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ルイ・パスツールの伝説的な発見: なぜビールとワインの発酵はこれほど異なるのか?
生化学の分野では、発酵理論は自然発酵プロセス、特にアルコール発酵と乳酸発酵の歴史的研究を指します。ルイ・パスツールは純粋に微生物に基づいて発酵プロセスの理論を定式化する重要な貢献者であり、彼の実験結果は発酵科学の基礎を築きました。パスツールの発見は発酵理論に影響を与えただけでなく、病原微生物理論の発展も促進し、自然発生理論は過去のものとなりました。パスツールの研究以前、人類は何千年もの間発酵技術を使用していましたが、その根底にある生物学的および化学的プロセスは完全には理解されていませんでした。
発酵の概要
発酵は、特に酸素が欠乏した環境において、糖を酸、ガス、またはアルコールに変換する嫌気性代謝プロセスです。酵母や他の多くの微生物は、通常、必要な嫌気呼吸を行うために発酵を利用します。人間の体でも、長時間の運動中に発酵が起こります。たとえば、マラソンをしていると、筋肉に乳酸が蓄積します。発酵は好気呼吸よりも生成する ATP が少ないですが、その速度ははるかに速くなります。
発酵は紀元前 5,000 年以来、人類によって意識的に行われてきました。ワイン製造プロセスに似た微生物の残留物が、イランのザグロス山脈で発掘された瓶から発見されました。
歴史的背景
パスツールの研究以前には、発酵に関していくつかの予備的な競合する概念がありました。発酵理論に大きな影響を与えた科学者ユストゥス・フォン・リービッヒは、発酵は主に酵母が空気や水にさらされることによって引き起こされる分解プロセスであると信じていました。対照的に、シャルル・カニアール・ドゥ・ラ・トゥールと細胞理論家のテオドール・シュワンは、アルコール発酵は酵母サッカロミセス・セレビシエの生物学的プロセスに依存していると信じていました。
パスツールは、乳酸とアルコール発酵の副産物であるアミルアルコールの「偏光面を回転させる」能力や「原子配列を非対称にする」能力など、いくつかの驚くべき特性に注目しました。これらの特徴は有機化合物の特徴でしたが、彼の研究には障害となりました。
パスツールは、リール大学の理学部教授だった 1856 年に、アルコール発酵を引き起こす微生物を顕微鏡で観察しました。伝説によれば、パスツールの化学の学生たちが、ワイン造りの失敗を克服するためにパスツールに助けを求めたという。彼はワイナリーで実験をしていたとき、乳酸が生成されると酵母の泡が長くなり、アルコールが生成されるとより丸く膨らむことに気づいたという。さまざまな観察の中で、彼はブドウの蔓上の粒子を調べ、ブドウ果汁に浸すと活発なアルコール発酵プロセスを引き起こす生きた細胞の存在を明らかにしました。これらの観察は、彼の将来の実験のための予備的な仮説を提供しました。
パスツールの自然発生理論
1860 年代と 1870 年代に、パスツールはプーシェの理論を批判し、独自の実験を行いました。彼の最初の実験では、気密装置に密閉された砂糖酵母水を沸騰させることで、高温の滅菌空気を供給することで混合物が変化しないことを発見しましたが、大気中の塵を導入すると微生物とカビの存在が明らかになりました。このことから、彼は、空気中の塵が、彼が観察した「自然発生」の原因となる微生物を運んでいると結論づけた。
パスツールの実験は、栄養溶液中での細菌の増殖が生物学的プロセスによってサポートされていることを確認し、自然発生理論に疑問を投げかけました。
現在のアプリケーション
今日、発酵プロセスは、医薬品、飲料や食品の製造など、日常生活のさまざまな用途で重要な役割を果たしています。現在、Genencor International など多くの企業が発酵プロセスにおける酵素の生産に携わっており、年間収益は 4 億ドルを超えています。さらに、抗生物質などの多くの医薬品も発酵プロセスを通じて製造されます。例えば、ステロイド薬は、Rhizopus nigricans が提供する酵素を使用して、植物ステロイドであるジオスゲニンを発酵させることによって調製できます。
酵母は、古典的な密造酒を含むさまざまなアルコール飲料の製造に広く使用されています。また、ヨーグルトなどの食品も、乳酸菌ラクトバチルス ブルガリクスやサーモフィラス菌を含む発酵生成物です。 .乳製品。
科学の進歩により、パスツールの研究により、ビールやワインの発酵の背後にあるさまざまな微生物のメカニズムが理解できるようになりました。しかし、これらの酵母や微生物の潜在的な能力については、まだほとんどわかっていません。古代のテクノロジー？
