最近の更新: ページの作成：「'''発酵'''（はっこう。「'''醱'''（醗）'''酵'''」とも。戦前から「發酵」表記は併存していた。福澤諭吉「福澤全集巻四」時...」

2014-11-18T07:05:14Z

ページの作成：「'''発酵'''（はっこう。「'''醱'''（醗）'''酵'''」とも。<ref>戦前から「發酵」表記は併存していた。福澤諭吉「福澤全集巻四」時...」

新規ページ

'''発酵'''（はっこう。「'''醱'''（醗）'''酵'''」とも。<ref>戦前から「發酵」表記は併存していた。福澤諭吉「福澤全集巻四」時事新報社（1898） p.159 [http://www.mita.lib.keio.ac.jp/search/complete_works.html#59 福澤諭吉著作一覧 - 全集・選集]、『大辭典第二十巻』平凡社(1936) p.593</ref>）とは、狭義には、[[酵母]]菌（[[イースト菌]]、[[乳酸菌]]）などの[[微生物]]が嫌気条件下で[[エネルギー]]を得るために[[有機化合物]]を[[酸化]]して、[[アルコール]]、[[有機酸]]、[[二酸化炭素]]などを生成する過程である。広義には、微生物を利用して、[[食品]]を製造すること、有機化合物を工業的に製造することをいう。[[酸化発酵]]の一種で好気条件下で[[酢酸菌]]による[[酢酸発酵]]などもある。

== 概要 ==
生物がエネルギーを得るための[[代謝]]は、大別して'''発酵'''、[[呼吸]]、[[光合成]]の三種がある。発酵と呼吸（好気呼吸、嫌気呼吸）は、[[有機物]]（例外的に硝酸塩や硫酸塩などの無機物）を[[酸化]]させ、その時遊離されるエネルギーで[[アデノシン三リン酸|ATP]]を合成する過程である。この酸化反応の副産物の水素（もしくは電子）の排出形態により3つの代謝に分けられる。すなわち、水素（もしくは電子）を有機物に渡せば'''発酵'''、酸素に渡せば[[好気呼吸]]、無機物に渡せば[[嫌気呼吸]]である。

'''発酵'''の大きな役割は二つある。一つは上述のように、有機物を酸化分解しATPを得ること。もう一つは、還元型[[ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド|NAD]]を酸化型NADへ戻す役割である。詳しくは発酵の型で後述する。

== 学問としての発酵学の興り ==
17世紀末の[[オランダ]]で[[アントニ・ファン・レーウェンフック]]が手製の[[顕微鏡]]を用いて、[[微生物]]を発見した。彼は[[ビール]]の中に顆粒を発見したと記録している。おそらくこれが酵母の発見だが、この時点ではそれと発酵の関連は考慮されていない。

発酵と微生物の関連については、古くは[[1818年]]に、Erxlebenが[[パン]]の発酵が微生物によるとの説を唱えたが、ほとんど取り上げられなかった。1830年代には、数人の学者が「酵素の[[生命力]]説」を主張し、酵母の活動によって、[[糖分]]がアルコールと二酸化炭素になると主張した。これは当時の化学界を大いに刺激し、[[ユストゥス・フォン・リービッヒ]]らはこれを否定し、化学物質の変化は単純な化学反応であり、そこに生物の関わる余地はないと主張した。彼らによると、酵母はそのような化学変化の結果として生じるものにすぎないという。

これらの論争に決着をつけたのが[[ルイ・パスツール]]である。彼は酵母を様々な条件で[[培養]]し、酵母の発育の結果としてアルコールを生じること、ただし[[酸素]]が利用できる条件ではアルコールは発生せず、酵母の成長はその方がよいことなどを発見し、アルコール発酵は[[酸素呼吸]]の代用として酵母が行うものであること、それらが酵母が生活のためのエネルギーを得るために行う反応であると述べた(1876)。

これで一旦は論争が収まったかに見えたが、[[1897年]]に[[エドゥアルト・ブフナー|ブフナー兄弟]]は酵母を破砕した物質が、発酵を進める能力があることに気がついた。そこから、酵母の内部にアルコール発酵を進める物質が存在すると考え、この物質に[[チマーゼ]]の名を与えた。そして、チマーゼこそが発酵の原因であり、酵母はそれを作るものではあるが、その過程そのものに生物は関与しない、との説を立てた。しかし、その後にこのチマーゼによる発酵が通常のアルコール発酵のようにうまく進まないことが判明し、やはり酵母が発酵を行うのだとの説に落ち着いた。現在では、チマーゼは多数の酵素の複合物質であると考えられている。

== 日本の大学教育における発酵学 ==
日本の大学教育では、工学部[[工業化学]]科もしくは農学部[[農芸化学]]科、もしくはそれらと類似する学科が
発酵学の教育を担っている。

かつては、山梨大学（発酵生産学科）、大阪大学（発酵工学科）、広島大学（醗酵工学科）のように単独の学科が存在した大学もあった。また、現在での東京農業大学には醸造学科がある。
最近では、発酵・微生物に特化した学科として、私立の別府大学（大分県）に発酵食品学科ができている。

== 発酵の型 ==
生物が[[グルコース]]などの糖を用いてエネルギーを得る時、グルコースを[[解糖系]]で分解を行いエネルギーを得ると同時に、最終生成物として[[ピルビン酸]]が得られる。またこの過程で、酸化型[[ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド|NAD]]が還元型NADへと変化する。ここまでは、発酵、呼吸代謝に共通する部分である。ここから、呼吸代謝はこのピルビン酸を[[クエン酸回路]]、[[電子伝達系]]によって酸化分解し、最終[[電子受容体]]を'''酸素'''もしくは'''無機物'''で行う。そして、ATPを得ると同時に還元型NADを酸化型NADへ戻す。対して、'''発酵'''はピルビン酸を嫌気条件下でその発酵の型特有の経路を用いてエネルギーを得て、還元型NADを酸化型NADに戻す。ただし、発酵は最終電子受容体として有機物を使用する。
; [[アルコール発酵]]
: 二段階の化学反応を経て[[エチルアルコール]]へ変化させる。第一段階として、ピルビン酸から一分子の二酸化炭素が取り去られ、中間生成物の[[アセトアルデヒド]]が生じる。その後、アセトアルデヒドは還元型NADによって還元され、[[エチルアルコール]]となる。
: 主として出芽酵母によっておこなわれる。糖分を分解してアルコールと二酸化炭素を発生する。アルコール飲料がその代表である。酵母は自然界では糖分の多い環境に生息し、果実の皮などにも附着している。そのため、果実をつぶして容器に置けば、自然にアルコール発酵が進む場合が多い。[[日本酒]]を造る場合、まず麹を[[米]]に働かせるのは、米の[[デンプン]]を[[コウジカビ]]に分解させて糖にするためである。[[パン]]生地が膨れるのは、生地の中の糖分が分解されてできた二酸化炭素のためである。
; [[乳酸発酵]]
: 化学的には、[[ピルビン酸]]を還元型NADによって還元し[[乳酸]]にする。最も単純なピルビン酸代謝経路。
; [[メタン発酵]]
: [[メタン発酵]]とは、[[メタン菌]]の有する[[代謝]]系のひとつであり、[[水素]]、[[ギ酸]]、[[酢酸]]などの[[電子]]を用いて[[二酸化炭素]]を[[メタン]]まで還元する系である。メタン菌以外の生物はこの代謝系を持っていない。[[嫌気]]環境における[[有機物]]分解の最終段階の代謝系であり、特異な[[酵素]]および[[補酵素]]群を有する。詳しくは[[メタン発酵]]を参照。
; その他の発酵
: ほかにも、[[酪酸型発酵]]、[[ブタノール-アセトン型発酵]]、[[硝酸塩発酵]]、[[酢酸発酵]]がある。

== 人間にとって有用な微生物の作用（広義の発酵） ==
発酵は食品に微生物が繁殖してその成分が変化することである。仕組みは[[腐敗]]と同じであるが、特に人間にとって有用な場合に限って「発酵」と呼ぶ。その境界はかなり恣意的であり、たとえば知らない人が[[鮒寿司]]を見れば、「腐っている」といって廃棄されるのはまず間違いないし、[[キビヤック]]に至っては、製造する[[エスキモー|イヌイット（エスキモー）]]以外にとってはそれが食用であるとは想像も付かないであろう。

独特の香りを発する発酵食品も多い。[[くさや]]、[[鮒寿司]]、[[納豆]] などは、[[アミン]]や硫化物、[[アンモニア]]などの強い香り・[[刺激臭]]を伴う。

広く見られるのは、[[アルコール発酵]]を利用した[[酒]]など、いわゆる[[アルコール飲料]]の製造である。ほぼ世界中に見られ、多様な素材を用いて様々な製法で生産されている。アルコール発酵はパンの製造などにも使われる。これは、いわゆる[[出芽酵母]]によっておこなわれるものである。アルコール飲料や液体調味料の場合は、[[醸造]]とも呼ばれる。

アルコール発酵のように、特定の少数の微生物のみでおこなわれる過程もあるが、様々な微生物が複雑に関与する例も少なくない。味噌や糠漬けなどはその例であろう。その微生物の組成が異なれば、微妙に味も異なる。かつてはそれぞれの家に古くから伝えられたものがあり、家ごとに味の違いがあった。

発酵作用を利用した発酵食品は世界各地に見ることが出来る。ある種の微生物が多数を占めるため腐敗に対し耐性を示すことから、保存食として扱われる物もあるが、その鮮度が短いものも多く、発酵食品を保存食品に分類することは誤りである。また中には猛毒である[[フグ]]の[[卵巣]]を、発酵作用を通して食用可能にした[[河豚の卵巣の糠漬け]]のような発酵食品もある。

微生物によらない発酵を利用したものもあり、[[茶]]は半発酵か完全発酵を使用している。これは、茶葉に含まれる[[酵素]]による酸化発酵である。

== 発酵食品 ==
[[発酵食品]]を参照。

== 関連項目 ==
* [[代謝]]
* [[嫌気呼吸]]
* [[解糖系]]
* [[酵母]]
* [[腐敗]]
* [[スティックランド反応]]
* [[坂口謹一郎]]
* [[小泉武夫]]
* 『[[もやしもん]]』（[[石川雅之]]作）- 発酵について正面から取り扱っている稀有な漫画
* [[サイレージ]]（[[ウシ]]等の発酵[[飼料]]）
* [[発酵消毒]]（発酵熱を利用した消毒法。畜産分野で用いられる。）
* [[発酵食品]]
== 参考文献 ==
* 山中健生、「微生物のエネルギー代謝」、学研出版センター、1986年8月25日初版
* 細野明義、「畜産食品微生物学」、朝倉書店、2000年1月20日初版
* H.J.Phaff,M.W.Miller&E.M.Mrak (長井進訳）『酵母菌の生活』,(1982),学会出版センター

==脚注==
{{reflist}}

[[Category:発酵|*]]

発酵 - 変更履歴

最近の更新: ページの作成：「'''発酵'''（はっこう。「'''醱'''（醗）'''酵'''」とも。戦前から「發酵」表記は併存していた。福澤諭吉「福澤全集 巻四」時...」

最近の更新: ページの作成：「'''発酵'''（はっこう。「'''醱'''（醗）'''酵'''」とも。戦前から「發酵」表記は併存していた。福澤諭吉「福澤全集巻四」時...」