生物燃料、药物，甚至化妆品的先进进步也得益于发酵。所以，无论你是美食家、科学家，还是致力于减少碳足迹的人，发酵都以超乎你想象的方式影响着你的生活。
它对我们的世界产生了深远的影响，无论是通过创造您最爱的饮料，还是推动医学的进步。因此，在这篇文章中，我们将探讨发酵的15种奇妙用途，所有这些用途都凸显了发酵过程非凡的适应性和重要性。
但首先；
什么是发酵？
发酵是一种代谢过程，其中微生物将糖或其他有机分子转化为一系列化合物，包括酒精、酸和气体。
尽管这是一个自然发生的过程，但人们已经找到了操纵和控制它的方法以获取自身利益，并将其应用于环境管理、食品、医药和能源等不同领域。
发酵的 15 种应用和用途
发酵正在以我们从未想象过的方式影响着我们今天的生活，从您可能服用的发酵药物到为健康益处而食用的益生菌膳食。
因此，我们将研究 15 个不同且具有重大意义的 发酵的应用 以展示这一古老工艺如何仍然使我们受益。
1. 食品保鲜
在冷藏技术出现之前，人类很早就利用发酵来储存食物。发酵可抑制导致食物变质的有害细菌，从而延长保质期。
以泡菜为例。将卷心菜等蔬菜放入大蒜、生姜和辣椒的盐水中发酵，制成这种辣味韩国主食。发酵过程除了延长保质期外，还赋予卷心菜独特的酸味。与腌菜和酸菜类似，这些食物通过乳酸发酵保存，并赋予其独特的酸味，其中有益细菌将糖转化为乳酸。
发酵可以改善食物的风味、质地和营养价值，并延长其保质期。经过发酵且富含维生素、矿物质和有益菌（有助于肠道健康）的食物通常比生食营养更丰富。因此，豆豉、味噌和发酵鱼等发酵食品已成为世界各地传统饮食的一部分。
2. 酒精生产
当你想到发酵时，首先想到的就是酒精。数千年来，发酵一直是所有形式的酒精的核心，从葡萄酒和啤酒到威士忌和伏特加。那么，发酵是如何产生酒精的呢？通过酵母将糖转化为二氧化碳和酒精。
发酵过程会产生不同的饮料。葡萄酒是通过发酵葡萄酿造的，而啤酒则是用大麦发酵而成。这两种发酵过程都需要添加酵母，将谷物或水果中的碳水化合物转化为二氧化碳和酒精。葡萄酒中的二氧化碳会释放到大气中，而啤酒中的二氧化碳则会被保留下来，赋予啤酒独特的气泡。
威士忌和朗姆酒等烈酒的酒精浓度是通过蒸馏而积累的，蒸馏始于发酵液。
几个世纪以来，发酵一直是人类文明、文化乃至社会礼仪的重要组成部分。它是生产酒精的基本过程。
3.酸奶和奶酪
发酵是乳制品行业的另一个重要组成部分，它生产出各种奶酪、开菲尔和酸奶。但发酵在乳制品中的作用是什么？在双歧杆菌和乳酸杆菌等有益细菌的帮助下，乳糖（牛奶中的糖）会变成乳酸。这种乳酸使发酵乳制品具有独特的浓郁风味并使牛奶变稠。
例如，制作酸奶时，需要加热牛奶以消除任何有害细菌，然后再添加特定菌株的有益细菌来发酵乳糖。几个小时后，牛奶就会变成一种浓稠的奶油状产品，其中富含益生菌，对肠道健康非常有益。开菲尔也是一样，但它含有更多种类的微生物，这使得成品味道更浓郁，泡沫更丰富。
相比之下，奶酪的发酵过程更为复杂。牛奶会受到细菌（有时还会有霉菌）的凝结，从而产生其风味。记住，细菌的种类、发酵时间以及奶酪的陈化条件都会影响最终产品的质地和风味。这包括像里科塔奶酪（ricotta）这样的软质新鲜奶酪，以及像切达奶酪（cheddar）和帕玛森奶酪（parmesan）这样的陈化硬质奶酪。
4.烘焙
如果你曾经从零开始制作面包，你就会见证发酵的过程。制作面包需要用到酵母，这是一种微生物，它能发酵面粉中的糖并释放二氧化碳，这就是面包膨胀的原因。面团因被困住的气体而膨胀，使面包具有蓬松的质地。
那么，在烘焙过程中，发酵起什么作用呢？它为面包提供结构和蓬松度，并且需要柔软蓬松。酸面包是发酵的典型例子，这让碳水化合物爱好者非常高兴。它含有从面粉和空气中获得的乳酸菌和野生酵母，而普通面包则使用商用酵母进行烘焙。乳酸菌增加了独特的酸味，而野生酵母比商用酵母更缓慢地发酵糖。最终产品是一种持久的面包，具有独特的风味和耐嚼的质地。
有趣的是，发酵不仅会使面团在烘焙时膨胀，还会使面包味道更好，更容易消化。我们还知道一些麸质蛋白质会因发酵而受损，因此胃部敏感的人应该考虑食用长时间发酵的酸面包。
5. 制药业
除了食品和饮料，发酵也是制药行业必不可少的工艺。研究人员和药剂师利用发酵生产许多救命药物，例如胰岛素和青霉素等抗生素。在这种情况下，发酵的作用是什么？它培养出可产生重要药用化合物的细胞培养物或微生物。
例如，青霉菌发酵后可产生青霉素，这是人类发现的第一种抗生素。霉菌在发酵过程中产生抗生素物质，随后将其提取和精炼用于医药。同样，转基因细菌现在经常用于发酵胰岛素，这是一种用于治疗糖尿病的激素。
疫苗的生产，包括针对 HPV 和乙肝等疾病的疫苗，也因发酵技术而发生了改变。制药公司可以通过发酵转基因细胞来批量生产疫苗所需的蛋白质。正因为如此，疫苗现在可以大批量生产，提高了世界各地人们的可获得性和可负担性。 不锈钢生物反应器发酵罐 是此过程中使用的工具之一。
6.生物燃料
除了食品和药物之外，发酵在可再生能源的创造中也发挥着重要作用。发酵为什么会发生在这里？作为化石燃料的更清洁的替代品，发酵将植物材料转化为乙醇等生物燃料。
发酵玉米、甘蔗甚至农业废弃物等作物中的糖可产生乙醇。酵母在发酵过程中将碳水化合物转化为酒精。然后蒸馏产生乙醇。通过将这种乙醇与汽油混合，可以生产出更环保的燃料，从而降低温室气体排放和对石油的依赖。
此外，基于发酵的生物燃料生产是一个新兴行业，对于解决全球能源和气候危机至关重要。随着技术的发展，科学家甚至在研究利用发酵生产丁醇和其他生物燃料的方法，这些生物燃料最终可能会取代航空燃料和柴油。
7.咖啡和巧克力
你可能会惊讶地发现，巧克力和咖啡都通过发酵来创造其浓郁细腻的风味。咖啡豆采摘后要经过发酵过程，以提取外层果肉并让咖啡豆干燥。在这种情况下，发酵的作用是什么呢？它通过分解果实中的糖分和其他物质来改善咖啡豆的风味。
同样，收获后，用于制作巧克力的可可豆也会发酵。在此过程中，可可豆被堆得高高的，发酵几天。种子被发酵过程中产生的热量杀死，细菌和酵母分解可可豆周围果肉中的糖分。烘焙过程中释放出的风味前体的形成，赋予巧克力独特的风味，都取决于这一步。
如果没有发酵，咖啡和巧克力就不会有如此浓郁的风味，也不会在世界各地如此受欢迎。
8. 醋生产
发酵的另一种副产品是醋。醋的辛辣味道是由醋酸菌引起的，醋酸菌在发酵后接管，产生酒精并将其转化为醋酸。为什么这里会发生发酵？它将乙醇转化为醋酸，这是该过程的第二步。
不同的醋使用不同的基本原料。例如，苹果汁发酵制成苹果酒，随后发酵成醋，制成苹果醋。经过长时间的发酵和陈化过程，葡萄变成香醋，并逐渐产生浓郁、细腻的味道。
醋用途广泛，可用于腌泡汁和沙拉酱等烹饪用途、家庭清洁用途，甚至可用于医疗用途。这种适应性强的发酵产品由于其酸性而具有强大的抗菌和防腐性能，因此用途更加广泛。
9.益生菌
益生菌是由活性细菌和酵母组成的，对健康有诸多益处，尤其对消化系统有益。益生菌在酸奶、泡菜、德国酸菜和开菲尔等发酵食品中含量丰富。这些有益的微生物能够维持肠道菌群平衡，从而增强免疫力、改善消化功能，甚至对心理健康也有益处。那么，发酵究竟起着什么作用呢？它正在构建一个有利于益生菌生长的有机环境。
食用发酵食品可以引入有益细菌，这些细菌可以战胜有害病原体，从而改善肠道健康。对于患有炎症性肠病 (IBD) 或肠易激综合征 (IBS) 等消化系统疾病的人来说，这一点尤其重要。
近年来，益生菌市场发展迅猛，益生菌强化食品和补充剂越来越受欢迎。然而，获取有益菌最有效、最便捷的方法之一是通过自然发酵食品。
10.大豆制品
酱油是世界上最受欢迎的调味品之一，由复杂的发酵过程制成，包括细菌和酵母。最终产品是一种咸味浓郁的液体，可增强各种食物的风味。
嗯，大豆发酵食品是许多亚洲文化的主食。发酵用于制作豆豉、味噌、纳豆和酱油，每种食品都有独特的风味和一系列健康优势。大豆制品的发酵过程是什么？它们的营养成分、风味和消化率都得到了改善。
例如，一种特殊的霉菌被用来发酵大豆，制成豆豉。与未发酵的大豆相比，豆豉更容易消化，营养更丰富。为什么？因为发酵过程会分解大豆中的植酸，植酸会阻碍矿物质的吸收。味噌是另一种发酵大豆酱，是一种美味又营养丰富的汤和酱料添加剂，因为它富含益生菌，具有浓郁的鲜味。
11.康普茶
由于可能具有健康益处，康普茶（一种发酵茶饮料）近年来越来越受欢迎。康普茶是通过将甜茶与 SCOBY（细菌和酵母的共生培养）进行双重发酵而制成的。康普茶发酵需要什么？康普茶的浓郁风味和泡沫质地来自糖分发酵成酒精，酒精随后发酵成酸。
康普茶中含有丰富的益生菌、抗氧化剂和有机酸，有助于排毒和肠道健康。尽管支持康普茶某些所谓健康益处的科学证据仍在发展中，但许多人坚信康普茶是一种清爽且有益健康的饮料。
康普茶市场蓬勃发展，涌现出众多品牌和口味，从芙蓉莓果到生姜柠檬，应有尽有。只要选择合适的原料，在家制作康普茶也非常简单，发酵爱好者也能轻松创造出独特的风味组合。
12.可生物降解塑料
随着人们对塑料污染的担忧不断增加，科学家们利用发酵技术制造出可生物降解的塑料。生物聚合物如 聚乳酸（PLA）可以通过某些细菌发酵糖或植物材料来生产，可用于制造用于线雕和美容行业的可生物降解塑料产品。
为什么这里会发生发酵？因为它为石油制成的传统塑料提供了可持续的替代品。
包括 3D 打印材料、一次性餐具和包装在内的各种产品都已使用 PLA 制成。PLA 生物降解速度更快，可在工业环境中堆肥，而传统塑料则需要数百年才能分解。
减少塑料垃圾和建设更可持续未来的一个有希望的举措是利用发酵来制造可生物降解的塑料。为了制造持久耐用且环保的生物塑料，研究人员仍在寻找创新方法来改进发酵过程。
13.肉类替代品
随着植物性饮食越来越受欢迎，人们对肉类生产对环境的影响的担忧也日益增加，发酵在肉类替代品的制造中扮演了新角色。在这种背景下，发酵有什么作用呢？它被用来生产味道和质地与真肉相似的植物蛋白。
传统的植物蛋白，例如豆豉，已经通过发酵制成，但它也正以新颖和富有创意的方式被运用。Beyond Meat 和 Impossible Foods 等企业通过发酵生产“血红素”蛋白，使其植物汉堡具有肉味。此外，一些企业正在开发源自发酵的蛋白质，可添加到各种植物菜肴中。
因此，发酵是生产高蛋白食品的一种可持续的替代方案，可以减少畜牧业对环境的影响。随着肉类替代品市场的不断扩张，发酵在新产品的创造中可能会发挥更重要的作用。
14. 废物管理
发酵可用作食品和燃料生产的一种高效废物管理策略。厌氧消化——一种无需氧气的发酵过程，将有机废物分解成沼气（二氧化碳和甲烷的混合物）。但发酵如何用于废物处理呢？它分解废物并产生可再生能源。
毫不奇怪，厌氧消化也广泛用于农业废物处理和分散式废水处理。此外，它在市政和工业环境中也越来越多地用于处理食物残渣。这种有机物质可用于在农业中制造堆肥，而产生的沼气通常被燃烧并用作热源或电力。
这种发酵方式可以产生可再生能源，减少温室气体排放，并减少填埋的垃圾量。这是一种有利于可持续发展和废物管理的解决方案。
15.香水和化妆品
令人惊讶的是，发酵如今已渗透到个人护理和化妆品行业。为了增强其功能性和香气，一些发酵产品（如洗发水和香水）被用于美容。
那么，发酵在化妆品中起什么作用呢？它将成分分解成更小、更易生物利用的分子，便于皮肤和头发吸收。
由于发酵会增加维生素、抗氧化剂和氨基酸等有益化合物的含量，因此发酵护肤品被认为具有更好的保湿和抗衰老功效。
下次检查精华液、面霜、洗发水或护发素的标签时，您可能会发现它含有发酵米水、酵母提取物和发酵植物药。
此外，香水中的一些天然香料利用了发酵过程。其中一个例子包括来自非动物成分的麝香香料；植物材料经过发酵产生香味。
结论
什么是发酵？发酵是自然界中适应性最强、转化性最强的过程之一，其应用范围从食品保鲜到可再生能源和救命药物。这一简单而有效的生物过程塑造了人类文明数千年，对当代工业和技术仍然至关重要。
发酵将继续在我们的世界中发挥重要作用，无论是通过协助开发可持续材料、改善人类健康还是降低我们对化石燃料的依赖。因此，下次您涂抹自己最喜欢的护肤品、吃一片酸面包或喝一杯葡萄酒时，请停下来思考一下使这一切成为可能的神奇发酵过程。
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