量，但在氧气存在的情况下*，糖酵解的产物可以进一步分解，提取更多的能量。动物无法仅靠糖酵解产生的微薄能量生存（你可能需要呼吸已经告诉你这一点），但许多微生物很高兴在没有氧气的情况下过着厌氧生活。但是他们需要解决一个生物化学问题。
葡萄糖分子在糖酵解过程中分解会产生 2 个丙酮酸分子、少量 ATP 形式的细胞能量，并将另一个称为 NAD+ 的分子还原为 NADH。最后一步是问题所在：NADH 是能量的储存形式，在需氧（使用氧气）代谢下，NADH 会在能量被回收时转化为 NAD+，使其可以再次用于另一轮糖酵解。在没有氧气的情况下，NADH 会积累，而 NAD+ 会变得稀缺。发酵反应会补充 NAD+，并导致丙酮酸转化为使食物变得美妙和/或美味的特征性产物：乳酸或乙醇。
乳酸发酵：酸菜和泡菜
大多数人都熟悉啤酒、葡萄酒和其他酒精饮料是微生物发酵的结果，主要是由酿酒酵母进行的。但是在这里，我想开始谈论酸菜和乳酸发酵。生物化学原理与酒精发酵完全相同——细胞需要释放 NAD+ 用于糖酵解——但负责酸菜中酸味的乳酸杆菌不是产生乙醇 (CH3CH2OH) 作为副产物，而是产生乳酸 (CH3CH(OH)COOH)。
发酵酸菜中的乳酸有两个重要作用。首先，它使环境不适合许多致病微生物。千百年来，人们一直在没有冷藏的情况下使用发酵来保存食物——一罐发酵的酸菜可以在你的厨房柜台上放几个月而不会变质。其次，酸是美味（对某些人来说）酸味的原因。
制作酸菜
网上有很多食谱，但这里是基本步骤：1) 切碎卷心菜。2) 加入一些盐。3) 压出水，并将卷心菜浸没。4) 等待。
不需要添加任何细菌——只要你使用的卷心菜没有被辐照，它就会含有大量的乳酸杆菌。盐会从植物细胞中吸出水分，并抑制你想要避免的细菌的生长。将卷心菜浸泡在液体中会促进厌氧生长，并导致乳酸的产生和酸味。其他微生物（如霉菌）无法在酸性、厌氧的环境中生长。
对于我的第一批，我开始时规模较小，但我加入了辣椒、胡萝卜和洋葱以及红卷心菜（这可能更接近泡菜而不是酸菜）。我只让它发酵了大约 4 天，所以不是很酸，但辣椒给了它一种很好的味道。我的第二批更有野心——两个大梅森罐子和两个小梅森罐子装满了相当大的卷心菜、大蒜、胡萝卜、甜菜、青葱和洋葱——所有这些都来自我们当地的农场份额。我让这批在柜台上发酵了大约 12 天，每隔几天就压出形成的 CO2 气泡——由此产生的酸菜具有美味的酸味，我和我的妻子已经享用了几周。
即将推出
卡茨的书充满了令人兴奋的食谱和尝试的东西。我已经开始制作蜂蜜酒（更多内容将在以后的文章中介绍），并计划制作康普茶、姜汁啤酒、泡菜，当然还有更多的酸菜/泡菜。我确信我很快就会用完空间、金钱和时间，但这一切似乎都是值得的。我的计划——将我从写博客中赚到的钱投入到发酵中，然后写下关于科学（以及美味的结果）。
如果您有任何尝试的想法，或者您也是发酵爱好者并有食谱可以尝试，请告诉我！
---------
* 一些生物体可以使用其他分子代替氧气作为“末端电子受体”，但这很罕见。