简论生活中的微生物

微生物历来很少被人们了解、认识和关注, 原因就在于其微而不易被发现和认识。 其实, 大千世界生生不息, 其能量的转化与传递都是由微生物来完成的, 微生物充满了世界的每一个角落, 可以毫不夸张地说, 没有微生物就没有生机盎然的世界。我们的生产与生活无时无刻不与微生物息息相关, 没有微生物就没有生命与生活。 了解、认识和探究微生物, 培养和提高中学生对微生物认识、探究的兴趣、激情和勇于实践的精神品质, 有利于扩展学生的知识面、提高教学质量, 推进素质教育。

微生物是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体, 它个体微小, 却与人类生活密切相关。

微生物因其“微”而不能凭肉眼所见, 又因其包括细菌、病毒、真菌等, 常常给人们以“谈虎色变”之感, 所以人们对微生物总是持以贬义。 这是违背客观事实的, 我们要一分为二地认识微生物, 不能只看到它带给人们生产、生活不利的一面, 还要看到到它对人类生产、生活所具有的积极作用, 从而做到趋利避害, 正确利用微生物。

微生物在自然界中可谓“无处不在, 无处不有”, 涵盖了有益有害的众多种类, 广泛涉及日常生活与健康、医药、工农业、环保等诸多领域。

1人们的日常生活离不开微生物

用白面做馒头就离不开酵母菌。 酵母菌是一种真菌, 用酵母发面是比较常用的发面方法, 把酵母菌放入水中搅匀, 然后放进面粉, 将面和好, 再盖上一个小盆或者湿纱布, 将面团放在比较温暖的地方。 过会儿时间, 面团开始逐渐膨胀, 然后取出面团做成块再放入锅中的蒸笼里慢慢蒸熟, 这样白面便成了白而硕大的馒头。 其中, 发面效果与温度有很大关系, 冬季温度低时可以稍微增加酵母用量。 发酵完成的面团内部应形成均匀的蜂窝组织, 如果蜂窝过于疏松, 可以向发面团中适当加入生面。 蒸熟的馒头比较疏软而且里面有许多小孔, 这是由于面粉里面加入了酵母菌, 在发酵的过程中, 酵母菌把葡萄糖转化为酒精, 并产生CO2气体。 因为CO2气体在面团内向四方扩散俟机寻找出路, 从而形成了许多小孔, 面团也因此发生膨胀变得松软, 其中的酒精则在蒸制的过程中挥发掉了, 所以我们吃馒头时闻不到酒精味。

除了酵母菌可以用于发酵食品外, 还有用来制甜酒的酒曲———曲霉, 它也是一种真菌, 它能将淀粉分解为葡萄糖, 所以饮用甜酒时会感到味道很香甜。

在制作酸奶的过程中, 就离不开乳酸菌。 乳酸菌是一种细菌, 乳酸菌能将有机物转化为乳酸, 乳酸具有调味和防腐的作用, 因此酸奶喝起来口感较好。 此外, 各家各户在家里制作泡菜、腌菜也根据这一道理。

贵阳人爱吃的酸汤、酸菜、豆豉、臭豆腐等, 这些食品的发酵, 都离不开细菌和真菌。

“酒逢知己千杯少”、“劝君更尽一杯酒”、“李白斗酒诗百篇”都无不体现借酒抒怀之情, 甚至是对美酒的无限颂扬, 但人们很少去思考微生物在酿酒过程中的作用。

酿酒是利用微生物发酵生产出含有一定浓度酒精饮料的过程。 多以含淀粉物质为原料, 如高粱、玉米、大麦、小麦、大米、碗豆等, 其酿造过程大致分为两步:首先是用米曲霉、黑曲霉、黄曲霉等将淀粉分解成糖类, 称为糖化过程;其次再用酵母菌将葡萄糖发酵产生酒精。 白酒中的香味浓, 主要是在发酵过程中还产生较多的酯类、高级酯类、挥发性游离酸、乙醛和糠醛等。 白酒的酒精含量一般在60 度以上。 蒸煮粮食, 是酿酒的第一道程序, 粮食拌入酒曲, 经过蒸煮后, 更有利于发酵;传统工艺中, 半熟的粮食出锅后, 要铺撒在地面上, 这是酿酒的第二道程序, 也就是搅拌、配料、堆积和前期发酵的过程。 晾晒粮食的地面有一个专门的名字, 叫晾堂。 晾堂旁边的土坑是酒窖, 就像一个个陷在地里的巨大酒缸。 酒窖里进行的是酿酒的第三道程序, 对原料进行后期发酵。 经过窖池发酵老熟的酒母, 酒精浓度还很低, 需要经进一步的蒸馏和冷凝, 才能得到较高酒精浓度的白酒, 传统工艺采用俗称天锅的蒸馏器来完成……中国的蒸馏酒分为浓香型、 清香型和酱香型等等, 水井坊酿造的酒属于浓香型白酒, 是中国蒸馏酒中分布最广泛的一种, 它在酿造技术上最大的特点是用泥窖酿酒, 成为中国酿酒工艺中一个特殊的门类。 它的发源地就是成都平原和四川盆地, 只有这里才能产生非常好的浓香型的酒。

人工老窖是微生物在白酒生产中的一项重要应用。 浓香型白酒生产中, 老窖产好酒, 而且窖越老越好, 而且同一个窖池中接近窖底或窖壁的酒醅产出的酒比较好, 窖池中底层的白酒比中层的好、中层产的酒要比上层好。 由此可见浓香型白酒的酒质与窖泥有密切的关系, 人工老窖就是用人工培养微生物的窖泥来筑成的发酵窖。 为了使新窖能在较短的时间内生产优质浓香型曲酒, 从而大大缩短窖池自然老熟的过程。 要培养好人工老窖, 关键是要使窖泥中有足够数量的己酸菌等有益的微生物。

山林中的野生菌类及人工种植的各种菇类都逐渐成为滋养人们的新品食材。 如像味道极其鲜美的蘑菇, 营养十分丰富的银耳、木耳, 还有延年益寿的灵芝, 利水消肿、健脾安神的茯苓, 保肺益肾、止血化痰的冬虫夏草, 等名菜佳肴、珍奇药物, 都是真菌大家族中的一员。

2人们的生产活动离不开微生物

生态系统的生物成分中, 包括生产者、消费者和分解者。 分解者是指那些营异养生活的菌类以及一些小型土壤动物, 它们在群落中各占居着不同的生态位, 在功能上彼此合作, 完成对动植物残体的分解。 分解者通过分解动植物残体中的有机物, 得到了自身生命活动所需的物质和能量, 并使有机物转变成无机物而最终归还于无机环境, 生态系统中的这种分解者主要就是细菌和真菌。

农业生产中的积肥、堆肥, 就是将农作物桔杆在土壤中作一定程度的加水、加热与密封后, 再通过发酵即微生物的分解作用将其分解形成有机物质, 形成十分肥沃的腐殖质。

我国东北的黑土地就在是寒冷气候条件下, 地表植被死亡后经过长时间腐蚀即微生物的分解而形成腐殖质后演化而成的, 以其有机质含量高、土壤肥沃、土质疏松、最适宜耕作而闻名于世, 素有“谷物仓库”之称。

随着人类对细菌和真菌的研究和认识的不断深入, 越来越多的有益菌已被发掘和利用于工、农、医、药和环保等生产实践中, 给人类带来巨大的经济效益、社会效益和生态效益。

利用枯草杆菌产生的淀粉酶和蛋白酶可用于啤酒酿造和皮革脱毛等方面。醋酸杆菌能使糖类和酒精氧化成醋酸等产物, 工业上可用它来酿醋, 制作醋酸和葡萄糖酸等。利用棒状杆菌制作味精, 利用多种霉菌制作酱油等等。

农业生产上, 我国很早就利用豆类植物来肥田, 这是因为, 根瘤菌生活在大豆、花生等植物的根瘤里, 可以将空气中的氮转化为含氮的养料, 供这些植物利用。因此豆科植物的根瘤被比喻成巧妙的生物固氮工厂。现代农业提倡“以菌治虫”, 就是利用某些细菌和真菌防治农业害虫, 可以控制虫害数量, 同时也能减少农药的使用, 减少环境污染, 还可以利用细菌和真菌来制造“微生物”农药, 如防治稻瘟病的“春雷霉素”, 防治小麦白粉病的“庆丰霉素”等, 另外, 还可以利用细菌和真菌来制造除草剂, 它们都具有环保的优点。

医药发展上, 许多抗生素药物的研制和利用, 对人类预防和治疗疾病, 保障人类健康贡献十分突出。 比如青霉素, 早在二十世纪四十年代, 医生们第一次用青霉素救活了一位患有败血症的危重病人, 一夜之间青霉素便成了家喻户晓的灵丹妙药。二次世界大战中, 由于青霉素大量生产和广泛应用, 成千上万的伤病员得救了。而在青霉素发现以前, 许多伤病员消毒只能用火烙烧伤口, 他们因此忍受剧痛、甚至丧命。 现代医学上各种疫苗的研制与培育都是微生物技术的深度开发与应用, 都利用基因技术和细菌繁殖速度快的原理, 大大提高了生产速度, 降低了成本, 挽救更多的患者, 造福人类。

3微生物给人们带来积极有益的同时, 也存在消极有害的一面

微生物造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂。面包、水果放置一段时间后, 其表面出现霉斑, 是因为空气中的真菌———霉菌利用面包、果皮上的营养物质作能源进行大量生长繁殖的表现。好端端的水果和面包放一段时间过后, 会慢慢生霉腐烂, 这是由于空气中的细菌———腐生菌 (枯草杆菌) 以水果为营养源, 靠分解水果中的有机物获得营养物质和能量, 导致水果腐烂。

微生物对人类最重要的影响之一是致病: 脚气让人们苦不堪言, 其实脚气就是真菌对脚部皮肤的感染与浸蚀。肠胃炎是因病毒、细菌、寄生虫等致病微生物造成胃黏膜和肠黏膜共同感染而发生炎症, 导致其吸收和分解等功能紊乱, 形成呕吐或腹泻, 并随着人体内大量液体的排出, 还会失去电解质, 特别是钾、钠等诸多元素, 使儿童、老年人和体弱者造成脱水, 严重者还会休克和死亡。

微生物还导致人类传染病的流行, 人类疾病中有50%是由病毒引起。

微生物存在于我们生活的每一个角落, 它有益于人们生产、生活的同时, 也在一定程度上危害着人类的生存与发展, 因此, 我们要坚持一分为二的观点, 既要正确认识和有效利用微生物, 又要积极防范微生物的消极影响与危害, 做到趋利避害, 使其更好地服务人类。