发酵工程论文
发酵工程是利用工业微生物的特定性状和功能，通过发酵过程来生产目的产物或将生物直接用于工业化生产的技术体系，是建立在发酵工业基础上，与化学工程紧密结合的一门学科，现在是我为您整理的发酵工程论文，希望对您有所帮助。
从多年发酵工程课程的讲授以及国内大部分高校发酵工程课程的讲授内容来看，发酵工程授课案例主要涉及到抗生素、氨基酸、柠檬酸等好氧发酵工艺及发酵机制，以及酒精、酿造酒、乳酸等厌氧发酵机制及工艺，很少涉及到基因工程产品如EGF、EPO、重组人乙肝疫苗等的发酵机制和工艺。生物技术药物已广泛用于治疗癌症、艾滋病、贫血、发育不良、糖尿病、心力衰竭、血友病、囊性纤维变性和一些罕见的遗传疾病[6]。目前我国从事生物技术药物产业研究与开发人数仅相当于美国的1/4，从事生物医药产品研究与开发的人才更是严重不足，已成为制约我国生物医药产业发展的瓶颈。这就要求我们编制、修订教学大纲时，在保留典型的传统菌的好氧发酵和厌氧发酵案例基础上，着重引入基因工程菌制药的发酵工艺，扩展学生的知识面，为他们将来到制药企业就业奠定良好基础。
1选取合适的教材
发酵工程优秀教材很多，像《微生物工程工艺原理》、《微生物工程》、《发酵工艺原理与技术》、《生物工艺学》、《现代工业发酵调控学》、《发酵工艺学》等，我们在前些年的教学过程中也选用了多个版本的《微生物工程》，结合我校生物技术专业学生的知识体系和培养方向，目前我们选用全国高等学校发酵工程专用教材、教育部普通高等教育“十一五”国家级规划教材华南理工大学姚汝华教授编写的《微生物工程工艺原理》，此书按照发酵工艺操作单元的先后顺序排布各章，脉络清晰，系统性好，该书在难易程度上很适合我们的学生，但是该书侧重于发酵机制的讲授，发酵工艺和设备没有涉及。因此，在前期教学积累的基础上，我们授课团队正在努力编写一本适合于我们自己的教材，增添发酵工艺及设备，以及基因工程产品的发酵工艺。同时为提高学习的广度和深度，为学生推荐了《发酵工艺原理》、《发酵设备》、《发酵工程实验技术》等参考书。
2开展发酵工程实验，提高学生综合素质
发酵工程是利用工业微生物的特定性状和功能，通过发酵过程来生产目的产物或将生物直接用于工业化生产的技术体系，是建立在发酵工业基础上，与化学工程紧密结合的一门学科，它是连接生命科学研究与应用的桥梁[7]。在基因工程和细胞工程的应用中，要想把定向改造的物种转化成产品，也需用到发酵工程技术。发酵工程实验开展的场所是发酵罐，这是发酵工业独有的特点，同时有一套严密的工艺流程让发酵原料通过菌种吸收转化成我们所需要的发酵产品，发酵周期长，步骤繁多。通过发酵工程实验课程的学习，培养学生实际动手操作能力，让学生亲自动手操作发酵罐，开展发酵罐空消和实消操作，以及常规发酵产品如酒精、柠檬酸、青霉素的发酵，使学生真正的达到学以致用，同时又锻炼了学生的自主性、创作性和责任心。师范院校的理科学生，普遍缺乏工艺概念，但他们又非常渴望了解真正的生产过程。我们针对发酵工程的主要内容，组织学生到啤酒厂、白酒厂、制药企业开展生产实习，使学生亲自到白酒、啤酒和药物的生产线上了解工艺流程，切切实实的把课堂上学到的理论知识与生产工艺联系起来，学生反映收获很大。总之，发酵工程实验集成度较高，牵涉到生物化学、微生物学、分析化学、有机化学、发酵工艺学、化学原理等学科的实验内容，有别于普通实验课程的是工厂生产实习，真正做到理论实践相结合，最终达到学以致用的培养目的。
3改进教学方法，切实提高学生创新能力
教学方法的改革，首先取决于教师本身的学术水平和综合素质的提高，教学方法改革服从人才素质培养，以大面积提高教学质量为目标，和教学内容的改革密不可分。生动、丰富的教材，有价值的有说服力的'理论，以培养学生学习和实践的态度、思维以及能力的开放式教学，无疑会激发学生的学习兴趣。从某种意义上说教学的目的是教会学生“学会学习”，“授人以鱼，不如授人以渔”。
3.1案例教学
发酵工程是一门实验实践极强的学科，知识的归纳和总结是建立于具体的发酵机制和工艺案例的基础上。在授课过程中，典型的案例不仅使课堂生动形象，而且使学生容易理解和记忆，触类旁通，达到知识迁移的目的。例如在讲青霉素的发酵这部分内容时，通过详细讲解青霉素的发现，引出伟大的科学家弗莱明，进而讲解青霉素发酵的发酵机制、过程控制、提取及纯化相关内容，学生被激起兴趣，学起来也容易接受。学习之后，可以引导学生进行讨论，如抗生素的种类、我们生小病的时候用到了哪些抗生素、抗生素对能治疗那些疾病、滥用抗生素有何危害等等问题，使学生从思想上真正理解“抗生素是一把双刃剑”，从而在以后的生活中学以致用，进而影响身边的人及下一代合理利用抗生素，为社会进步做出贡献。
3.2启发、讨论式教学
讲课的过程中首先讲授难点、重点，善于提出问题，让学生跟着老师的思路走，随着一个又一个的问题启发学生思考、归纳、总结。比如在讲授发酵过程的控制这部分内容开始时，引入酸奶的发酵。酸奶在生活中很普遍，同学们也不陌生，有的同学家做过酸奶，因此对酸奶的发酵还有一点常识，接受起来更容易一些。首先提出问题，酸奶发酵的原料和菌种从哪里来？酸奶发酵是好氧发酵还是厌氧发酵？发酵多长时间合适，夏天和冬天发酵时间一样吗？通过这些问题，启发学生思考讨论，最终引出酸奶的发酵工艺及注意事项，随后在实验课时让每位同学亲自动手做一款自己喜欢的酸奶，巩固和吸收理论学习。
3.3比较归纳教学法
比较式教学法通过对不同知识点的对比分析，找到其相同和不同处，在比较的过程中对知识点归纳概括，有助于从本质上理解和记忆知识。比如在讲授培养基的制备过程中，让学生比较种子培养基与发酵培养基的相同点和不同点，说出两种培养基C/N比有何不同及不同的原因是什么。又比如在讲培养基的灭菌时，在讲述了分批灭菌和三种常见的连续灭菌流程连消塔——喷淋冷却流程、喷射加热——真空冷却流程、薄板热交换器连续灭菌流程之后，让学生对分批灭菌和连续灭菌进行对比总结，学生就容易理清楚，弄懂复杂的内容。
4优化考试模式，重在平时学习的思考与探讨
在发酵工程实验及理论教学考核方法中，一是包括到课情况。在开课之前详细向学生讲述发酵工程课程在生物技术专业的应用及其重要性，课程的讲授和考核方式，通过到课率来约束学生学习及实验的自觉性。二是考核内容和考核方式多样化，加强课堂考核、作业考核，平时考核与期末考核成绩的比例由原来的3∶7加大到6∶4，综合反映发酵工程课程实践性强的特色。三是实践教学实施“以考促训，以赛促练”，强化技能培养，规定技能考试不过关，不允许参加理论考试。四是在教学中注重因材施教和个性化培养。
5小结
当前生物技术飞速发展，发酵新产品不断涌出，它要求我们的发酵工程专业课教师在讲授传统知识的同时，不断学习发酵工程方面的前沿知识，及时根据发酵工程产品市场更新教学内容，同时在授课的过程中灵活采用各种教学方法，甚至有必要到工厂车间实习实训。从当前经济发展和高校改革趋势来看，生物技术专业不但在地方师范院校有很大的发展空间，而且也将是今后一些师范院校向综合型大学转型的必要环节。发酵工程课程作为生物技术专业的核心课程，是微生物学、生物化学、数学、计算机技术的应用，同时又是分子生物学、细胞工程、基因工程技术的深入开展，而生化工程、生物工业下游技术、微生物遗传育种技术又是发酵工程课程的深入和补充，因此发酵工程课程在生物技术专业承上启下，是一门非常重要的专业必修课程。所以，在当前转型发展大形势下，发酵工程课程教学改革势在必行，必须以培养学生观察问题、分析问题和解决问题的能力为目标，在开展理论教学基础上，切实开展实验教学和生产实习，最终培养出满足企业、市场和科研需要的优秀毕业生。
一．啤酒工厂设计
(重点为糖化，发酵车间)
基础数据： 生产规模： 50，000吨／年(或100，000吨／年)
产品规格： 12度(或10度)淡色啤酒
生产天数： 300天／年
原料配比： 麦芽：大米=70：30
原料利用率： 98％
麦芽水分： 6％； 大米水分： 12％
无水麦芽浸出率78％； 无水大米浸出率：90％
啤酒损失率(对热麦汁)： 冷却损失：7％；
发酵损失：1.5％； 过滤损失：1.5％：
装瓶损失：2％； 总损失： 12％
糖化次数： 生产旺季(150天) 8次／天
生产淡季(150天) 4次／天
工艺指标： 由具体指导老师下达。
设计内容： 1．根据以上设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数与数据，进行生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定与论证。
2．工艺计算：全厂的物料衡算；糖化车间的热量衡算(即蒸汽耗量的计算)；水用量的计算；发酵车间耗冷量计算。
3．糖化车间、发酵车间设备的选型计算：包括设备的 容量，数量，主要的外形尺寸。
4．选择其中某一重点设备进行单体设备的详细化工计算与设计。
设计要求： 1．根据以上设计内容，书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》P．254车间初步设计说明书的编写要求书写)。
2．完成图纸两张(1号图纸)：全厂工艺流程图(初步设计阶段)，重点单体设备总装图。
二、酒精工厂设计
(重点为蒸煮糖化车间)
基础数据：生产规模： 20，000吨／年（50，000吨／年）
产品规格： 国标食用酒精
生产方法： 以薯干为原料，双酶糖化，连续蒸煮，间歇发酵；三塔蒸馏
副产品： 次级酒精(成品酒精的3％)杂醇油(成品酒精的O.6％)
原料： 薯干(含淀粉68％，水分12％)
酶用量： 高温一淀粉酶(20，000U／m1)：10 U／g原料
糖化酶(100，000U／m1)：150 U／g原料(糖化醪)
300 U／g原料(酒母醪)
硫酸铵用量： 7kg／吨酒精
硫酸用量： 5kg／吨酒精
蒸煮醪粉料加水比： 1：2.5
发酵成熟醪酒精含量：11％(V)
酒母醪接种量： 糖化醪的10％(V)
酒母醪的组成： 65％为液化蒸煮醪，35％为糖化剂与水
发酵罐酒精捕集器用水：发酵成熟醪5％
发酵罐洗罐用水：发酵成熟醪的2％
生产过程淀粉总损失率： 9％
蒸馏效率： 98％
全年生产天数： 320天
(其他工艺指标由具体指导老师下达。)
设计内容：1．根据设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料及工艺参数，进行生产方法的选择与比较，工艺流程与工艺条件的确定和论证。
2.工艺计算：全厂的物料衡算；连续蒸煮及蒸馏蒸汽耗 量的计算；蒸馏车间水用量的衡算。
3.蒸煮糖化车间(或蒸馏车间)的生产设备选型计算：包括设备的选型，容量，数量及主要的外形尺寸。
4.选择一重点设备进行单体设备的详细化工设计与计算
设计要求：1.根据以上设计内容书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》车间初步设计说明书的编写要求书写)。
2.完成二张图纸(1号图纸)蒸煮糖化车间(或蒸馏车间)工艺流程图；重点单体设备总装图。
发酵工厂设计 2002.10
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三、味精工厂设计
(重点为发酵车间)
基础数据：生产规模： 1万吨／年(或2万吨／年)
生产规格： 纯度为99％的味精
生产方法： 以工业淀粉为原料、双酶法糖化、流加糖发
酵，低温浓缩、等电提取
生产天数： 300天／年 倒罐率： O.5％
发酵周期：40-42小时 生产周期：48-50小时
种子发酵周期：8-10小时
种子生产周期：12-16小时
发酵醪初糖浓度： 15％(W／V)
流加糖浓度：45％(W／V)
发酵谷氨酸产率： 10％ 糖酸转化率： 56％
淀粉糖转化率： 98％ 谷氨酸提取收率： 92％
味精对谷氨酸的精制收率：112％
原料淀粉含量：86％ 发酵罐接种量： 10％
发酵罐填充系数： 75％
发酵培养基(W/V)： 水解糖：15％，糖蜜：O.3％，玉米浆：O.2%，MgS04 0.04％，KCl．O.12％，Na2HP04：O.16%，尿素：4％，消泡剂：0.04％
种子培养基(W/V)： 水解糖：2.5％，糖蜜：2％，玉米浆：l %，MgS04 0.04％，K2HP04：0.1％，尿素：0.35％，消泡剂：、0.03％
设计内容：1．根据设计任务查阅有关文献，收集必要的技术资料与工艺数据，进行生产方法的选择比较，生产工艺流程与工艺条件的确定与论证。
2．工艺计算：全厂的物料衡算；发酵车间的热量蘅算（蒸汽耗量的计算)；无菌空气耗量的计算。
3．发酵车间(包括糖液连消)生产设备的选型计算(包括设备的容量、数量、主要外形尺寸)。
4．选择一重点设备进行单体设备的详细化工设计与计算。
设计要求：1．根据以上设计内容，书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》P.254车间初步设计说明书的编写要求书写)。
2．完成图纸两张(一号图纸)，发酵车间工艺流程图(包括糖液连消)，重点单体设备总装图。
四、酶制剂工厂设计
(重点糖化酶车间)
基础数据：生产规模：1000M3／年(或3000 M3／年)
产品规格：食品级液体糖化酶(50,000U／m1)
生产天数：180天(其他时间生产其他酶)
罐发酵单位：25,000U／ml 提取总收率：82％
发酵罐装料系数：85％ 生产周期：8天
发酵培养基： 玉米淀粉：22％； 豆饼粉：4％；
玉米浆： 1％；(NH4)2S04：O.4％；NaHP04：O：1％；接种量： 10%
种子培养基： (培养周期4-6天)
麦芽糊精： 4％；玉米浆：1％；(NH4)2S04：0.2％ KHP04：O.2％
设计内容： 1．根据设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数，进行生产方法的选择比较，工艺流程与工艺条件确定的论证。
2．工艺计算：全厂的物料衡算，发酵车间的热量衡算，无菌空气用量的计算。
3.糖化酶生产设备的选型计算(包括设备的容量、数量、主要的外形尺寸)。
4．选择一重点设备进行单体设备的详细的化工计算与设计。
设计要求： 1．根据以上设计内容书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》P．254车间初步设计说明书的编写要求书写)。
2．完成图纸二张(1号图纸)：全厂工艺流程图(初步设计阶段)：重点单体设备总装图。
为温室供能用沼气发酵方法及发酵系统
摘要：介绍了一种能够为温室供能用的沼气发酵方法及发酵系统的专利技术。发酵系统具体由生物酸化积肥装置、缓冲调节池、高效沼气发生装置、出水沉淀池、出水暂存池和沼气缓存装置等依次经管道和阀门连接组成。发酵方法具体步骤包括生物酸化积肥装置的启动和原料的生物酸化储存，高效沼气发生装置的启动、沼气生产供应、休停和再启动等。该技术与传统沼气技术相比，具有一定的优势能够根据温室生产实际，及时把分散在全年产生的种植业有机废弃物投加到产酸积肥池中，然后根据温室供能需求，随时通过发酵系统生产沼气。发酵残渣根据生产需要分批取出用于温室有机肥。该技术实现了可以根据温室需求对沼气发酵灵活调节的要求。
关键词：沼气；温室；供能；可调控性
1．引言
温室是现代农业工程中重要的技术主题，温室的发展使传统露天农业转化为保护条件下的可控制农业[1]。目前国际上，温室已经广泛应用于花卉、蔬菜栽培[2]。温室栽培的最大优势是通过温室环境的控制，满足作物的最佳生活条件，抵抗自然灾害等，从而获取最大的生产效益。在温室管理中，温室冬季加温、补光和二氧化碳施肥是重要的环境调控措施[3]。这些调控过程都需要能源的消耗，目前的能源消耗以一次化石能源煤和二次能源柴油、电力[4]为主。这些能源的大量消耗一方面加重了全社会的能源供给负担，另一方面也大幅度提高产品的生产成本。受能源价格影响，许多温室不得不放弃温室的冬季加温、补光和二氧化碳施肥，这样不仅不能充分发挥温室的应有功能，甚至会造成温室管理的失败。
在温室管理中，每年会产生大量的种植业有机废弃物。目前，这些被随意堆放的废弃物，造成了严重的农业面源污染[3，4]。然而，这些有机废弃物本身富含大量有机质，是非常好的沼气生产原料。如果能用温室生产管理过程中产生的有机废弃物来生产沼气，从而替代煤、石油、电力等不可再生能源用于温室供能，不仅可以降低温室供能成本，同时废弃物中的营养物质又可以循环利用，减少废弃物排放，改善农业环境。但是，迄今为止没有沼气在温室供能领域应用的成功案例。
2．传统沼气技术与温室供能需求的背离
沼气发酵技术可以分为两类，即传统沼气发酵技术和水溶性有机物高效沼气发酵技术[5, 6]。这两类技术应用于温室沼气供应都存在诸多技术难点。具体分析如下：
传统的沼气发酵技术，利用复杂性有机质发酵沼气，沼气产生具有非常大的周期性，往往开始投料时产气慢，中间产气旺盛，而且一旦沼气发酵系统启动，是否产沼气和产生多少沼气，要受原料特性和发酵规律的内在约束，很难调节。而温室用能表现在取暖、二氧化碳施肥等方面，这些能源需求往往受天气的控制，而天气又变化无常。因此，往往是要气时没有气，不要气时产气，如果满足需求将要建立庞大的储气装置，这在投资和占地上是不允许的。如果根据长期天气预报进行计划式投料，在理论上可行，但在实践上是难操作的。一方面，长期天气预报目前的准确性较差，另一方面，关于复杂有机质的产气规律不可能准确预测。同时，温室产生有机废弃物是分散在全年的各个时段，所产生的废弃物大多易腐烂，很难储存。因此传统的沼气技术基本不能适应温室供能需求。
水溶性有机物高效沼气发酵技术，利用可溶解的简单微生物进行沼气发酵，采用高效反应器可以实现较高的效率[7,8]。一是可溶性有机质非常容易反应，沼气的产生量在反应器负荷允许的范围内，基本决定于短期内的进料量，即进料多产气量大，进料少产气量小，停止进料短期即停止产气。二是成熟反应器中的沼气发酵厌氧微生物具有非常强的耐饥饿性，在长期不进料的情况下，反应器内的微生物能够长期耐受，而且再启动时可以迅速恢复正常高效产气。水溶性有机物高效沼气发酵技术的以上两点技术特征均符合温室需能波动性的要求。但是，如果单独为了温室供能需要而刻意外购水溶性有机物作为发酵原料生产沼气，不仅成本上与化石能源不具竞争优势，而且也达不到生物质废弃物资源就地利用、开展循环经济和环境建设的目的。因此，水溶性有机物高效沼气发酵技术也不适合温室供能需求。
3．技术内容
本文提供一种可以根据温室生产实际，把分散在全年产生的种植业有机废弃物投加到发酵系统中，然后根据温室供能需求，随时通过发酵系统生产沼气，能够为温室提供可用的沼气发酵系统及发酵方法。其中，发酵系统由生物酸化积肥装置、 缓冲调节池、 高效沼气发生装置、出水沉淀池、出水暂存池和沼气缓存装置依次经管道和阀门连接组成。其结构如图1所示。其中，生物酸化积肥装置和缓冲池设置主控制阀，缓冲池与高效沼气发生装置之间设置泵， 高效沼气发生装置、出水沉淀池出水暂存池之间通过水的重力自流完成连接， 出水暂存池同时与缓冲调节池和生物酸化积肥装置相连， 中间依次设泵和配水器，高效沼气发生装置联接沼气缓存装置。
为了保证沼气发酵能够满足温室供能需求，以上发酵系统按如下步骤管理
第一、进行生物酸化积肥装置的启动和原料生物酸化储存，具体方法如下
（1）按相当于温室平均每天产生量的2.5～3.5倍质量收集温室种植业有机废弃物或其他种植业有机废弃物作为启动原料，对启动原料进行粉碎预处理；
（2）向步骤(1)所得预处理原料中添加含N元素物质，混合，控制混合料碳氮比为(20：1)～(30：1)；
（3）将步骤(2)所得混合料投入到初次使用的生物酸化积肥装置中，加入接种物进行接种，混合，得到发酵原料，接种物的加入量为启动原料干重的3%～5%；
（4）向步骤(3)中生物酸化积肥装置中加水进行发酵，水的加入量为至少高于启动原料平面10cm，发酵温度控制在20～40℃；
（5）经过4～5天发酵后，发酵液pH值降到6以下，即完成酸化积肥装置的启动；
（6）按照步骤(1)～(2)的方法随时收集处理温室生产的有机废弃物，及时投入已经启动的生物酸化积肥装置中，不需接种，直接加水至原料平面以上10cm；
（7）重复步骤(6)直至一个生物酸化积肥装置投满，重新启用另一个生物酸化积肥装置，重复操作步骤(1)～(6) ；
第二、进行高效沼气发生装置启动，调控装置运行满足温室用能与沼气生产的协调，具体方法如下：
（1）高效沼气发生装置启动：投入接种物进入高效沼气发生装置，用水或水与生物酸化积肥装置中抽出的酸液混合物加满沼气发生装置，静止3～5d，接种物加入量为3～10kgVSS/m3；从生物酸化积肥装置抽出有机酸液泵入缓冲调节池中，用出水暂存池中的系统出水或外来水调节，控制有机酸液的化学耗氧量（COD）浓度为2000～5000mg/L，作为沼气发酵料；按0.5kg COD/( m3·d)～2kg COD/( m3·d)的速率阶段式调整水力负荷，连续进料直到实现水力负荷为5kg COD/( m3·d)～10kg COD/( m3·d)，即完成沼气发生装置的启动，整个启动大约需50～80d。启动期间，温度控制为25～35℃。负荷调整的原则为，每次水力负荷调整运行稳定后，才开始进行下一阶段负荷的增加；沼气发生装置的出水经沉淀池沉淀后，流入出水暂存池，部分作为生物酸化积肥装置液体补加，部分用于缓冲调节池酸液的发酵料调节使用
（2）沼气生产供应：根据温室生产实际预算沼气需求的时间和数量，按1kg COD产 0.4～0.5m3沼气折算有机酸液的需求数量和时间，并按时按量从生物酸化积肥装置中抽机酸液进入缓冲调节池，按步骤（1）中所述方法调节成沼气发酵料；按5kgCOD/( m3·d)～30kg COD/(m3·d)水力负荷的流量，采用间歇或连续方式向已经启动好的沼气发生装置中进料进行沼气生产，产生的沼气进入沼气缓存装置备用；进料的流速控制、间歇或连续方式取决于每次沼气的需求量和沼气缓存装置的体积。沼气需求大、沼气缓存装置体积小时，采用大流量连续进料，反之，使用小流量间歇进料；当一个生物酸化积肥装置中的抽出物小于800～1000mg/L时，即该生物酸化积肥装置停止产酸，停止从该装置继续抽取发酵液。
（3）沼气生产休停：对于启动好而温室不需要使用沼气，或者一个沼气使用周期结束，温室很久不使用沼气时，停止向高效沼气发生装置中继续进料，装置进入休停状态。休停期间，保持每10～30d补加一次发酵料，保证系统内微生物的营养需求。补加发酵料的调节方法同步骤（1）所述；补加发酵料的量为反应器体积1～3倍，补加速度为2～5kg COD/(m3·d)。
（4）沼气生产休停后的再启动：对于步骤(3)中已经处于休停状态的高效沼气装置，再进入新的用气周期前必须进行再启动；再启动的方法是在新用气周期开始前3～10d，按照步骤(1)中所述方法调节发酵料，按1.8kg COD/(m3·d)～2.2 kg COD/(m3·d)负荷向高效沼气装置进行适应性进料。
微生物的发酵作用对传统酿造食品安全性的影响
摘要：对我国酿造食品的工艺特点和生物转化作用机制进行了阐述，分析了发酵过程中微生物的发酵作用对食品酿造过程中的生
物性污染、化学性污染和物理性污染等食品安全性因素的影响，得出我国传统酿造食品由于微生物的发酵作用经过分解、消除和滤
过等过程使其更具有安全性特征。
关键词：传统酿造食品；发酵作用；食品安全
食品为人类提供营养要素，同时也是微生物生长的天
然培养基。我国传统酿造食品（酱油、酱类、食醋、腐乳、白
酒、酸菜、泡菜等）多以谷类、豆类、蔬菜等为原料，将自然
界的群体微生物引入发酵过程共同作用形成风味独特的
食品。通过微生物发酵作用引起的生物转化食品具有良
好的品质、感官特性、可消化性和营养价值。
随着现代工业发展，工业“三废”中的有毒有害物质
（如重金属毒物、N-亚硝基化合物、多环芳烃化合物等）在
环境中污染逐渐增多，这些有毒有害物质通过土壤、水体、
空气等环境污染酿造食品原料、食品容器和包装材料等。
化学农药、化肥和仓储药剂（如杀虫剂、杀菌剂、除草剂、植
物生长调节剂、粮食熏蒸剂、防护剂等）通过各种渠道污染
食品酿造原料，作为发酵原料的粮食在生产、加工、贮藏等
环节受到霉菌、细菌、寄生虫等生物污染。本文从我国传统
食品酿造的工艺特点、微生物的生物转化机制对食品污染
的作用进行分析，探究传统酿造食品在发酵过程中的安全
性问题。
1传统酿造食品的工艺特点
我国传统酿造食品历史悠久，经过千百年的实践形成
独特的酿造工艺特点。
1.1敞口固态发酵
传统酿造一般采用固态发酵技术，在添加谷糠或稻
壳等辅料之后进行边糖化边发酵的“双边发酵”工艺，具有
发酵时间长、产品风味浓厚、管理粗放等特点。整个过程
采用敞口式工艺，充分利用物产资源与自然资源，制曲时
富集各种功能性微生物，驯化和培育了特定的微生物群
落结构体系，将主体微生物与环境微生物融为一体。同时
摸索出一套完整的温度、湿度、酸碱度、通气量、发酵时间
等酿造工艺条件，创立了产品增香与各种加工技术，对创
造我国独特的酿造食品风味和保证产品质量具有十分重
要的作用。
1.2多种微生物共同作用
酿造过程是一个复杂的生物化学反应过程，产品品质
主要取决于多种微生物的协同作用。微生物主要来自于
曲种和环境，包括霉菌、酵母菌、细菌等，各种微生物共栖
生长，赋予醅料复杂而完整的酶系，具有较强的糖化、液化
和蛋白分解能力。各种微生物在发酵过程中盛衰交替，此
消彼长，协同作用，产生单一菌种所不能比拟的作用。在
发酵过程中水解与发酵交替进行，避免过高浓度底物对有
益微生物和生化反应的负面影响。发酵时间长，酶促反应
深入而完善，代谢产物丰富多彩，产品风味醇厚、浓郁[1-2]。
1.3多样的产品防腐措施
传统酿造食品采取灵活多样的产品安全措施，一是依
靠代谢产物本身的防腐作用（如白酒是依赖酒精的杀菌作
用，食醋是靠醋酸的抑菌作用）；二是利用高浓度的食盐抑
制微生物的生长繁殖（如酱油、酱、腐乳等）。
2传统酿造食品的生物转化机制
传统酿造过程是多种微生物将原料中的淀粉、蛋白质
和脂类等大分子物质转化为产品的各种小分子风味物
质，构成产品的主要成分。酱油的风味物质按其化合物性
质可分为醇类、酯类、酸类、醛类及缩醛类、酚类、呋喃酮类
和含硫化合物等[3-4]；食醋中除含有主要成分醋酸外，还含
有糖分、氨基酸、酯、醛、醇、酚、酮类等化学成分[5-6]。酱油和
食醋等酿造食品的风味物质构成产品特有的色、香、味，其
来源主要是2方面，一是植物原料的“主生物质”（如蛋白
质、淀粉等“，次生物质”如丹宁、芳香族化合物、异黄酮）；
二是微生物及其酶对植物原料作用后的代谢产物。此外，
白酒、酱油、食醋等在贮藏过程中各种代谢产物相互作用
形成各种风味物质，据分析酱油含有300多种风味物质[4]。
2.1多糖的转化
传统酿造食品原料的主要成分为淀粉，它在曲霉菌分
泌淀粉酶的作用下分解为葡萄糖。这些单糖一部分作为
霉菌、酵母菌和细菌生长繁殖的碳源和能源，一部分在微
生物的作用下形成发酵产品的各种代谢产物。由淀粉转化
来的代谢产物包括各种酸类、醇类、酚类以及低聚糖等[7]。
酱油的糖分包括由大豆转化的低聚糖（如水苏糖、棉子糖
等）和由小麦淀粉转化的蔗果三糖、低聚果糖、低聚半乳
糖、低聚异麦芽糖以及低聚木糖等，而酿造食品的酸类、醇
类、酚类等小分子产物是构成产品风味的物质基础。
2.2蛋白质的转化
