把科學(xué)帶回家 

專注于孩子的科普教育2小時(shí)前

　　撰文 | Mirror

　　前陣子一個(gè)網(wǎng)絡(luò)熱門視頻吸引了小編——古法釀醋作坊的醋壇子里長(zhǎng)出了肥肉一樣的東西，釀醋大叔直接撕下一塊，嘗了一口。

　　然而，看到最后視頻里也沒(méi)明確這是什么，只提到一位化學(xué)老師說(shuō)這是“脂的結(jié)晶”，可醋缸里怎么會(huì)有這么多脂肪，這到底是啥玩意兒？

　　評(píng)論區(qū)眾說(shuō)紛紜，也沒(méi)個(gè)靠譜解釋，不過(guò)提供了一些線索。于是小編決定自己來(lái)個(gè)“網(wǎng)絡(luò)熱門視頻鑒定”。

　　查過(guò)資料才發(fā)現(xiàn)，“醋里長(zhǎng)肉”并不算什么奇聞異事，在陜西、山西的釀醋作坊里稀松平常。他們把醋里的這塊“肉”俗稱為“醋寶”、“醋蛾”，還制成類似涼粉、涼皮的特色小吃。

　　陜西小吃醋粉，由釀醋的殘余物和面粉混合制成 | 圖源：網(wǎng)絡(luò)

　　古代農(nóng)學(xué)著作《齊民要術(shù)》也曾有過(guò)記錄：“……衣生，停置勿移動(dòng)，撓攪之，數(shù)十日醋成衣沉”，其中的“衣”指的就是醋寶。在國(guó)外，它則被尊稱為“醋母”（mother of vinegar）。

　　還有不少網(wǎng)友發(fā)現(xiàn)自家的醋里長(zhǎng)出了類似異物，好奇地在網(wǎng)上提問(wèn)：

　　和上面這位網(wǎng)友一樣，看到這塊“肉”，很多人聯(lián)想到了央視《走近科學(xué)》欄目里介紹過(guò)的“肉靈芝”，又叫太歲，它們偶爾會(huì)出現(xiàn)在水塘、沼澤里。

　　太歲本質(zhì)上就是個(gè)菌團(tuán)，集結(jié)了黏菌、細(xì)菌和真菌，以及它們的代謝物，由于成分復(fù)雜，并不建議食用或藥用。

　　雖然看上去是“熟悉的配方”，但醋寶的樣子“單純”得多，更像是果凍那樣的膠狀物。

　　醋寶 | 圖源：Wikipedia

　　不過(guò)答案已經(jīng)接近了，醋寶是個(gè)菌膜，由細(xì)菌和它們的代謝物組成。難道是被細(xì)菌污染變質(zhì)的醋？那怎么還能吃？

　　這些細(xì)菌可不是有害的雜菌，它們叫做“醋酸菌”，是對(duì)人類很有用的“工具菌”。沒(méi)有它們，醋壓根就釀不出來(lái)。畢竟那么酸的環(huán)境，也不是什么雜菌都受得了的。

　　醋酸菌 | 圖源：張九裕等，醋酸菌菌膜生產(chǎn)工藝條件優(yōu)化[J/OL].包裝工程，2021

　　就像乳酸菌發(fā)酵酸奶，醋酸菌是釀醋的核心骨干。糧食或水果中的糖類經(jīng)發(fā)酵變成酒精，而醋酸菌能夠把酒精（乙醇）氧化成醋酸（乙酸），也就是醋的基本成分，我們平常吃的醋就是這么來(lái)的。

　　醋酸菌除了干釀醋的主業(yè)，還會(huì)搞點(diǎn)副業(yè)——代謝產(chǎn)生多糖副產(chǎn)物。它們消耗醋缸里的葡萄糖、果糖等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為多糖（由許多個(gè)單糖分子組成）。

　　纖維素是一種多糖，它是由許多葡萄糖分子組成的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu) | 圖源：Wikipedia

　　這些多糖有的可以溶解到醋里，有的則不可溶。不可溶的多糖，如細(xì)菌纖維素黏附在醋酸菌的細(xì)胞壁上，隨著細(xì)胞分裂增殖編織成了一層層網(wǎng)狀菌膜。

　　細(xì)胞纖維素膜形成過(guò)程的一種理論 | 圖源：

　　魏冉,等.醋酸菌產(chǎn)膜機(jī)理及膜對(duì)食醋發(fā)酵品質(zhì)的影響[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2014

　　菌膜達(dá)到一定重量后下沉，上面再形成新膜，最后累積成一塊塊層次分明的“肉”。

　　像不像你肚子上的贅肉

　　菌膜有兩種：一種是由同種單糖分子組成的同聚多糖，例如由多個(gè)葡萄糖分子構(gòu)成細(xì)菌纖維素和葡聚糖、由多個(gè)果糖分子構(gòu)成的果聚糖；另一種則是由2~8種單糖分子組成的雜化多糖。

　　不同醋酸菌產(chǎn)生的菌膜特性也不同。比如常見的醋化醋桿菌（Acetobacter aceti）形成的菌膜比較松散，像肥肉；而木質(zhì)醋酸菌（Komagataeibacter xylinus）形成的菌膜致密，像果凍。

　　那為什么市場(chǎng)上買的醋放了很久，也不見有菌膜產(chǎn)生呢？

　　并不是所有的醋里都會(huì)產(chǎn)生菌膜。這一方面取決于醋酸菌的菌種，另一方面還要看培養(yǎng)的環(huán)境條件。

　　科學(xué)家發(fā)現(xiàn)有的醋酸菌形成的菌落表面光滑，有的粗糙，于是將它們分為S菌和R菌（對(duì)應(yīng)“smooth”和“rough”）。前者不會(huì)形成菌膜，后者才會(huì)。

　　兩類菌都會(huì)分泌多糖，但R菌能夠產(chǎn)生不可溶的多糖，而且在靜置的培養(yǎng)液中，R菌的多糖產(chǎn)量是S菌的6倍多，足以積聚成膜。

　　一些原本不產(chǎn)菌膜的醋酸菌在一代又一代的發(fā)酵過(guò)程中，也可能變異出“膜力”，從小透明變身“膜法師”。

　　“巧婦難為無(wú)米之炊”，要讓醋酸菌施展“膜力”需要為它們提供愛(ài)吃的甜食，包括蔗糖、葡萄糖、果糖等好消化的糖類。研究人員發(fā)現(xiàn)澀柿醋、杏醋等果醋表面極易長(zhǎng)菌膜。添加適量的有機(jī)酸（如蘋果酸、乳酸）、乙醇（酒精），以及蛋白胨，也可以促進(jìn)菌膜生長(zhǎng)。

　　培養(yǎng)液到位了，還需要適宜的條件：28~30℃的溫暖環(huán)境、4~7的酸性pH，以及充足的氧氣。如果醋酸過(guò)多，培養(yǎng)液酸度過(guò)高，則會(huì)抑制菌膜生長(zhǎng)。

　　太酸了醋酸菌也發(fā)不了糖

　　不過(guò)，即使你買的醋符合這些釀造條件，也未必會(huì)生成菌膜。因?yàn)?strong>工業(yè)化生產(chǎn)的食醋為了食品安全，在出廠前會(huì)經(jīng)過(guò)巴氏消毒，殺死其中的細(xì)菌，包括醋酸菌。

　　而買回家后久置產(chǎn)生菌膜的一般是民間作坊產(chǎn)的醋，或者是自釀的醋。這些醋里可能還殘余活菌和未發(fā)酵完全的糖類，如果環(huán)境又剛好適宜，醋酸菌就會(huì)開始用“膜法”搞事。

　　這種膜本身就可以吃，并不會(huì)污染醋（如不確定是否為污染物，不建議食用）。

　　食醋釀造業(yè)對(duì)菌膜愛(ài)恨交加。一方面，醋酸菌聚成菌膜，團(tuán)結(jié)力量大，抑制了其他雜菌的生長(zhǎng)；產(chǎn)菌膜過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生葡萄糖酸等副產(chǎn)物，改善食醋風(fēng)味。另一方面，醋酸與多糖不可兼得，醋酸菌產(chǎn)菌膜就要多消耗糖（碳源）和蛋白質(zhì)（氮源），讓醋酸的產(chǎn)量降低。

?　　不過(guò)對(duì)整個(gè)食品工業(yè)而言，醋酸菌的菌膜可是個(gè)好東西，它早已融入了我們的日常食譜。

　　大家最經(jīng)常吃到的就是椰果，沒(méi)錯(cuò)，椰果并不是椰子果肉，而是木質(zhì)醋酸菌發(fā)酵椰汁形成的細(xì)菌纖維素膜。

　　椰果 | 圖源：Wahid, F., & Zhong, C. (2021)

　　用紅曲霉給細(xì)菌纖維素膜著色，還可以像魔芋一樣仿制成肉類或海鮮，也就是“素肉”。

　　細(xì)菌纖維素人造肉 | 圖源：Wahid, F., & Zhong, C. (2021)

　　一種叫做“紅茶菌”（又稱“康普茶”）的飲料也會(huì)產(chǎn)生菌膜，其中包含了醋酸菌（主要是木質(zhì)醋酸菌）、酵母菌以及乳酸菌和它們的代謝物，主要成分還是細(xì)菌纖維素。

　　紅茶菌飲料里長(zhǎng)菌膜 | 圖源：維基百科

　　細(xì)菌纖維素和植物纖維素一樣不能被人體消化，吃個(gè)調(diào)味就出去了。

　　更多時(shí)候，細(xì)菌纖維素是作為食品添加劑進(jìn)入我們肚子的。吃過(guò)椰果就知道，細(xì)菌纖維素是水潤(rùn)細(xì)滑的凝膠狀，能夠很好地保住水分。它也因此被用作穩(wěn)定劑、增稠劑、乳化劑等等，加到冰激凌、果凍、飲料以及各式糕點(diǎn)里。

　　細(xì)菌纖維素作為食品添加劑的應(yīng)用 | 圖源：Wahid, F., & Zhong, C. (2021)

　　細(xì)菌纖維素還有作為環(huán)保食品包裝材料的潛質(zhì)，畢竟生物材料容易降解。一些香腸的腸衣使用的就是細(xì)菌纖維素與多聚乳酸的復(fù)合材料，這種材料比傳統(tǒng)的動(dòng)物制腸衣更抑菌。

　　什么？人怎么能吃細(xì)菌“粑粑”？

　　不，這叫科學(xué)用“膜”法。