清代天文学家李锐......
元旦佳节你能吃到的各种糖和各种酒，都有他的一份功劳
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2024-11-12 00:12:25 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们
虽然人类在几千年前就会酿酒，但真正研究酿酒的生物学原理及发酵等相关理论却只有两百年历史。
最初，西方科学家认为发酵只能在活细胞里完成，发酵作用不过是一种微观的生命现象。然而，一位农民的儿子经过潜心研究，发现即使没有活细胞，发酵也能进行。
一石激起千层浪，他的研究推动了发酵生理学、酶化学及微生物学的发展，他也因此获得诺贝尔化学奖。
农家子弟跟名师
1893年冬季的一天，德国慕尼黑大学化学教授阿道夫·冯·贝耶尔在实验室里收到一份助手寄来的报告。助手在报告中说，他研究发酵多年却没有突破，近期将另找实验室，沿着前辈巴斯德的足迹，继续研究酵素，此后对贝耶尔老师的支持工作会减少，希望老师理解。开明的贝耶尔几乎没作考虑就在报告上签字，并让人尽快转交给对方。他很了解这位勤奋的学生兼助手。
获得1904年度诺贝尔化学奖的冯·贝耶尔（来源：化学双月刊网）
学生兼助手名叫爱德华·比希纳，出身世代农家。德国当时农业比较发达，小比希纳几乎没吃过多少苦，也受到良好的基础教育。开明的父亲见小比希纳成绩名列前茅，更加愿意支持儿子上学。
1884年，24岁的比希纳考入慕尼黑大学，师从对有机染料和芳香族化合物研究极深的贝耶尔教授。后来，他到纽伦堡大学进修，师从化学家埃米尔·菲舍尔教授，并发表论文《氧对发酵的影响》。他之所以写这篇论文，是因为“发酵”是当时化学界的新生事物，研究者甚多。没有想到，他此后竟潜心研究这东西很多年，并因此功成名就。
在慕尼黑大学获得博士学位后，比希纳被校方指定为贝耶尔教授的助手，协助老师进行化学理论研究、化学实验等工作。比希纳工作兢兢业业，时不时会提出自己的独到见解。勤快听话且有想法的学生哪个老师都喜欢，贝耶尔教授也不例外。所以当比希纳提出研究酶素的请求后，他毫不犹豫地答应了。
其实贝耶尔还有层想法，就是希望年轻的比希纳去“啃啃”酶素这块硬骨头，毕竟当时研究的人虽多，但没人取得突破性进展。
潜心研究破桎梏
准确地说，比希纳之前，西方科学家研究发酵理论已有半个多世纪。1836年，德国动物学家施旺发现人体的胃腺里有种物质可以分解食物。他通过实验提取出该物质，后人称为蛋白酶。这是人类首次从动物体内提取出酶。西方科学家纷纷投入到酶研究的队伍。研究对象里，最受关注的是引起面包和酒精发酵的酵母。
益生酶，酶的一种（来源：健康科学网）
20年后的1857年，法国科学家巴斯德在实验中发现，酵母可以把蔗糖转化为二氧化碳和酒精，他把这种具有催化能力的物质叫做酵素。他在实验中发现，当酵素被辗碎后就会失去催化能力，所以得出一个结论：酵素只能在活细胞里发挥生物作用。他进一步指出，新陈代谢是生命的特有现象，只能在活细胞里完成。这就是当时著名的“活力论”。
巴斯德是当时的科学权威，他的论述自然很少有人反对。比希纳觉得自己应该沉下心来研究巴斯德的实验，这样才有发言权。
提出“活力论”的微生物学之父巴斯德（来源：生物科学网）
他做了一个又一个关于酵素的实验，但都没有什么新发现。一次老友聚会，一位做生意的朋友说自己酿的浓蔗糖溶液总是变质，头痛得很，问比希纳有没有科学办法可以解决这个问题。
比希纳答应试试。回到实验室后，他先采用物理方法制备出酵母的榨出液，结果发现此液引起蔗糖的加速发酵。这让他哭笑不得：蔗糖发酵和变质不是差不多吗？自己的实验岂非白做了？
感叹没多久，比希纳猛然发现一个问题：用机器制作的酵母榨出液里已经没有活细胞，那是什么东西让蔗糖发酵的呢？难道这也是酵母的功劳？如此这般，岂非与巴斯德的“活力论”相悖吗？
新发现让比希纳感到无比兴奋。为了证明自己的设想，他先制作出一种含有活酵母细胞的溶液，再用乙醇和丙酮杀死活酵母细胞，从而得到新的溶液。他把新的溶液注入蔗糖里，结果蔗糖同样很快就发酵了。多次试验后，比希纳得到的结果保持一致。
1897年冬，也就是向贝耶尔教授提出独立研究酵素的第4个年头，比希纳公开发表了一篇名叫《无细胞的发酵》的论文。这篇论文里，他详细介绍了自己所做关于蔗糖发酵的实验，把类似催化蔗糖发酵的物质称为“酿酵”，并指出“发酵作用并非生命现象，“活力论”值得商榷，至此，“活力论”已经在科学上站不住脚了。
无细胞发酵的示意图（来源：生物科学网）
事实胜于雄辩，《无细胞的发酵》一文迅速在学术界引起轰动。至此，科学家们研究酶及发酵有了新方向：无细胞发酵。比希纳的发现，不但打破了“活力论”的桎梏，为糖酵解等高级理论研究奠定了基础。甚至很多人认为，无细胞发酵的理论，推动了酶本质的研究，推开了酶化学研究的大门，开创了微生物生化研究的新篇章。
无细胞发酵理论最大的贡献，莫过于制糖和酿酒。可以这么讲，我们现在能吃到各种各样的糖，喝上各种各样的酒，里面都有比希纳的一份功劳。
由于在无细胞发酵理论方面的出色研究，比希纳获得了1907年的诺贝尔化学奖。此后，陆续有多位研究酶化学的科学家获得诺贝尔化学奖。这位德国农民的儿子，最终用行动向世界证明了茅以升说的那名名言：“对于搞科学的人来说，勤奋就是成功之母。”
比希纳的诺贝尔奖照片及成果(来源：生物科学网)
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原文题：《现在你能吃到各种糖，喝上各种酒，都有他的一份功劳》
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