はじめに
「失敗は成功のもと」——この言葉は、発酵食品作りにも当てはまります。味噌がすっぱくなりすぎた、糠床が臭くなった、パンが膨らまなかった——こうした失敗は、誰もが経験するものです。しかし、失敗の背後には、微生物の生態と発酵のメカニズムが隠されています。
この記事では、発酵の失敗例を通して、微生物の科学を深掘りします。失敗を「学びの機会」として捉え、発酵の奥深さを理解しましょう。
発酵とは何か？
微生物の代謝活動
発酵とは、微生物（細菌、酵母、カビなど）が有機物（糖、タンパク質、脂肪など）を分解し、エネルギーを得る代謝活動です。この過程で、様々な化合物が生成され、食品に独特の風味、香り、食感を与えます。
ヨーグルトの発酵科学で解説している通り、乳酸菌は乳糖を分解して乳酸を生成します。研究室では得意なのに、パン作りでは失敗？酵母の不思議で解説している通り、酵母は糖を分解してアルコールと二酸化炭素を生成します。
有用な発酵と有害な腐敗の違い
発酵と腐敗は、どちらも微生物による有機物の分解ですが、人間にとって有益かどうかで区別されます。
発酵：
•人間にとって有益な微生物（乳酸菌、酵母、麹カビなど）による分解
•食品に良い風味、香り、栄養を与える
•例：味噌、ヨーグルト、パン、チーズ
腐敗：
•人間にとって有害な微生物（腐敗菌、病原菌など）による分解
•食品に不快な臭い、味、有害物質を生成
•例：腐った肉、腐った野菜
発酵と腐敗の境界線は、微生物の種類と環境によって決まります。適切な環境を整えることで、有用な微生物を優勢にし、有害な微生物を抑制することができます。
失敗例1：すっぱくなりすぎた
症状
•味噌、糠床、パンが酸っぱい味がする
•酸味が強すぎて食べにくい
原因：乳酸菌の過剰発酵
乳酸菌は、糖を分解して乳酸を生成します。乳酸は酸っぱい味の原因です。乳酸菌が過剰に増殖すると、乳酸が蓄積し、食品が酸っぱくなります。
乳酸菌の増殖条件
•温度：20〜40℃が最適
•pH：酸性環境を好む（pH 4〜6）
•酸素：嫌気性（酸素がない環境）で増殖
•栄養：糖、タンパク質
pHの変化と微生物の活動
発酵が進むにつれて、乳酸が蓄積し、pHが下がります（酸性になります）。pHが下がると、乳酸菌の活動は抑制されますが、酸性環境を好む他の微生物（酢酸菌など）が増殖する可能性があります。
キムチの発酵科学で解説している通り、キムチの発酵では、乳酸菌のリレーが起こります。初期はLeuconostoc mesenteroides が優勢ですが、pHが下がるとLactobacillus plantarum が優勢になります。
科学的な対処法
1.塩を追加する：塩は乳酸菌の活動を抑制します。塩分濃度を上げることで、乳酸菌の増殖を遅らせることができます。
2.冷蔵保存に切り替える：低温（5〜10℃）では、乳酸菌の活動が鈍くなります。冷蔵保存に切り替えることで、発酵を遅らせることができます。
3.足し糠や足し麹をする：新しい糠や麹を追加することで、乳酸菌の濃度を薄め、微生物のバランスを整えることができます。
4.pHを測定する：pH試験紙やpHメーターを使って、pHを測定します。pH 4以下になると、かなり酸っぱくなっています。
予防策
•温度管理：発酵温度を低めに保つ（15〜20℃）
•塩分濃度：レシピ通りの塩分濃度を守る
•定期的な観察：発酵の進行を定期的に確認し、早めに対処する
失敗例2：カビが生えた
症状
•味噌、糠床、チーズの表面にカビが生える
•白い膜、黒い斑点、緑のカビなど
原因：カビの生育条件
カビは真菌の一種で、胞子を飛ばして増殖します。カビが繁殖するには、以下の条件が必要です。
カビの生育条件
•温度：20〜30℃が最適
•湿度：60%以上
•酸素：好気性（酸素がある環境）で増殖
•栄養：糖、タンパク質、脂肪
好気性と嫌気性の違い
微生物は、酸素の有無によって、好気性と嫌気性に分類されます。
好気性微生物：
•酸素が必要
•例：カビ、酵母（一部）、好気性細菌
嫌気性微生物：
•酸素が不要、または酸素があると増殖できない
•例：乳酸菌、酪酸菌、嫌気性細菌
カビは好気性なので、表面（空気と接触する部分）に生えやすくなります。一方、乳酸菌は嫌気性なので、内部（空気と接触しない部分）で増殖します。
糠床の微生物生態系で解説している通り、糠床の表層には酵母、中層には乳酸菌、深層には酪酸菌が分布します。これは、酸素の有無によって微生物の分布が決まるためです。
科学的な対処法
1.カビの部分を取り除く：カビの部分とその周辺（半径5cm程度）を深く取り除きます。カビの菌糸は内部まで伸びている可能性があるためです。
2.表面に塩を振る：塩はカビの繁殖を抑制します。表面に塩を薄く振ることで、カビの再発を防ぎます。
3.ラップで密着させる：空気との接触を減らすことで、好気性のカビの繁殖を抑制します。
4.冷蔵保存に切り替える：低温では、カビの繁殖が遅くなります。
5.毎日かき混ぜる（糠床の場合）：糠床全体に酸素を供給することで、表層の酵母を活性化させ、カビの繁殖を抑制します。
予防策
•清潔な環境：道具や手を清潔に保ち、雑菌の混入を防ぐ
•密閉保存：空気との接触を減らす
•冷蔵保存：低温でカビの繁殖を抑える
•塩分濃度を保つ：塩がカビを抑制する
詳しくは、発酵食品に生えるカビの見分け方をご覧ください。
失敗例3：臭いがきつい
症状
•糠床、味噌から不快な臭いがする
•アンモニア臭、腐敗臭、酪酸臭など
原因：酪酸菌や酢酸菌の増殖
不快な臭いは、酪酸菌や酢酸菌などの微生物が生成する化合物によるものです。
酪酸菌
酪酸菌（Clostridium属など）は、嫌気性の細菌で、糖やタンパク質を分解して酪酸を生成します。酪酸は、バターのような臭いから、腐敗臭まで様々な臭いを発します。
酪酸菌は、酸素がない環境（糠床の底部など）で増殖します。
酢酸菌
酢酸菌（Acetobacter属など）は、好気性の細菌で、アルコールを分解して酢酸を生成します。酢酸は、酢のような刺激臭を発します。
酢酸菌は、酸素がある環境（表面など）で増殖します。
微生物のバランスが崩れる原因
発酵食品は、複数の微生物が共生する生態系です。適切な環境では、有用な微生物（乳酸菌、酵母など）が優勢になり、有害な微生物（酪酸菌、酢酸菌など）は抑制されます。
しかし、以下の原因で微生物のバランスが崩れると、有害な微生物が増殖します。
1.かき混ぜ不足（糠床の場合）：底部に酸素が供給されず、酪酸菌が増殖
2.塩分不足：塩が不足すると、有害な微生物が増殖しやすくなる
3.温度が高い：高温では、有害な微生物が増殖しやすくなる
4.野菜を漬けすぎる（糠床の場合）：野菜のタンパク質が分解され、アンモニアが発生
麹（こうじ）の科学で解説している通り、麹は酵素を生成し、タンパク質を分解します。しかし、分解が進みすぎると、アンモニアが発生し、不快な臭いの原因になります。
科学的な対処法
1.糠床全体をよくかき混ぜる：酸素を供給し、酪酸菌の増殖を抑制します。
2.臭いの強い部分を取り除く：酪酸菌が多い部分を取り除きます。
3.足し糠をする：新しい糠を追加し、微生物のバランスを整えます。
4.塩を追加する：塩が有害な微生物の増殖を抑制します。
5.冷蔵保存に切り替える：低温で微生物の活動を抑えます。
予防策
•毎日かき混ぜる（糠床の場合）
•塩分濃度を保つ
•野菜を漬けすぎない
•冷蔵保存
失敗例4：固まらない・膨らまない
症状
•ヨーグルトが固まらない
•パンが膨らまない
原因：微生物の活性不足
発酵食品の製造には、微生物の活性が不可欠です。微生物の活性が不足すると、発酵が進まず、固まらない・膨らまないという失敗が起こります。
温度と微生物の増殖速度
微生物の増殖速度は、温度に大きく依存します。
•低温（5〜15℃）：微生物の活動が鈍くなる
•最適温度（20〜40℃）：微生物が最も活発に増殖する
•高温（50℃以上）：微生物が死滅する
ヨーグルトの発酵科学で解説している通り、ヨーグルトの発酵には、40〜45℃が最適です。温度が低すぎると、乳酸菌の活動が鈍くなり、固まりません。
パン酵母の種類と使い分けで解説している通り、パン酵母の発酵には、25〜30℃が最適です。温度が低すぎると、酵母の活動が鈍くなり、膨らみません。
微生物の死滅
高温（50℃以上）では、微生物のタンパク質が変性し、死滅します。ドライイーストを熱湯で戻すと、酵母が死滅し、パンが膨らまなくなります。
科学的な対処法
1.温度を最適範囲に保つ：
•ヨーグルト：40〜45℃
•パン：25〜30℃
2.発酵時間を延長する：温度が低い場合は、発酵時間を延長します。
3.新しい種菌を使う：古い種菌は活性が低下している可能性があります。
4.温度計を使う：温度を正確に測定します。
予防策
•温度管理を徹底する
•新鮮な種菌を使う
•ドライイーストは冷蔵保存する
•熱湯を使わない
失敗を防ぐための微生物学の基礎
1. 温度と微生物の増殖速度
微生物の増殖速度は、温度に大きく依存します。各微生物には最適温度があり、その温度で最も活発に増殖します。
| 微生物 | 最適温度 | 発酵食品 |
| 乳酸菌 | 30〜40℃ | ヨーグルト、キムチ、糠床 |
| 酵母 | 25〜30℃ | パン、ビール、ワイン |
| 麹カビ | 30〜35℃ | 味噌、醤油、日本酒 |
| 納豆菌 | 40〜45℃ | 納豆 |
2. pHと微生物の活動
pHは、微生物の活動に大きく影響します。
•中性（pH 7）：多くの微生物が活動できる
•酸性（pH 4〜6）：乳酸菌、酵母が優勢
•アルカリ性（pH 8以上）：納豆菌が優勢
発酵が進むと、乳酸や酢酸が蓄積し、pHが下がります（酸性になります）。pHが下がると、乳酸菌や酵母が優勢になり、有害な微生物が抑制されます。
納豆の驚くべき健康効果で解説している通り、納豆はアルカリ性発酵です。納豆菌はタンパク質を分解してアンモニアを生成し、pHを上げます。
3. 塩分濃度と浸透圧
塩は、微生物の活動を調整する重要な要素です。塩分濃度が高いと、浸透圧によって微生物の細胞から水分が奪われ、増殖が抑制されます。
•低塩分（3%以下）：多くの微生物が増殖できる
•中塩分（5〜10%）：乳酸菌、酵母が優勢
•高塩分（15%以上）：ほとんどの微生物が増殖できない
味噌の作り方で解説している通り、味噌の塩分濃度は10〜13%です。この塩分濃度では、乳酸菌や酵母は増殖できますが、有害な微生物は抑制されます。
4. 酸素の有無と微生物の種類
微生物は、酸素の有無によって、好気性と嫌気性に分類されます。
•好気性：カビ、酵母（一部）、酢酸菌
•嫌気性：乳酸菌、酪酸菌
発酵食品の製造では、酸素の有無をコントロールすることで、目的の微生物を優勢にすることができます。
失敗は学びのチャンス
研究者の視点から見た発酵の失敗
私は博士課程で酵母を研究していましたが、実験室でも失敗は日常茶飯事でした。培養液のpHが変わって酵母が死滅したり、雑菌が混入して実験がやり直しになったり——こうした失敗から、微生物の生態と環境の重要性を学びました。
家庭での発酵食品作りも同じです。失敗は、微生物の生態を理解する絶好の機会です。「なぜすっぱくなったのか？」「なぜカビが生えたのか？」と考えることで、発酵のメカニズムが見えてきます。
失敗から得られる知見
失敗から得られる知見は、成功からは得られません。
•すっぱくなりすぎた → 乳酸菌の過剰発酵を理解
•カビが生えた → 好気性と嫌気性の違いを理解
•臭いがきつい → 微生物のバランスの重要性を理解
•固まらない・膨らまない → 温度管理の重要性を理解
失敗を恐れずに、トラブルを「学びの機会」として捉えましょう。
まとめ
発酵の失敗には、必ず科学的な原因があります。そして、その原因を理解すれば、対処法も見えてきます。
すっぱくなりすぎた → 乳酸菌の過剰発酵 → 塩を追加、冷蔵保存
カビが生えた → 好気性カビの繁殖 → 密閉保存、冷蔵保存
臭いがきつい → 酪酸菌の増殖 → かき混ぜる、塩を追加
固まらない・膨らまない → 微生物の活性不足 → 温度管理、新しい種菌
失敗を「学びの機会」として捉え、微生物の科学を理解することで、発酵食品作りがより楽しく、より深いものになります。
関連記事
•キムチの発酵科学：乳酸発酵が生み出す健康効果と美味しさの秘密
•発酵食品のトラブルシューティング完全ガイド：失敗の原因と科学的対処法
•発酵食品に生えるカビの見分け方：食べられるカビと危険なカビの科学的判断法
参考文献
•小泉武夫『発酵食品学』講談社
•Steinkraus, K. H. (1996). “Handbook of Indigenous Fermented Foods.” CRC Press.
•日本食品微生物学会
