中国传统生物技术综述

1、 中国传统生物技术-醋的生产技术以及发展 生物工程01 1406240214 江自清摘要：中国有句古语叫做“民以食为天”，这体现了千百年来人们对于食物的重视程度。其中醋作为一种必不可少的调味品（也可用于饮用，药用），深受人们的喜爱。故本文首先介绍一下醋的由来及其发展历史，着重介绍醋的几类生产技术以及对于未来的展望作较为详细的论述。关键词：醋 发展历史 生产工艺 前景展望1醋的由来以及发展历史1.1醋的发现最早的醋纪录在西亚，底格里斯河与幼发拉底河之间，美索不达米亚的南端，相当于现今伊拉克首都巴格达周围到波斯湾的地区，这个地区在公元前5000年，已经进入铜器时代，使用阴历，开始筑坝拦洪，灌溉农业

2、，并以大麦、双粒小麦生产面包，以芝麻榨油。在公元前 5000年，巴比伦尼亚有最为古老的醋纪录，用椰枣的果汁和树液以及葡萄干酿酒，再以酒、啤酒生产醋。椰枣是椰子科树木的果实，以椰枣果汁可以生产优质的醋。在我们中国，醋也有着悠久的历史和发展。醋，古汉字为“酢”，又作“醯”。早在公元前1058年周公所著周礼一书中，便有关于酿醋的记载。在周朝，食醋酿造不单是一种民间的生产活动，朝廷内设有管理醋政的“醯人”之官，专门负责酿醋生产。据历史学家郝树候考证，公元前479年，晋阳城(太原)建立时，太原已有一定规模、数量的酿醋作坊。1.2醋的发展历史到明清年代，我国酿醋生产技术发展到达一个高潮，明朝洪武初年(公元

3、1377年)朱元璋的孙子宁化王朱济焕在太原创建了流传至今的著名醋坊“益源庆”，专门酿造宫廷食醋。清初顺治年间(1644年1661年)，山西介休人王来福创办了“美居和”酿醋作坊，在继承前人经验的基础上不断创新。采用夏伏晒、冬捞冰的方法，提高醋的酸味和风味，并将酿制的隔年醋定名为“老陈醋”。之后又改白醋为熏醋，在“醋化”与“淋醋”工序之前，增加了一道“熏醋”工艺，使老陈醋风味发生了质的变化，风味倍增，色泽浓郁。此外，王来福还参照汾酒酿造技术，大胆选用当地最好的高粱作原料，试酿高粱老陈醋获得成功，总结出一套高粱酿醋的方法。这些工艺技术，至今仍被一些山西老陈醋的生产企业所保留传承。我国地域广阔，物产丰

4、富，南北气候差异较大。在长期的酿酷生产中我国各地人们按照本地历史、地理、物产和生活习惯，创造了多种富有特色的制醋工艺，打造了众多不同风味的品牌食醋，如山西老陈醋、镇江香醋、福建红曲老醋、保宁麸醋、江浙玫瑰醋、喀左陈醋、北京熏醋、上海米醋、丹东白醋等著名食醋。尽管我们的先祖并不知道微生物为何物，但经过长期的实践已经摸索到群体食醋微生物生长与代谢规律，掌握了酿造食醋的基本条件和过程，然而必须指出，传统食醋酿造采用手工作坊的生产方式，直观感觉的工艺管理，简陋落后的生产设备，季节性的生产安排，以及卫生条件差和劳动强度大，势必造成传统食醋的生产力低下，产品质量难以保证。2制醋工艺的革新及其进展2.1概述

5、 20世纪80年代以后，我国制醋业的发展环境有了很大变化。在政府领导、科研人员和醋业工作者的共同努力下，开展了酿醋微生物、制醋生产工艺和生产设备的多学科研究。选育了优良的微生物菌种，建立了纯种固态食醋生产技术和纯种液态食醋生产技术，改进了质检方法，优化了制醋设备，极大地提高了我国食醋的生产技术水平，使我国食醋产量和人均消费水平得到明显提高，朝着科学化、机械化与大型化的方向发展，使我国制醋产业有了长足进步和蓬勃发展。菌种选育是制醋最基础也是很重要的一步。具体的方法不是本次综述的重点，所以不详细介绍了。2.2醋的生产工艺介绍2.2.1 纯种固态食醋生产技术 从20世纪50年低开始，我国就开始了纯种

6、固态法生产食醋的尝试。济南酿造厂使用纯种人工培养的曲霉和酵母成功进行了固态酒精发酵，但食醋发酵仍采用传统工艺。20世纪60年代，上海创造了酶法液化自然通风回流的固体发酵工艺，分别使用了纯种培养的曲霉菌、酵母菌、醋酸菌作为发酵剂进行液化、糖化、酒精发酵、醋酸 发酵的食醋生产过程。以自然通风解决了传统食醋生产过程中的人工倒醅问题，缩短了发酵周期，提高了食醋出品率，使每公斤主粮的出醋率由38kg提高到8kg以上 (5HAC计)，且产品在一定程度上保持了传统食醋的风味。20世纪70年代初，山西长治试验生料制醋获得成功，主辅料全部采用生料。这是一条全新的纯种固态制醋工艺，主要的技术难题是防止杂菌污染与提

7、高原料利用率。通过大量加入高活力的酿醋功能微生物，使之形成优势菌群，并配合适当的技术管理， 这些问题基本得到解决，目前已被多个企业采用。 纯种固态制醋新技术的建立，优化了菌种、简化了工艺、缩短了发酵周期、提高了原料利用率和食醋出品率、打破了季节限制。目前，纯种固态制醋企业不断增多， 已成为我国制醋工业发展的一个新的增长点，但其风味不及老法，产品质量还有待提高。 1.1固态食醋生产工艺流程图 目前我国食醋工业固态发酵与液态发酵工艺并存。我国地域宽广,食醋产品又带有较强的传统特色,因此固态法工艺是我国制醋主要的一种工艺,是很难改变的。只要酿造科技工作者努力, 优选原辅料,改进酒精发酵法工艺,利用多

8、酶系发酵,努力提高食醋出品率,降低生产成本,同时采 用机械化、自动化,减轻劳动强度,改善卫生状况, 固态发酵法食醋生产将拓展出更广阔发展时空。 2.3.2纯种液态食醋生产技术 纯种液态发酵制醋是借鉴抗生素、氨基酸等其他发酵工业的经验，应用现代发酵工程、细胞工程和酶工程技术建立起来的一类先进的新型制醋生产技术，包括自吸式发酵罐液态制醋、固定化细胞发酵制醋和酶制剂发酵制醋3种工艺。 1自吸式发酵罐液态制醋 自吸式反应器用于醋酸的特点是纯种发酵气液混和传质均匀，原料利用率与醇酸转化率高，发酵周期短，生产不受季节影响，机械化程度高，厂房占地面积小，容易实现大型化生产和自动化管理，经济效益好。反应装置的

9、节能，对于产量大与附加值低的生物基大宗化学品的生产。我国纯种液态自吸式酵制醋的研究开始于20世纪70年代中期，上海市酿造科学研究所和上海醋厂协作，进行自吸式反应器液态制醋的研究，并于1977年通过技术鉴定，作为商业部重点推广项目，于1978年在上海醋厂年产4000t自吸式发酵醋车间正式建成投产。随着我国的计算机控制技术、传感器制作技术、测酸测酒的自动控制技术的不断发展和在自吸式反应器中的应用，必将带动醋酸产品生产水平的提高和完善。 自吸式反应器研发、应用有利于推动发酵及食品产业向着高产、高效益、低能耗的方向发展，并且能够帮助企业降低成本，减少环境污染，增加经济效益，提升竞争力；能够实现企业节能

10、减排目标，推动社会绿色循环经济的发展。随着技术的不断完善，自吸式反应器必将有广阔的应用前景。2固定化细胞发酵技术 固定化细胞技术是利用微生物的生物转化作用，使底物原料变成所需产品，显著提高了生产速度和效率。利用固定化细胞技术可使菌体附着、固定于一定的载体上，在特殊的生物反应器内，使其单位体积中所含菌体量超过常规发酵时液体中菌体含量，且可人为选择生产代谢活力高的活细胞，节省了常规生产中菌体由接种后有延迟适 应期过渡到对数生长期和旺盛代谢期所花时间，因而产品转化快，大大缩短了发酵食品的生长周期，且原料利用率高，生产成本低，菌体可重复使用，抗污染能力强，有利于产物分离，易于实现连续化、自动化生产。现

11、在，该技术已广泛地应用于食品与发酵工业，主要包括酿酒、酿醋、酿制酱油、生产果胶酶、生产木糖醇、柑桔汁类果汁的脱苦等。自20世纪80年代，国外开始陆续报道用固定化醋酸菌进行醋酸生产，而当时国内仅见到有木炭或玉米芯作为载体进行浇淋制醋的物理吸附固定化方法，研究者们开始注意到这种新的方法，可以为今后的醋酸生产开辟一 条新的道路。之后的几十年，国内外学者不断的从固定化载体、固定化方法、固定化条件等方面进行实验研究，不断发展和完善了固定化醋酸菌在醋酸生产上的应用。 2.1 固定化细胞发酵技术的前景 采用固定化醋酸菌技术可提高醋酸产速和产量，是液体制醋和生产醋酸的发展方向。其工艺设备简单、操作方便；且固定

12、化细胞可反复使用，便于连续生产和自动控制；发酵容器内固定化细胞浓度高，处于旺盛的发酵状态，大大缩短发酵周期；醋酸菌细胞有载体的保护，不受其他因素的抑制和干扰。 3酶制剂酿制食醋 传统工艺使用大曲、小曲作糖化剂，消耗辅料多，用曲量大，产率低，发酵周期长，设备简陋，卫生条件差，淀粉利用率低。近年来有关资料报道，使用酶制剂和发酵剂应用于食醋酿造，其工艺特点是液化酶、糖化酶、酸性蛋白酶代替了制曲；活性酵母菌、活性醋酸菌代替酒药、麦曲、醋醅等。简化了工艺，提高了原料利用率。 3.1工艺流程 工艺特点：液化、糖化、酒化、醋化等全液态分段酶解发酵法、糖化酶分段多边糖化、边糖化、边酒化和醋化、代替后工段添加麸

13、曲，提高淀粉原料利用率；酸性蛋白酶参与多边发酵；边酒化、边醋化分解蛋白质，提高食醋氨基酸态氮及不挥发酸含量；同时分解了食醋中不溶性蛋白质的沉淀，提高产品澄清度；发酵周期6d7d，整个工艺机械化程度较高。环境卫生较为干净。3.2 应用酶制剂、发酵剂制醋采用糖化酶、生淀粉酶及活性酵母菌制成的发酵剂，可用于生料制醋，在醋酸发酵时添加活性醋酸菌。采用固态发酵制醋也可采用液态深层发酵制醋。每100kg主粮可生产食醋840kg（醋酸5g/100m L）。3.2.1工艺流程 2.3总结:食醋技术未来展望 当前，食醋生产技术发展面临着机遇与挑战并存的形势。一方面是现代经济高速发展,人民生产水平日益提高,无论是

14、生产还是生活都增加了对食醋的需求,迫切要求食醋生产技术快速发展。同时,现代生物技术为食醋技术进步搭建了技术平台,创立了必要条件。食醋生产技术的发展迎来了前所未有的良好机遇。而另一方面,我国食醋生产技术滞后、经济效益不高，又使食醋生产技术的发展面临着严峻的挑战。在此形势下,抓住机遇,面对挑战,革新技术,再创辉煌。我国并存的3大食醋工艺技术：传统生产技术、固态发酵技术、液态发酵技术。三种技术各有所长，无法相互替代，存在互相竞争的局面。由于传统酿醋工艺采用特定原辅料，大曲群体微生物和独特生产工艺,产品风味好, 使之形成了产品质量的优势。纯种液态制醋工艺，虽然食醋风味较差,但生产技术与设备先进,易于实

15、现生产管理自动化和生产规模大型化,是提高我国食醋总产量的主要依靠工艺。 而在传统酿醋工艺基础上发展起来的纯种固态制醋工艺 , 其产品风味和技术水平介于传统酿醋工艺与纯种液态制醋工艺之间,也有着自身发展的优势。我国制醋历史久远，文化深厚，有着丰富的生产技术经验，这也是我们每个人的财富。我国4大名醋都是享誉世界，受到人们的喜爱。但是也要深刻的认识到自身的不足，我国新型制醋生产工艺相对于日美发达国家还是有很大差距，起步较晚，所以还是需要努力提高自身水平，为我国的食醋生产做出自己的贡献。参考文献：【1】李大锦,王汝珍 提高固态发酵食醋出品率的实用技术，中国调味品，2007.53（06）：68-74【2

16、】刘永垒，曾宇，张庆文，洪厚胜 自吸式反应器在发酵及食品工业中的应用进展，China Brewing，2011.11(10)：11-12【3】李 历，郭会明，李军庆 固定化醋酸菌在醋酸发酵中的应用研究，中国酿造，2013.03(07):7-10【4】林祖申，酶制剂在酿造调味品行业的应用与发展前景，中国酿造，2006.10(05):6-7【5】赵良启，李丽 我国食醋生产技术的历史、现状与发展趋势，中国调味品，2005.01(03):4-6【6】Wu jiajia，Ma YingKun，Zhang FenFenChen，FuSheng，Biodiversity of yeasts, lactic acid bacteria and acetic acid bacteria in the fermentation of "Shanxi aged vinegar", a traditional Chinese vinegar.SCI,2