発酵に利用される微生物には、大きく分けてカビ、酵母、細菌などがありますが、ここでは主なものをピックアップして解説していきます。

カビ

発酵で最も利用される頻度が高いのがカビです。

カビの菌糸中には核がありその細胞壁にはセルロースやキチン質から構成され中を防御しています。

カビの胞子が飛んで新たな餌場に落下すると胞子は栄養源を摂取しながら発芽し、菌糸を伸ばして一部から枝が分かれ伸びて先端に膨らみを作りそこで胞子を作ります。

この胞子はまた大気中に放出され新たな餌場まで空気中を風邪などに運ばれ落下し、また発芽します。

このようなサイクルでカビは増殖しますが、この増殖のプロセスの中で代謝物質を産生し一部を体外に分泌します。

分泌されたものこそが発酵生産物で、発酵工業などに利用されます。

麹カビ(アスペルギルス)属

オリゼー

日本で最もポピュラーな麹カビで、黄麹菌とも呼ばれ、日本酒、米酢、味噌、味醂、甘酒の醸造に古くから利用されてきました。

原料中のデンプンを糖化してぶとう糖にするアミラーゼと呼ばれるデンプン分解酵素を強力に分泌します。

ソーエ

醤油や味噌の製造に利用される麹で、大豆や小麦などの原料に含まれるたんぱく質を分解し、うま味成分ともなるアミノ酸を生成するプロテアーゼの酵素を強力に分泌します。

ニガー

胞子の色が黒く黒麹菌とも呼ばれ、クエン酸の発酵力が強い工業生産にも用いられる麹です。

また、ペクチン分解酵素力が強いことから、ペクチンを含む果汁やジャムマーマレードの生産にも利用されています。

あわもり

黒麹菌の一種でデンプンを糖化する酵素の働きが強いことから、デンプンを多く含むサツマイモが原料の酒である焼酎や米が原料の泡盛の製造に利用されています。

焼酎や泡盛は九州や沖縄などの温暖な地方で造られますが、このような温暖な地域での発酵ながら有害菌に汚染されないのはこの酵母のクエン酸発酵が強力なためもろみを強い酸性に保ち他の細菌を殺菌するからです。

レペンス

鰹節の製造過程で利用される麹ですが、鰹と相性がよくタンパク質を良く分解し、うま味成分を引き出し、劣化の原因となる脂肪を分解します。

この麹菌は別名かつお節菌とも呼ばれ、鰹節の内部から水分を吸い上げる働きがあるので、鰹節を芯から乾燥させ保存機能を高めています。

青かび(ペニシリウム)属

クリソゲヌム

ペニシリンと呼ばれる抗生物質を生産するときに利用されるカビ菌で大量生産できるのもこの菌のおかげです。

ロックフォルティとカメンベルティ

チーズの生産に使われるカビ菌で、原料である牛乳の中のタンパク質を分解し、チーズ特有の味や風味を引き出します。

ロックフォルティ株を使用して作られるチーズはロックフォールチーズで、カメンベルティ株を使用して作るチーズはカマンベールチーズになります。

毛カビ(ムコール)と蜘蛛の巣カビ(リゾーブス)属

ルーキシアヌス

デンプンを分解する糖化力が強く、アルコール発酵力もあるマルチな働きをするカビです。

プシルス

チーズの製造に必要な乳を固める働きがある凝乳酵素生成菌に分類され、もともとは牛の胃に住んでいる菌です。

この菌の酵素が牛乳のタンパク質を凝固する働きがあることからチーズの製造に使われます。

ジャパニクス

サツマイモを原料とする酒の製造に使われるカビ菌で、デンプン分解能力が非常に高い上に、タンパク質の分解能力も強力です。

デレマー

中国の薬酒から分離されたカビで、デンプンの分解能力が高く100%ブドウ糖にすることができることから、酵素糖化法でのグルコース製造に使われます。

モナスクス属

アンカとパーブレウス

菌糸内に赤色の色素があることから紅麹と呼ばれるカビです。

中国南部で造られる紅酒の麹づくりに使われるカビで、紅豆腐などの製造にも使われます。

酵母

酵母は、カビと比べると大きさは小さく、その形には卵型、球形、レモン型、楕円型などがあり増殖方法は出芽法で行われます。

出芽法とは酵母がある程度栄養を摂取すると母細胞から小さな突起を出してこれが次第に大きくなり子細胞となり、母細胞と同じくらいの大きさになると分離し新しい酵母となります。

このように分裂しながら増殖しますが、増殖を行うときに菌体内に様々な物質が生成され菌体の外にも分泌されますが、これが発酵物質です。

酵母の構造は、外壁をなす細胞壁はタンパク質で構成されており、核、液胞、ミトコンドリアからなっています。

サッカロミセス属

セレビシェ

最もメジャーな酵母でアルコール発酵する力が強く、ビールやワインなど広く醸造に使われています。

サケ

清酒酵母とも言い、日本酒の醸造に使われています。

この酵母は20%もの高濃度ににまでアルコールを精製でき、低温でも発酵できるのが特徴です。

ルーキシ

アルコール発酵能力はそれほど高くないが、15%を超す塩分濃度でも発酵できることから醤油、味噌などの生産に使用されます。

ウバルム

ビールの製造に使用される酵母で、低温でも発酵できる能力を有します。

キャンディタ属

ウチリス

亜硫酸パルプ廃液や木材糖化駅で培養し、その菌体は飼料の生産などに使われています。

リポリチカとトロピクリス

炭化水素を栄養源として増殖するので、石油を使い大量に培養され菌体をタンパク質として利用しています。

細菌

細菌は単細胞で大きさは酵母より更に小さくなり、その形状より球菌、桿菌、らせん状菌、球菌が連なった連鎖球菌などに分類されます。

細菌の増殖法は、二分裂法と言われある程度栄養を取り込むと細胞が大きくなり中に壁ができ2個に分裂しそれぞれが新しい細菌となり更に分裂するという具合に増殖します。

この細菌の増殖速度はカビや酵母に比べると格段に速く、多くの細菌が最適な条件だと20分毎に分裂するので短時間に爆発的に増殖します。

細菌が外壁に細胞壁があり中に遺伝子を含む核、リボゾーム粒子などから構成されています。

発酵に利用される代表的な細菌として下記のものがあります。

乳酸菌

ストレプトコッカスラクチス

この乳酸菌は球形の菌で牛乳に入ると成分を分解し乳酸を産生し牛乳を凝固させるのでチーズやヨーグルトを製造するときのスターターと呼ばれる種菌として使用されます。

ラクトバチルスブルガリクス

この乳酸菌は桿菌と呼ばれる形状で、40度から50度の高温の中でも活動できる強い菌です。

ヨーロッパでヨーグルトの生産に使われる乳酸菌はこの菌です。

アシドフィルス

この菌は乳児の腸内から分離された菌なので、人間との相性がよく腸内で活動できる菌です。

腸内で有機酸を産生して他の雑菌の増殖を抑えることから整腸剤として利用されています。

プランタルム

加工食品の糠漬け(ぬかづけ)を作る時に利用される乳酸菌で、特有の香味を作ります。

ロイコノストクメゼンテロイデス

ショ糖液で培養するとデキストランと呼ばれるブドウ糖を産生し、これは人間の血液の血漿のかわりができることから代用血漿という医薬品として医療現場で利用されています。

ペディオコッカス・ハロフイルス

15%を超える塩分濃度でも発酵することから、醤油や味噌の香味を加える生産助剤として使用されています。

放線菌

放線菌とはど土壌の中に住んでいる菌で、分類上は細菌とされていますが、機能的にはカビと細菌の中間にあると言えます。

ストレプトマイセス属

この属に分類される菌は、抗生物質を生産するために利用されて、グリシュスはストレプトマイシンを、オーレオファチェンスはオーレオマイシンを生産します。

以上のように放線菌には次々と実用性に富んだ菌種が発見され応用されています。

その他の発酵細菌

酢の醸造に用いられる菌を酢酸菌と言われますが、アセトバクターと呼ばれます。

アセチと言われる酢酸菌は、エチルアルコールの水溶液、ワイン、酒粕などのアルコールに作用し発酵することで酢を産生します。

アセトプチクリムと言われる酪酸菌は、酪酸やアセトンブタノールを生産するのに役立ちます。

チーズの熟成には、プロビオン酸があります。

日本の食卓に欠かせない納豆を作る時に使われる菌は、バチルスナットで大豆で熟成されると粘質の物質と独特の香味を作ります。

菌体の外に分泌される発酵生産物

地球上のあらゆる生物は栄養素を体外から取り入れ、代謝をすることでエネルギーを取り出し活動エネルギーにすることで生命を維持しています。

微生物にとっての代表的な栄養源としては、ブドウ糖やアミノ酸で、人間も穀物などに含まれるデンプンを分解しブドウ糖を生成され、それを代謝することでエネルギーを得ています。

また、肉や牛乳などに含まれるたんぱく質は分解されアミノ酸になり、代謝に利用されています。

これら摂取された栄養素を分解する働きをしているのが酵素で、この酵素がないと栄養素を摂取してもそれをエネルギー源とすることができません。

酵素は、特殊なたんぱく質でできており、分解される物質があると作用し物質を分解したり合成したりするタンパク質です。

微生物もこれらの酵素があってこそ菌体内に入った栄養源を分解して代謝をすることができるのです。

この酵素の種類は1000種類が確認されており、現在その中の100種類が結晶として取り出されています。

酵母の発酵であるアルコール発酵では、ブドウ糖からアルコールを生成する代謝をこない、その過程で得たエネルギーにより生命を保っていますが、副産物であるアルコールは人間に利用されています。

つまり、発酵とは菌体内に存在する酵素の作用により、取り込んだ栄養源でエネルギーの摂取が行われ、その代謝の過程で代謝の副産物である発酵物が生産され、菌体外に排出され、菌にとっての廃棄物であるそれら生産物を人間が利用しているのです。