谷物的制备
下面让我们来看看谷类作物的准备工作。史前对小麦、大米、玉米、大麦、小米和黑麦的驯化,是人类最辉煌的成就之一。这些被种植种系的繁殖策略已经被人工选择所改变,结出的谷粒更加容易被人类采集——跟我们喂养的牛或羊不同,我们不具备反刍消化的生物学优势,因此使用草本植物对我们来说是一种挑战,而上述作物便是我们针对这一挑战找到的解决方案。
玉米可以直接留在穗轴上烹制并食用[4] ,大米去壳后经过简单的煮或者蒸后,也可食用。但是和很多种植的水果和蔬菜不同,大部分谷类作物坚硬的小小谷粒不能整粒进肚:它们在被食用之前必须经过技术上的准备。
谷粒必须被碎成细粉,也就是面粉。最简单的方法是把一捧谷粒放在地面上一块光滑平坦的石头上,弯下身去利用身体的重量,用一块手磨石进行碾磨。但这是个劳累筋骨而且极其费事的工作:一种更为有效的系统是把谷粒放在两个短粗的圆柱体石头或者铁盘之间碾磨,谷粒通过中心的孔送入(英语短语adding grist to the mill,意思是“获利、赚钱”,其字面意义是“把谷物送进磨粉机”,这也是一个源自古代农业的日常短语)。上面磨石的重量提供了压碎所需的压力,而它的旋转把面粉推向外缘以便收集。以这种方式,磨石成为人类臼齿的技术扩展,通过碾磨把坚硬的食物变得更容易消化。你可以套上一头大牲口,让它来推动这缓慢的旋转,减轻你手工劳动的强度,甚至将水能或者风能驾驭成更加理想的代劳者(我们将在“为民供能”一章探讨如何做到)。但即便如此,粉碎掉一季的谷物也会成为恢复中的社会的一大能量消耗。
食用面粉的方法中,最简单但也最不可口的是,将它与少量水混合成浓稠的粥。但是有一种制作工艺做出的食物更加可口,样式千变万化,而且富含淀粉,所需要的仅仅是多做一点准备工作。干粮本质上不过是把稀糊烹熟而已,但是作为一种摄取营养的有效途径,从其诞生之日起便一直是文明的基石。基本配方简单到可笑:把一些草种磨碎撒入面粉,加水和成松软的面团,然后擀平慢慢烹制,哪怕是在被火烧热的石头上也可以做到。这样做出的是未发酵的饼,直到今天也还是非常普遍,其形式包括薄煎饼、馕、玉米粉圆饼、阿拉伯大饼和皮塔饼。
不过在西方世界,人们最熟悉的一种干粮是发面面包,这需要另外一种原料。酵母是一种微生物,这是一种单细胞真菌,与腐烂的树干上生出的伞菌关系较近。在被用于面团的发酵时,它排放出二氧化碳,在面团中形成气泡,从而使最终生产出的面包轻盈而松软。酵母中的一个种类叫酿酒酵母,在今天几乎被用来生产所有的发酵面包。这种微生物以其自己的方式辛勤工作,就像是牛或马一样,对人类生活起到了不可替代的作用。如果你能够想起来,在其遗失在灾难造成的混乱中之前,抢救出一批引酵用的起子,便会赢得很大的方便。你可以在超级市场中找到风干后装在小袋里的酵母,但是它们不可能一直保持着活性。不过如果你不得不从零开始分离出这种用于制作面包的微生物,又该如何做呢?
和其他发酵细菌一样,用于面团发酵的酵母菌天然存在于谷物中,因此也存在于磨出的面粉里。诀窍在于将这些有益微生物从其他所有可能有害的微生物当中分离出来:你需要扮演一位原始微生物学家的角色,创造一个有利于我们需要的微生物的选择过程。以下操作指南将引导你如何分离出用于烘烤酸面包的正确微生物。第一块这种面包于大约三千五百年前在古埃及被烘烤出炉,至今在手工面包师当中仍然非常流行。
在一杯面粉(全谷面粉最适于这一初始过程)中加入半杯至三分之二杯水,加盖后静置在温暖的地方。十二小时之后查看有无发酵的迹象,比如出现泡沫。如果没有出现,搅拌后再等待半天。出现发酵迹象后,抛掉一半的培养基,加入以同样比例混合的新鲜面粉和水,每天进行两次这种替换工作。这能为菌落提供更多用于繁殖的营养,并不断倍增用来扩展的空间。大约一周之后,当你的培养基散发着正常的气味而且每次补给之后都能够稳定增长发泡,就好像一只靠着你留在碗里的食物便能够茁壮成长的微生物宠物,你就可以取出一些面团用于烤制面包了。
通过执行这一迭代过程,你实际上创造了一个初级的微生物选择协定:只选择那些能够依靠面粉里的淀粉生长,而且在20~30℃时增殖速率最快的野生菌种。最终得到的面团并非仅有一种分离产物的纯种培养基,而是由乳酸杆菌属构成的平稳群落,能够分解谷物中储备能量和营养的复杂分子,酵母菌则依靠乳酸杆菌的副产品生存,并释放出二氧化碳令面包发酵。这种不同物种间互利互惠的紧密关联叫作共生,是生物界的寻常现象:从豆科植物根部寄生的固氮细菌,到我们肠道中帮助消化的细菌。乳酸菌另外还会排放乳酸(就像在酸奶的制作过程中一样),不仅令这种面包有一种可口的酸味,同时也防止了其他微生物繁殖,使整个共生面团群落非常稳定而且能够有效防御外来入侵。
然而,并非所有面粉都适于制作发面面包,因为这需要谷蛋白来形成有韧性的团块,才能够禁锢住酵母菌生长时呼出的二氧化碳气泡。小麦含有大量的谷蛋白,所以能够做出极其轻盈的面包,而大麦面粉中几乎没有谷蛋白。不过,大麦有一种远比日常面包更加令人开心的应用。
在氧气充足的环境中——比如面团里——生长的酵母菌可以将其食物的分子一直分解成二氧化碳(就和人类的新陈代谢一样)。但是在隔绝氧气的条件下培植时,酵母菌只能部分地分解糖,将乙醇(酒精)作为废物排放出来:这就是酿造的本质。自从被发现以来,酒精就一直在为贪杯者的寻欢作乐助兴,但是它还有无数其他的用途,非常值得为了重建文明的目标而进行提纯。浓缩酒精是一种有价值的清洁燃料(可用于酒精灯和生物燃料汽车)、防腐剂和消毒剂。它还是一种多用途溶剂,能够溶解多种不溶于水的化合物,这种性质可以用来从植物中提取化学成分来制作香料,或者制备医用酊剂。酒精暴露于空气中一段时间就会泛酸,任何一位喝葡萄酒的人都会在一瓶酒打开几天之后见识到这个现象。新的细菌在酒精中落户,把乙醇转变为乙酸:食醋通常便是5%到10%的乙酸水溶液,进一步浓缩后可用于泡制。
和面团中的混合微生物群落不同,用于酿造的纯酵母菌菌落本身无法分解谷物中复杂的淀粉分子,因此淀粉必须先被转化成可发酵的糖。淀粉的生物学功能是为幼苗提供营养,直到幼苗长出自己的叶子,同时谷物自身分解淀粉的机制由此被激活。大麦粒(或者任何其他一种谷物)被浸在水中,在温暖潮湿的室内放置一周,促使其发芽,这样淀粉就会被分解成可发酵的糖(淀粉分子就是糖分子连接而成的长链)。接下来它们会被晒干,或者是在烧窑中接受一定程度的烘烤——为的是令最终的酿造产品有不同的颜色和风味。这些麦芽被捣碎后与热水混合,使所有的糖溶解到水里,然后过滤生成甜味的麦芽汁。麦芽汁先被熬干一些水分以便浓缩糖分,同时熬制也起到了杀毒的作用,为之后添加需要的发酵微生物提供一个干净的环境。最后,待麦芽汁冷却,加入之前酿造过程产生的酵母,发酵一个星期左右。
为了给子孙后代留下一些这种有用的真菌,啤酒将成为一种极为有用之物,应该在灾难之后尽快从超市中回收,因为其底部会沉淀出活体酵母菌。不过适用于酿造的酵母菌在环境中也是存在的,可以用与前述类似的选择技术分离出来。事实上,当今用于商业面包制作的纯酵母菌都源自啤酒发酵槽里的泡沫,用将在“医药”一章中描述的琼脂盘和显微镜这两种微生物学工具分离出来。所以下一次当你饮至微醺,记得你的脑已经受到了单细胞真菌排泄物的轻微毒害和损伤。干杯哦!
基本上,任何一种糖源(或者由淀粉分解而成的糖)都可以发酵成酒精产品:蜜、葡萄、谷物、苹果和大米能分别制造出蜜酒、葡萄酒、啤酒、苹果酒和米酒。但是不管来源是什么,发酵而来的酒精都只能到达大约12%的浓度,再高的话,酵母菌细胞就会被它们自己的乙醇排泄物毒死。把乙醇同水以及污浊的酵素中任何其他物质分离开,从而把酒精提纯到更高浓度的过程,叫作蒸馏,是另外一项着实很古老的技术。
就像把盐从盐水中提取出来一样,把酒精从多水的发酵产物中分离出来也是利用了两种化合物的不同性质——乙醇的沸点要比水低。最简单的蒸馏器并不需要比蒙古游牧民制酒时所用的更加复杂。一碗发酵过的麦芽浆放在火上,一个用来收集的容器搁在碗上方的一个架子上,然后一个装满冷水的尖底罐放在最上方,最后在整套器具上方盖上一个罩子。火加热麦芽浆,乙醇先蒸发出来,蒸气在水罐底部凝结,流下来滴到中间的收集容器中。现代实验室也无非是用精致的玻璃器皿复制了这套基本设置,只不过有一个温度计确保从麦芽浆蒸出的气体不会超过78℃(乙醇的沸点),加热装置则是气门可调节的气灯。这个过程的效率可以通过使用分馏柱而得到提高。分馏柱是一个内部堆满了玻璃珠的竖直圆柱体容器,来自麦芽浆的蒸气会在玻璃珠上重复地凝结、再蒸发,每一次都进一步提高酒精相对于水的浓度,直到最后带水冷套的冷凝器收集馏出液。
本书评论