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微生物及酶的發(fā)現(xiàn)揭示了發(fā)酵的本質(zhì)
- 19世紀前，人們對發(fā)酵的本質(zhì)并不了解，但已經(jīng)在利用自然發(fā)酵現(xiàn)象制成各種發(fā)酵產(chǎn)品，如醬油、米酒、面包、奶酪、啤酒、白酒等。菌種是天然的，而非純種培養(yǎng)，憑經(jīng)驗傳授技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，常常受到雜菌的污染而使人們感到困惑。1676年，荷蘭博物學家安東·列文虎發(fā)明顯微鏡（放大倍數(shù)270倍），人類歷史上第一次看到了大量活的微生物。此后，這些微生物來自何處成了們關(guān)心的問題。有些人認為是從沒有生命的物質(zhì)“自然發(fā)生”的，這就是古已有之的觀點，叫做自然發(fā)生論。
1861年，法國科學家路易·巴斯德（Paster，1812～1895年）以著名的曲頸瓶試驗證明發(fā)酵原理，指出發(fā)酵現(xiàn)象是微小生命體進行的化學反應(yīng)，徹底推翻生命的自然發(fā)生說并建立胚種學說（germtheory），從此結(jié)束了綿延100多年的爭論。
巴斯德這個簡單但是具有說服力的著名實驗，證實了微生物只能從微生物產(chǎn)生而不能自然地從沒有生命的物質(zhì)發(fā)生。這個科學診斷的確立，為研究微生物奠定了基礎(chǔ)。巴斯德認為，釀酒是發(fā)酵，是微生物在起作用；酒變質(zhì)也是發(fā)酵，是另一類微生物在作祟，論證了酒和醋的釀造以及一些物質(zhì)的腐敗都是由一定種類的微生物引起的發(fā)酵過程，并不是發(fā)酵或腐敗產(chǎn)生微生物。巴斯德關(guān)于發(fā)酵作用的研究，從1857年到1876年前后持續(xù)了20年，連續(xù)對當時的乳酸發(fā)酵、酒精發(fā)酵、葡萄酒釀造、食醋制造等各種發(fā)酵現(xiàn)象進行研究，明確了這些不同類型的發(fā)酵，是由形態(tài)上可以區(qū)別的各種特定的微生物所引起的。提出了防止酒變質(zhì)的加熱滅菌法，后被人稱為巴斯德滅菌法。使用這一方法可使新生產(chǎn)的葡萄酒和啤酒長期保存。巴斯德的發(fā)現(xiàn)不僅對以前的發(fā)酵食品加工過程給以科學的解釋，也為以后新的發(fā)酵過程的發(fā)現(xiàn)提供了理論基礎(chǔ)，促進了生物學和工程學的結(jié)合。巴斯德也因此被人們譽之為“發(fā)酵之父”。
1897年德國的畢希納（Eduard Buchner，1860～1917）用磨碎的酵母細胞制成酵母液，并過濾使其濾液不帶細胞，加入蔗糖后，又發(fā)現(xiàn)有CO2和乙醇形成，從而證明酒精的發(fā)酵過程是由酶催化的一系列化學反應(yīng)，并將這種具有發(fā)酵能力的物質(zhì)稱為酒化酶（zymase）。從此，發(fā)酵的真相才開始被人們了解，從而將微生物生命活動與酶化學結(jié)合起來。20世紀以來，生物化學和生物物理學向微生物學滲透，再加上電子顯微鏡的發(fā)明和同位素示蹤原子的應(yīng)用，推動了微生物學向生物化學階段的發(fā)展。
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