幾千年來,我國勞動人民在認識和利用微生物方面,育過許多重大發(fā)明創(chuàng)造；在中華民族的文明寶庫中,它們像一顆顆晶瑩的明珠,放射著中國人民聰明才智的光輝.
在這里,我們打算談?wù)勎覈糯诤凸I(yè)、農(nóng)業(yè)有關(guān)的微生物學方而的某些重大成就.
獨具一格的制曲和釀酒
根據(jù)歷史記載,我國釀酒歷史至少有四五千年.殷墟出土的商代甲骨文中,有和現(xiàn)代漢字形體相似的字.在殷墟中發(fā)現(xiàn)的釀酒作坊遺址,證明早在三千多年前,我國的釀酒事業(yè)已經(jīng)相當發(fā)達.
用谷物釀酒,須經(jīng)過把淀粉分解成葡萄糖（糖化）、再把葡萄糖轉(zhuǎn)化成酒精和二氧化碳（酒精發(fā)酵）兩個主要過程.記敘殷商歷史的書籍中,有“若作酒醛,爾惟曲蘗”（《尚書·說命下》）的字句,說明當時釀酒已經(jīng)用了長微生物的谷物（曲）和發(fā)芽的谷物（蘗）.但是,在漢代以前,釀酒已經(jīng)只用曲了.當時,由于制曲的時候利用了某些有利條件,曲中應(yīng)該大量含有混雜生長著的霉菌和酵母,分別起著糖化和酒精發(fā)酵的作用.用這種曲釀酒,可以使釀酒的糖化和酒精發(fā)酵兩個過程連續(xù)而又交叉地進行.今天稱這種方法叫復式發(fā)酵法.這是我國勞動人民在釀酒工業(yè)中的一大發(fā)明.我國出產(chǎn)的風味別致、馳譽世界的黃酒“善釀”和白酒“茅臺”,都是復式發(fā)酵法不斷發(fā)展中產(chǎn)生的名酒.古代西方用麥茅釀成啤酒.直到今天,西方各國主要的谷物酒仍然是用麥芽糖化、再加入酵母進行酒精發(fā)酵制成的（例如成士忌膺、伏特加酒等）.十九世紀末,歐洲人在研究了我國的酒曲后,才知道我國這種獨特的方法,把它稱作“淀粉發(fā)酵法”.
《禮記·月今·仲冬篇》中,提出過六個釀酒要秦,大意是：用的谷物必須備齊,曲孽生產(chǎn)必須及時,浸谷蒸飯必須清潔,用水必須清澈無味,陶器必須精良,溫度控制必須得當.在《周禮》卷五《天宮家宰下》中還有“五齊”、“三酒”等酒名的記載.我們可以認為,“五齊”是指釀酒過程中的五個階段,“三酒”是發(fā)酵成的不同類型的幾種酒.這充分表明,早在三千年前,對曲蘗釀酒的觀察已經(jīng)很周到,對曲中微生物的生長發(fā)育規(guī)律已經(jīng)有一定認識,釀酒技術(shù)已經(jīng)相當進步了.
東漢未,曹操（155—220）曾經(jīng)向皇帝上疏提出一種“九醞酒法”,也就是連續(xù)投料的方法.這樣可以防止由于糖度過高抑制發(fā)酵,釀成的酒自然更加醇厚了.直到今天,我國江浙一帶的加飯酒,仍然采用這種方法制造.應(yīng)當指出,兩千年前總結(jié)過的這種方法,和今天發(fā)酵工業(yè)中連續(xù)投料或在發(fā)酵過程中多次追加原料（就是流加）的方法,所依據(jù)的原理是相同的.
從有關(guān)制曲釀酒的我國古籍中還可以見到,在很早以前,我國就已經(jīng)有了許多發(fā)酵技術(shù)方面的創(chuàng)造,如用酸漿調(diào)節(jié)發(fā)酵,加熱殺菌以防止酒變質(zhì),加蠟或加油消除泡沫等.
在制曲釀酒方面,特別應(yīng)該提到紅曲.這是我國勞動人民的一項重大發(fā)明.據(jù)歷史記載,紅曲的出現(xiàn)不會晚子公元十世紀.宋代詩人曾經(jīng)有過“夜傾閩酒赤如丹”的詩句,可見用紅曲釀成的酒,在宋代已經(jīng)相當普遍了.在長期生產(chǎn)實踐中,人們學會了用明礬處理大米使它維持酸性、分期加水調(diào)節(jié)通氣量和時攤時聚調(diào)節(jié)溫度等特殊手段,使具有耐酸、耐熱、耐缺氧特性、兼具糖化和酒精發(fā)酵能力的紅曲霉能夠長透大米粒內(nèi)外,這充分顯示了當時培養(yǎng)微生物技術(shù)的高超.紅曲是我國特產(chǎn),不僅可以釀酒,又是一種無害的食品染料,并且可以作藥用.
用曲治病,早在春秋時期就有記載.如《左傳》載,魯宣公十二年（公元前597年）申叔展問還（xuán）無社：“有麥曲乎?曰無.叔展曰：河魚腹疾,奈何?”但是專門生產(chǎn)藥用曲的記載,首先見于南北朝時期的梁代（公元502年到557年）的《春秋緯》一書,書中說道：“麥陰也,黍陽也.先浸曲而投黍是陽得陰而沸.后世曲有用藥者,所以治疾也.”明代已經(jīng)把藥用曲特稱“神曲”.今天,神曲仍是民間常備的一種消食、行氣、健脾、養(yǎng)胃的藥物.
在制曲技術(shù)發(fā)展的漫長過程中,還分化出專用于釀醋、制醬和腌制食品的各類曲.
釀醋是使酒精進一步氧化成醋酸,在西方是以酒作原料進行醋酸發(fā)酵而成的.《周禮》卷六中有“醯人”的記載,“醯”是當時的醋,說明至少在兩千五百年前,我國就知道制酷了.到南北朝后期（公元六世紀）,已經(jīng)有用谷物作原料固體發(fā)酵釀醋的萌芽,后來就全用谷物直接釀醋了.用谷物固體發(fā)酵釀醋,是我國釀醋方法的特點,由于曲中微生物種類多,使醋中除醋酸外,還有像乳酸、葡萄糖酸等有機酸,因而醋的風味更好.
制醬,是利用曲中微生物產(chǎn)生的蛋白酶,把豆類、肉類等食品中大量含有的蛋白質(zhì)分解成氨基酸等水解產(chǎn)物.這是我國首創(chuàng)的.據(jù)《周禮》卷四記載的“膳夫掌王之食飲膳羞,……醬用百有二十甕”一語,可知醬大致也是在兩千五百年前出現(xiàn)的.日本木下淺吉所著《實用醬油釀造法》中說：“天乎勝寶六年,唐僧鑒真來朝,傳來味噌制法.”“味噌”就是醬.天平勝寶六年是公元755年,鑒真（688—763）于唐天寶十二年（公元753年）東渡日本,可見日本的制醬方法是在那時由我國傳去的.
隨著制曲技術(shù)的發(fā)展,人們對微生物活動的認識越來越深入,觀察也越加仔細了.
我國古代已經(jīng)有不少觀察微生物活動的記錄,有些方法和近代微生物學所采用的方法相接近.因此,曲的質(zhì)量不斷提高,種類增多,用途也日趨專一.
例如,早在周代,王后穿的黃色禮服叫做曲衣,這說明當時的曲中黃曲霉已經(jīng)占顯著優(yōu)勢,使曲呈現(xiàn)美麗的黃色.——東漢時代,有些釀酒方法中,用曲量已經(jīng)由原來的百分之幾十降低到百分之幾,這表明曲的用途已經(jīng)由糖化發(fā)酵劑變成使所需微生物繁殖的菌種了.如果曲中的微生物不是相當純,就難以保證釀酒的成功.
晉代已經(jīng)有曲中加入中草藥的記載,如秩含著《南方草木狀》記載兩廣的制曲方法：“杵末粉雜以眾草葉,治葛汁,滫搜之大如卵,置蓬蒿中,經(jīng)月而成,用者合糯為酒.”由于中草藥里含有某些有助于微生物生長的維生素等,曲中的微生物能長得更好,釀出的酒也具有特殊風味.
北魏時代,曲的形式已經(jīng)幾乎全部是成塊的“餅曲”了.這種曲,外面有利于曲霉生長,內(nèi)部卻有利于根霉和酵母的繁殖.到宋代、已經(jīng)知道制曲的時候把優(yōu)良的老曲涂在培養(yǎng)前的生曲表面,所謂“傳酷”的方法.這類似于今天的接種操作,曲的質(zhì)量就更加容易保證了.
正是通過千百年來的選育,我國的曲中有許多生產(chǎn)能力極強的菌種.例如小曲中的根霉,它的糖化力之強是罕見的.
北魏賈思勰著的《齊民要術(shù)》一書,是完整地保存下來的一部杰出的古代農(nóng)業(yè)科學著作.在微生物學方面,這部書也有豐富的內(nèi)容,它記錄了我國當時農(nóng)業(yè)和農(nóng)村手工業(yè)中應(yīng)用微生物知識的許多重要史實,有些還上升為比較系統(tǒng)的規(guī)律性認識.在微生物學發(fā)展史上,它是一部重要經(jīng)典.例如,在書中提出,曲成熟的標準,應(yīng)該是曲中長滿了各種菌,所謂“五色衣成”；把醋酸的形成和酷酸菌形成的膜（衣）聯(lián)系起來,并且意識到了“衣”是有生命的物質(zhì).書中還指出,白醭（很可能是糙膜酵母形成的膜）對釀醋是有害的.賈思勰用“魚眼湯沸”這樣生動的語言,描述了酒精發(fā)酵的時候二氧化碳釋放的現(xiàn)象.還應(yīng)當指出,書中把制醬用的以麥粒制成的曲（黃衣）、面粉制成的曲（黃蒸）和發(fā)芽的谷物（蘗）放在一起列作一章來論述,表明當時已經(jīng)意識到這三者之間的內(nèi)在聯(lián)系.現(xiàn)在看來,這些都是和水解蛋白質(zhì)、淀粉的水解酶類有關(guān)的.可以說,作者已經(jīng)有了類似今天“酶制劑”的膝隴意識.
最后還應(yīng)該指出,幾千年前我國勞動人民創(chuàng)造的用淀粉質(zhì)原料制曲,是一種利用固體培養(yǎng)物保存微生物的好辦法.因為在干燥條件下,微生物處于休眠狀態(tài),活性容易保持不變.這種方法所依據(jù)的原理一直應(yīng)用到今天.
用肥和養(yǎng)土——利用微生物提高地力早在春秋戰(zhàn)國時期,人們已經(jīng)知道腐爛在田里的雜草可以使莊稼長得茂盛,已經(jīng)懂得用腐爛的野草和糞作肥料了.我們知道,腐爛是微生物活動的結(jié)果,所以,事實上當時已經(jīng)開始利用微生物來提高地力了.
豆科植物根部的根瘤菌,有固定大氣中氮素的能力,因此豆科植物在提高土壤肥力上具有重要的作用.前漢后期（公元前一世紀）的《汜勝之書》中,曾經(jīng)提到瓜類和小豆間作的種植方法.公元三世紀末西晉郭義恭著的《廣志》一書中,已經(jīng)有稻田栽培紫云英作綠肥的記載.書中說道：“茗,草色青黃,紫華,十二月稻下種之,蔓延殷盛,可以美田,葉可食.”這里所說的“苕”,就是紫云英,又叫紅花草,到公元六世紀北魏的《齊民要術(shù)》一書中,已經(jīng)對不同輪作方式進行了比較,特別強調(diào)了以豆保谷、養(yǎng)地和用地相結(jié)合的豆類谷類作物輪作制.書中說道：“凡谷田,綠豆、小豆底為上”,“凡黍田,新開荒為上,大豆底為次,豆底為下.”這說明當時已經(jīng)有了和豆類作物輪作或間作的谷物耕作制度.到十八世紀三十年代,英國才有輪作制,歐洲其他國家如德、俄等國,才大規(guī)模種植綠肥.
長期以來,我國農(nóng)民就知道把多年種過豆科植物的土壤移到新種植豆類的田里去,以保證新種植豆類的良好生長.人們稱這種方法叫“客土法”.現(xiàn)在看來,這實際上是接種根瘤菌.這是近代使用細菌肥料的萌芽.我國成都平原的農(nóng)民,根早就采用了一種接種根瘤菌的方法,就是在收獲大豆以后,把大豆根連同根瘤和泥土搗碎,摻人少量草木灰揉成小團,用稻草包扎好,以備次年大豆拌種用.這是“客土法”的進一步發(fā)展,實際上是原始的細菌肥料.
中國古代認識和利用微生物的成就是巨大的.此外關(guān)于狂犬病的治療,種痘法的采用等方面,中國古代也有很有價值的創(chuàng)造和發(fā)明,