混合发酵与纯种发酵.docx

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1、混合发酵与纯种发酵是在发酵工艺演进中，由于中西方文化底蕴的不同，形成两种性质不同 的工艺路线。二者各有所长，各自适宜于不同质量要求的产品。在生产实践中必需正确区分, 假如不能选择与产品质量要求相适应的工艺，后果必定不良。20世纪30年月以来，我们国 家开头对传统白酒、黄酒、酱油、食醋等进行了讨论改进，虽然在增加产量、提高劳动生产 率和实现产业化等方面取得了肯定成果，但是产品质量都有所下降，秋曲酒不如大曲酒，液 态深层发酵醋不如固态醋，熟料曲黄酒不如生料曲黄酒，低盐固态发酵酱油不如传统发酵酱 油，这是不争的事实，究其缘由，主要是工艺路线错了。1、发酵工艺的萌芽与分化微生物引起的发酵现象自然存在，

2、人们在日常生活和生产实践中常常遇到，有不同的感性 熟悉。如水果、果汁久贮后会有酒味；用水调好的面团放置一段时间会膨胀发泡；牛奶放久 了会变酸等。在这些现象反复消失的过程中，人们渐渐学会在有效地掌握下进行酿酒，制作 面包、馒头和酸奶。人类最早的发酵产品是酒，人们把酿酒时气体外溢在液面上形成的沸腾 状态叫做“酵、用“发酵”表示酿酒的过程。在狩猎时代酿酒的原料只有野生的果实，到了农 耕时代主要用发芽的谷物酿酒。在饮食文化方面，中国注意多种风味的调和，早在2000多 年前吕氏春秋本味就有“甘而不浓、酸而不酷、咸而不减、辛而不烈、淡而不薄”等调 味方面的记载，至今中国的发酵调味品及一般调味料均比西方各国

3、多，我们国家食醋的固形 物，不挥发酸和氨基酸三项风味指标的含量均大大高于西方醋。为了改善酒的风味，我们国 家先民在长期的生产实践中，不断地追求探究最终制造了人工培育微生物，以制曲术为基础, 注意多种微生物协同作用的混合发酵工艺路线。明宋应星天工开物：“古代用曲造酒， 用薨造醴，后世厌醴味薄，渐渐失传，那么薨法亦亡。”扬曲弃薨是我们国家发酵工艺上的一 次飞跃，开创了人工培育微生物的历史。使参加发酵的微生物、酶系由少到多，代谢产物由 简洁到丰富，成品酒的风味由淡到醇厚。奠定了在常温下糖化、发酵混合进行的工艺路线。 并为后来食醋、酱、豉、酱油等的创造，制造了条件。2、中国古代的科技遗产齐民要术中记载

4、了 12种制曲法，23种制醋法，20多种酿酒法和多种酱、豉制作法。 书中虽然没有提出混合发酵一词，但是全部的产品都是多种微生混合发酵产生的。各种产品 都要制曲，各种制曲方法都是采用自然气温变化的规律，制造适合有关微生物长的养分、水 分、温度、湿度等条件，培育出酒曲、醋曲、酱曲、豉曲等不同的微生物群体。尽管限于当 时的技术条件，看不到微生物的个体形态，但能通过对微生物群体的观看，如“五色衣”、“黄 衣”、“醋衣”等来区分和掌握微生物的生长发育。从“衣生工“衣沉”来推断醋液发酵的程度。 在微生物史上首先提出醋酸菌是有生命的物质，这比欧洲关于醋酸菌是生物还是非生物的争 辩早1300年。书中：“作豉法

5、”、“作酱法”是把固态无盐发酵法，固态低盐发酵用于豆豉、 豆酱生产最早的记载，较之现代的固态无盐发酵和固态低盐发酵更具有优势。书中在酱醪中 添加黄蒸浸出液，和用曲的冷水浸出液酿酒，是世界上最早把酶制剂用于发酵生产的文献记 载。然而由于时代科技水平的局限，以及历史、熟悉等方面的缘由，我们国家传统发酵工艺 长期局限在感性熟悉和生产实践阶段，正所谓“虽市井工匠皆能精其术，而博学鸿儒不能明 其理。”迟滞了生产的进展。传统发酵工艺的真谛有待于我们去讨论开掘。3、混合发酵的特点3. 1多菌共生酶系互补混合发酵是以成分简单的谷物为原料，有多种微生物分泌的酶系参加，水解与发酵混合进 行，将原料成分转化成多种风

6、味和养分物质的过程。它适用于产品成分简单，风味要求高的 传统发酵食品，如酿造白酒、黄酒、食醋、酱油、豆酱、豆豉、腐乳等的生产。多种微生物、 酶系主要来源于制曲，其次是在开放发酵的条件下，由环境中进入。在制曲过程中，自然存 在的多种微生物，进入曲料中竞争生存，能适应制曲环境的保存下来，生长繁殖，积累了丰 富的代谢产物和种类繁多的酶系。成曲是以霉菌为主，兼有酵母和细菌共生的群体。菌株多、 酶系广，既是发酵的动力，还含有风味成分其及前体物质。在开放发酵条件下，大量的微生 物进入发酵醪（酷）中，适者生存，与曲中的微生物互生、交替、平衡、制约、酶系互补, 代谢产生多种风味和养分物质。如用谷物酿醋，霉菌分

7、泌的水解酶系催化产生化学反响，将 纤维素、淀粉、蛋白质、脂肪等水解生成代聚糖、可发酵糖、多肽、氨基酸、脂肪酸和甘油; 酵母把可发酵糖转化为酒精，同时伴生甘油、琥珀酸、乳酸、脂肪酸等；糖化未彻底的低聚 糖连续水解为可发酵糖。以醋酸菌为主的细菌类，分泌的氧化酶，氧化酒精生成醋酸，氧化 甘油、甘露醇等醇类生成二酮和果糖；氧化淀粉、葡萄糖生成葡萄糖酸、琥珀酸、苹果酸等 有机酸，随着酸、醇结合的酯化反响也在进行，发酵终了代谢产物丰富，产品风味醇香浓重, 其固形物、不挥发酸和氨基酸三项风味指标为世界食醋之冠。现代讨论试验证明，不同的微生物有不同的代谢途径，代谢产物各不相同。多种微生物协 同作用能优势互补，

8、相辅相成能起到单一菌株起不到的作用。3. 2省工节能，简化工艺设施，生化反响完善混合发酵是在常温条件下，水解、发酵不分阶段，混合进行，故能省工节能，简化工艺设 施，克服中间生成物浓度过大对生化反响的不良影响，最终生成物浓度较大。4、后来居上的纯种发酵纯种发酵是在成分单一的发酵基质中，仅接入一种微生物，通过对该微生物的培育，得到 纯度较高的单一性产物。如谷氨酸发酵，一般用淀粉水解为基质，谷氨酸杆菌为发酵菌种, 发酵结束后，发酵液主要成分是谷氨酸及少量的残糖、含氮物、无机盐、菌体及微量发酵副 产物。经过沉淀、分别、结晶，成品谷氨酸含量达99%o为使发酵顺当进行，必需保持发 酵的始终单菌纯种，要求人

9、工扩大的菌种不得被污染，一旦觉察其它菌株消失，便称之为发 酵事故。因而对发酵设施和环境要求较高，要有严格的灭菌措施和空气净化系统。纯种发酵使用单一的微生物，参加生化反响的酶系不多，代谢产物较少，适宜生产成分单 一，纯度较高，无风味要求的医药、化工产品，用于生产成分简单，风味要求高的发酵食品 那么不适宜。虽然纯种发酵最早用于啤酒生产，后来又广泛用于葡萄酒、食醋生产。但是啤酒 发酵，数千年来都以麦芽为糖化剂，参加发酵的微生物主要是酵母，它的风味物质主要来自 烘焙麦芽、酒花和酵母的代谢产物。改为纯种发酵后，只是用纯种酵母的代谢产物代替了野 生酵母的，对产品风味成分的转变甚微，简洁为消费者接受，葡萄酒

10、也是如此。同样，西方 的食醋品种主要是果汁醋、麦芽醋和酒精醋，原料成分比拟单一、代谢产物不多。日本酿醋 工艺最早源自我们国家，自明治维新后引进西方技术，产品以果汁醋、麦芽醋，酒精醋为主, 仅有少量的米醋。西方醋和日本醋中风味指标均低于中国醋，和液态深层发酵醋接近。所以 纯种发酵的液态深层发酵醋能在西方和日本快速进展。实践证明，纯种发酵应用于生产我们 国家成分简单、养分丰富、风味要求高的产品，质量都有所下降。5、纯种发酵在中国的实践我们国家应用纯种发酵技术改革传统发酵产品始于1930年。南京中心工业试验所从自然 曲中分别出纯种米曲霉制成酱油种曲。方心芳试验用纯种款曲代替大曲酿酒是在1932年。

11、我们国家的纯种曲和日本的不同，是由某一优良菌株制成的。它克服了自然曲的缺点，同 时也抛弃了它的优点。这种单菌曲的酶系较少，发酵代谢产物不多，产品风味要差些。有陈 弱声的诗为证：“纯菌代黄衣，自然 高效率。惋惜酱油香，难与古法匹。”包启安曾用纯粹 培育的米曲霉制曲，和自然曲分别制酱，在同样条件下进行自然 发酵，结果用自然曲制 成的酱风味，就优于纯米曲霉的。新中国成立后，人民生活水平空前提高，市场酱油、醋、酒等供求冲突突出。为了“进展生 产，保障供应”在“先普及后提高”的思想指导下，酿造行业中普遍推广了单菌纯种制曲；款 曲、酒母酿酒、酿醋；高温速酿的固态无盐、固态低盐酱油发酵法；以及液态法白酒，液

12、态 深层发酵等新技术。用单菌纯种曲酿酒、酿醋虽然曲中的菌株、酶系削减了，但在开放发酵 的条件下，环境中的大量微生物还能进入发酵醪（酷）中，仍保存着肯定的多菌（酶）混合 发酵的优势，产品中的风味成份和传统工艺的差距较小。而固态无盐、低盐酱油发酵法、液 态法白酒、液态深层发酵醋，都是高温水解，在高温条件下不仅微生物不能生长，适温较低 原酶系也简洁钝化失活。发酵代谢产物只能来自纯种制曲中的微生物分泌的酶系，产品成份 比拟单一。液态法白酒基本上是粗储液。液态深层发酵醋类似醋酸水溶液。高温速酿酱油那么 酶解蛋白质、淀粉的水溶液。与酸水解蛋白质调味液相比，具有氨基酸含量低、设施投资大、 生产周期长、生产本

13、钱高等多种劣势。虽然后来添加了低温后发酵，仅能补充局部呈味、生 香物质，总的代谢产物仍比传统工艺酱油少，风味仍旧达不到传统的水平。日本同行在品尝 了这种酱油后都怀疑，多少年后中国是否还会有真正意义上的酱油。我们国家工业微生物开拓者，纯种种曲创始人陈驹声教授在94岁高龄时说：“酱油酿造是一 种混合菌株发酵，现在虽然采纳纯粹培育的米曲霉和酵母，酿造时间大大缩短，但产品风味 与酱香终不如老法酱油，闻名微生物学家，当年纯种酒曲的试验人方心芳教授晚年也说:“现 在我们清晰地看到，有不少发酵食品用多菌种酿造，才能到达抱负的成就。”陈老，方老都 是我们国家微生物纯粹培育发酵的创始人和提倡者，他们积毕生科研实

14、践的阅历，熟悉到我 们国家传统发酵工艺的真谛是多菌混合发酵时，已是耋耋之年，想有所为已是力不从心，殷 切寄语于后来人。我们国家的传统发酵食品，都具有成份简单，风味要求高的特点。食醋初步检出有130多 种成份，酱油更为简单，现在的有300多种化合物。这些成份形成的机理及其掌握条件, 至今还不甚明白。不过我们知道，它们都是在酶催化下，产生的各种化学反响生成的酶对 底物有专一性，一种酶只能作用于一种物质，原料中多种物质的分解，产品中简单成份的合 成，需要有多种不同性能的酶系参加。在现在的技术条件下，众多的酶系还必需由多种菌株 产生。因此多菌（酶）发酵是生产传统发酵食品必需的客观条件。它不以人们的意志

15、为转移, 人们只能熟悉它、适应它。把纯种发酵用于生产传统发酵食品，必需使之具有多酶系的条件, 否那么后果不良。纯种发酵和混合发酵并没有不行逾越的鸿沟，日本的“复菌”种曲就是二者相结合的典范。 它既是纯种又有多酶，多种酶系来自多种纯粹培育的微生物。随着科学技术的进展，生物工 程和分子遗传学的深化讨论，通过对微生物遗传信息的重新设计，多种酶系将会来自单一的 菌，水解与发酵再也不分阶段进行。对提高产品质量，简化工艺和设施、省工节能，二者有 异曲同工之妙。所不同的是前者集多酶于一菌株，后者多种酶系来自多种菌株。如把高产酒 化酶、酯化酶酵母的DNA提出。重组到酱油用米曲霉细胞中，得到的转基因米曲霉，基本 上可以满意酱油酿造所需的多种酶系。用它培育成的液体曲、酶制剂、固定化细胞酿造酱油, 将不会呈现代谢产物少，风味差的缺点，实现酱油生产的管道化、自动化、向着规模化、工 业化方面进展。