三、发酵之迷

1854 年 9 月，巴斯德被任命为法国北部里尔理学院教授兼教务长。

1856 年的夏天，制酒商 M·比尔找到巴斯德，说他的甜菜糖发酵酒精出了毛病，糖液变酸了，请巴斯德帮他找出事故的原因。巴斯德当时并不懂得发酵，但他还是同意帮助比尔查找问题的原因。每天一有空，他就到比尔先生的工厂去。

早在 20 年前，卡尼亚尔·德·拉图尔在法国、泰奥多尔·施旺在德国就分别发现：通过分裂而繁殖的细胞里有一种能使酒精发酵的酵母。他们揣测：细胞在生长过程中对糖有影响。柏采雷斯假定，催化作用在有机体内终止。

当时，法国的发酵工业相当发达。为什么在甜菜汁里加进酵母，就能发酵成酒精呢？当时的化学家认为，发酵是化学变化。酵母也许是活的生物，但一经发酵，酵母就死了。发酵是死了的酵母分子的震动，引起甜菜汁分解的结果。

巴斯德在比尔先生来访前的四个月里，曾想着一个问题“发酵是什么？” 所以他对比尔提出的这一研究题目非常热心。

巴斯德认为发酵应该是活的酵母引起的。他开始了酵母的实验。

巴斯德把一些酵母液过滤，在过滤液里加些糖和白灰，然后把试管放在烘炉里。

一般说，化学变化比较容易观察和证实。把一种化合物，倒入另一种化合物，很快就能看出变化。要证明发酵是活的生物引起的变化，得有耐性，因为这种变化需要时间，慢得很。巴斯德是个急性子。他一夜又一夜地不睡觉，不安地在房间里走来走去，想看看到底会有什么变化。他从烘炉里取出一根玻璃管，对着灯光摇一摇，闻一闻。他站着不动，入神地发呆。他把试管扔了，用拳头死劲地捶着桌子，自言自语地说：“一定有一种方法，我非找出来不可。”他思索着：也许是自己太性急了。

巴斯德这样不厌其烦地试验呀，试验，他做了一百多次试验。最后，酵母液发浑了，变成了灰色，他高兴极了。这说明：酵母是活的，它们在活动呢，巴斯德小心翼翼地取出一滴发浑的酵母液，放在显微镜下面一看，显微镜底下，那些小小的长圆形的小东西都能活动，它们是活的小生物。

巴斯德把从工厂里取回的变酸和未变酸的样品，分别放在显微镜下检查。他发现在没有酸的样品中，可以看到成簇的酵母菌，它们是小圆球形的。在变酸的样品中，看到的却是小得多的长圆条形的小生物。它们呈单独或不规则排列的群体。巴斯德把这种拉长了的球状物叫做乳酸酵母，也叫做酵素。现在我们知道这种拉长了的球状物叫做乳酸链球菌。

巴斯德告诉比尔，正常的酒精中只有小圆球形的小生物；而在变酸的酒精中，却有比小圆球小得多的长条形的小生物。他要比尔在甜菜中加那种大一些的、圆形的发酵小生物。要是在甜菜汁中发现了那种小一些的长条形的小生物，就不要了，趁早倒掉。不要再花气力去干那些没有收获的事。巴斯德以这种简单的观察法来判断发酵进行的好或不好，使酒精酿造失败的次数大为减少。

巴斯德的发现，促进了法国发酵工业的发展。

巴斯德把酵母菌接种到含有酵母浸出物和糖液的试管里，培养后产生典型的酒精发酵。把变酸样品的沉淀物接种到含有酵母浸出物、糖液和碳酸钙的试管里，培养后产生的产品不是酒精，而是乳酸。

巴斯德把两种发酵与两种形态上不同的生物联系了起来，提出了全新的发酵理论，认为发酵的真正原因是微生物。这一观点他是在 1857 年的《关于乳酸的记录》一文中提出的。在这篇论文里。他用改变添加到培养基中碳酸钙量的方法，第一次证明了 PH 对微生物代谢的影响。这篇论文被公认为是经典著作，它不仅使人们知道了发酵的本质，还建立了导致传染病里由特定病因引起的概念。同时巴斯德在论文中提出了配制培养基的基本原理，即碳源、氮源、盐类、维生素和 PH 等。这篇论文为现代微生物学和微生物化学奠定了基础，使微生物学由推测、观察时期，发展到培养时期。

1857 年，巴斯德调往巴黎的母校——高等师范学校，担任行政副校长兼理科主任，继续从事酒精发酵的研究。找不到适合做研究室的房子，他就把一间学校弃置的阁楼改造成研究室。巴斯德在洞穴般的研究室里进行研究工作。

在培养酵母的实验中，有一次，巴斯德在培养基中偶然没有加入酵母浸

出物，却加了酒石酸铵。接种酵母菌后，酵母菌生长繁殖了。

巴斯德对发酵液中的酒石酸铵进行测定，发现铵盐减少了，也就是被酵母菌利用了。

经过进一步的试验证明，酵母菌在没有糖和氮源的条件下能生长；在只有糖的培养基中，酵母可以发酵，但不能繁殖；在加有糖和氮源（酵母浸出物或铵盐）的培养基中，酵母菌可以发酵，也能够进行繁殖。

巴斯德在这年 12 月向法国科学院提出了论述酒精发酵的论文。巴斯德的结论是：没有活的酵母菌参与，糖绝不会进行酒精发酵。这说明了有生命的酵母菌和糖发酵的酒精之间的因果关系。

在这以后，巴斯德研究了氧气对酵母菌生长和酒精发酵的影响。在有氧时，酵母菌生长旺盛。产生 1 份酵母菌体要消耗 8—10 份的糖。在无氧时，

酵母繁殖菌体的量变少，产生 1 份酵母菌体要消耗 60—80 份的糖，同时产生大量的酒精。这一工作开创了用定量方法研究微生物代谢的先例。酵母菌发酵糖除产生酒精和二氧化碳外，巴斯德还测出产有甘油、琥珀酸及测定不出来的其他产物。

由于巴斯德研究酒精发酵和乳酸发酵作出了杰出的贡献，法国科学院于1860 年 1 月 30 日授予他实验生理学奖。

从 1861 年起巴斯德开始研究醋酸发酵和制酸了。他发表了许多将理论和工业生产相联系的论文。当时人们对醋酸发酵已有了深入研究，了解了酒精经氧化生成醋酸的化学过程。这一概念与德国制醋的方法相同。巴斯德研究醋酸发酵后发现，微生物对发酵是重要的，酒转变为醋是由醋酸醭酵母（醋酸菌）完成的。醋酸菌在发酵液表面形成菌膜，有时是平滑的，有时是有皱纹的，摸上去有油腻的感觉。醋酸菌的生长需要空气，不然就会死去，它从空气中吸取氧，把酒精氧化为醋酸。在发酵过程中，醋酸菌占优势，醋化便可成功。如果染有杂菌，醋化就会失败，在醋化完成之后，如果醋酸菌继续进行氧化，醋酸便进一步氧化为二氧化碳和水。这就给制醋业带来危害。

为了防止杂菌污染和醋酸菌的进一步氧化，巴斯德提出接种醋酸菌，发酵完成之后，用 55℃加热的方法抑制醋酸菌和杂菌的活动和生长。用这种方法制醋，可提高产量 3—5 倍，并大大减少了醋酸的挥发。