酿酒工程专业微生物工程工艺原理课程教学改革

邹伟 张楷正 边名鸿 罗惠波

摘要 針对目前该课程教学内容过于宽泛，不能体现酿酒工程的专业特色等问题，通过调整教学重点，增加专业特色的教学内容，引入文献案例教学和网络资源教学等一系列教学改革研究，加深了学生对酿酒工程相关工艺原理、工艺过程的理解和认识。

关键词 酿酒工程；微生物工程工艺原理；教学改革

中图分类号 S-01 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）04-0257-02

Study on the Teaching Reform of Microbial Engineering Process Principle of Brewing Engineering

ZOU Wei，ZHANG Kai-zheng，BIAN Ming-hong et al （College of Bioengineering，Sichuan University of Science & Engineering，Zigong，Sichuan 643000）

Abstract At present，the teaching content of microbial engineering process principle is too broad to reflecting the specialty characteristics of brewing engineering.In this study，four approaches including adjustment of teaching emphasis，addition of new professional teaching content，introduction of paper case teaching and network teaching have been carried out.And the understanding of brewing engineering principles and technological process of students has been enhanced.

Key words Brewing engineering；Microbial engineering process principle；Teaching reform

酿酒产业是我国的传统产业，也是我国食品工业的重要组成部分。2015 年全国酿酒行业规模以上企业完成酿酒总产量7.4×106万L，其中饮料酒产量6.4×106万L，发酵酒精产量1.0×106万L。规模以上企业累计完成产品销售收入9 229.17 亿元，实现利润总额1 018.07 亿元，上缴税金853.15 亿元，与2014年同期相比增长2.06%[1]。当前，我国酿酒工业面临基础理论研究滞后、酿造技术传统、机械自动化、信息化、智能化水平低、酒类产品标准不完善、国际认知度低、人才缺乏及结构不合理等一系列问题。解决这些问题的关键是需要培养既能开展酿酒生产基础理论研究又能解决酿酒生产实际问题的高级应用型人才，这也是我国酿酒产业走科学发展之路的首要工作和核心保障。《中国酿酒产业十二五（2011—2015）发展规划》中明确提出了酿酒产业人才建设目标：要加快专业技术人才队伍建设，努力建设一支满足酿酒产业发展需要的、具有较强国际竞争力的、高素质的专业技术人员队伍。通过实施人才战略，培养造就大批优秀人才，充分发挥人才在产业发展中的巨大推动作用，为实现我国创新型酿酒产业提供人才保障[2]。

1 酿酒工程专业及其核心课程建设

酿酒工程是以化学、生物学和工程学为基础，研究酒类发酵机理、生产工艺、工程设计和质量控制的综合性学科。该专业的基本任务是使用酿酒原料，利用现代生物工程的理论和技术，开发具有特定文化内涵和典型感官质量的系列酒类产品，引导酒类酿造企业健康、可持续发展，并将先进的营销理念和高雅的鉴赏艺术有机结合，促进饮料酒的健康消费。

酿酒工程专业以生物工程、食品科学与工程为主干学科，相近专业包括食品科学与工程、食品质量与安全等。虽然酿酒是一个古老的行业，但是酿酒工程专业是一个新兴的专业（2011年起开设），很多专业核心课程的构建尚未完善。四川理工学院早在20世纪80年代就确定了运用现代生物技术改造提升传统酿造产业的学科方向，办学30年来，在专业和学科建设方面形成了鲜明的特色。酿酒工程是四川理工学院具有鲜明特色的专业，在西南地区甚至全国具有较高的影响力。2011年四川理工学院成为教育部首批设立酿酒工程专业的高校并开始招生，经过4年的专业建设，进行了一系列教育教学理论研究与改革，建立起一套较为完善的酿酒工程专业培养体系[3-4]。特别是在专业核心课程设置方面，围绕酿酒产业链的各个环节：酿酒原料的生产加工（酿酒原料学）→酿酒工艺→酿酒设备→酒类检测与勾兑→酿酒工厂设计→酿酒废物处理，设计对应的专业培养课程以及对应的实践课程，构建了较为完善的酿酒知识体系[5]。

2 微生物工程工艺原理在酿酒工程专业教学中的作用

微生物工程是应用微生物为工业大规模生产服务的一门工程技术。微生物工程工艺原理是生物工程专业和发酵工程专业的核心专业课，它是从微生物工程的范畴阐明嫌气性发酵和好氧发酵的有关发酵过程、发酵机制、产物提纯等工艺原理的课程[6]。微生物工程工艺原理是衔接微生物学、生物化学等基础理论课程和酿酒工程设备、酿酒工厂设计概论、酒类酿造学等应用理论课程的关键，在生物工程专业、发酵工程专业研究生招生中通常是复试考试科目。在酿酒工程专业设置过程中，微生物工程工艺原理作为必修的专业核心课程，所用教材为姚汝华主编的《微生物工程工艺原理》，共包括5篇内容，即微生物工业菌种与培养基、发酵机制、发酵工艺过程的控制、发酵产物的提取与精制、微生物工程相关的技术与经济学，讲解内容共12章、45个学时。目前，酿酒工程专业的微生物工程工艺与原理课程大纲、课件、参考书均与生物工程专业相同，没有体现酿酒工程的专业特色，在部分领域介绍过于宽泛。例如在原有课程中对于无菌空气的制备部分在酿酒工程领域应用很少。同时，现有课程教学对涉及酿酒工业相关的工艺原理与生产技术方面的针对性不强。为了能保证酿酒工程专业本科教育质量，需要对微生物工程工艺原理的课程进行一定改革。

3 微生物工程工藝原理教学改革

3.1 教学重点转移 原有生物工程专业的教学重点存在一定的偏差，主要体现在原有课程涵盖整个微生物工业范围，产品种类较多，发酵方式和产物后处理方式多样。基于酿酒工程专业特色，对原有课程大纲中的教学重点做出相应修改：①微生物工业菌种部分重点介绍与酿酒相关的微生物：包括糖化过程的各种霉菌、芽孢杆菌等，酒精发酵过程中的酿酒酵母和其他类型酵母、后发酵过程的乳酸菌。而其他发酵产品相关的菌种简略介绍，这部分课时数不变。②发酵机制部分重点阐述酿酒过程发生的关键代谢机制：糖化过程、与酒精及其各种副产物生产的代谢机制，除去柠檬酸代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢和抗生素代谢机制部分。③因为酒类酿造属于厌氧发酵，所以原有发酵供氧和无菌空气制备的章节便不再作为重点讲解，课时数从4课时减为1课时。④发酵工艺控制部分的侧重点放在对酿酒生产影响较大的因素（温度和pH）的相关控制部分，其他控制因素，如发酵泡沫、补料等讲解相应减少，总课时数由原来的10课时减少为7课时。

3.2 新教学内容的添加 由于目前没有针对酿酒工程专业的《微生物工程工艺原理》教材，因此需要根据酿酒工程专业教育需要增加新的教学内容：①在培养基的制备与灭菌章节，引入酿酒工程原料及其预处理部分内容：主要包括白酒酿造原料、啤酒酿造原料、果酒酿造原料，以及这些原料在酿酒工业中相应的预处理技术；②原有教材并未包含固态发酵章节，但固态发酵是白酒酿造的主要形式。将固态发酵相关知识作为新的章节引入本课程教学：主要包括固态酿造的定义与特点、固态发酵的分类、影响固态发酵过程的主要参数与控制、固态发酵的应用4个部分，共6课时；③在发酵产品的分离提取章节，有针对性地将配制酒生产过程中的天然植物活性成分提取、动物活性成分提取部分知识引入课程；④在废水的生物处理章节，引入酿酒工业的废物处理与利用相关知识，如酒糟、葡萄皮渣的后处理与资源化利用。

3.3 文献案例教学的引入 为了提高学生的综合素质和创新能力，课程教学目标为：使学生能够掌握微生物工程领域中文科技期刊论文的检索和阅读能力。在教学过程中，针对某些章节的内容，设定特定关键词，以小综述作为课后作业布置给学生，要求按照正规学术论文格式（《生物工程学报》投稿格式）进行撰写。作业可以独立完成或2人合作完成。2人合作完成需注明每个人的工作内容，作为考评依据。这种方式不仅可以锻炼学生的文献查阅能力，也可以磨练其写作能力。此外，在课程教学中，引入相关领域国内优秀期刊论文作为教学辅助，增加教学的时效性和趣味性。在此过程中，向学生讲解期刊论文的格式，研究内容与方法和课堂相应章节的关联，以及科技数据、图表的分析方法与规范性，提高学生的科学素养，也调动了其学习的积极性。

3.4 网络资源教学的引入 当前，生物学已经进入后基因组学时代，大量不同层次的生物元件信息储存在各种公共数据库中[7]。而课本中讲解的代谢途径大多属于模式微生物，如大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、谷氨酸棒杆菌、黑曲霉、酿酒酵母等。酿造过程中的微生物大多不属于常见的模式微生物，从课本中不能找到其相应的发酵机制。基于该问题，在课程发酵机制章节的讲解中，引入代谢网络数据库的介绍以及相关使用方法，让学生能够认识常见公共代谢网络数据，包括数据库结构、功能、生物信息的相关分析软件，能够通过网络数据库查找特定微生物的特定代谢途径，从而认识其发酵机制。主要讲解的数据库是NCBI（National Center for Biotechnology Information，网址：https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/）、KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，网址：http：//www.kegg.jp/）。同时，再布置相应课后作业，要求学生寻找酿酒工业常见的微生物的特定代谢途径。经过课程学习，学生基本掌握了利用数据库查找特定代谢途径的能力。

4 结语

目前，我国酿酒行业的科技创新能力明显不均衡，啤酒、葡萄酒自主研发和自主创新能力尚有不足；白酒、黄酒行业远远达不到机械化、自动化、智能化、信息化水平的需求[1]。科学建立行业创新机制，加大力度提高自主研发能力，培养专业酿酒人才是我国酿酒行业现代化的关键。专业课程体系建设是培养专业技术人才的理论保障。微生物工程工艺原理是构成酿酒工程核心专业课程的主干之一，是酿酒工程技术人才知识结构的重要基础部分。通过课程教学改革，整个教学过程更加有利于学生理解和认识酒类酿造原理和工艺生产路线，对将来改进酿造工艺、实现酿造技术升级具有一定的积极意义。

参考文献

[1] 王延才.中国酒业协会第五届理事会第三次（扩大）会议2015 年中国酒业工作报告[J].酿酒科技，2016（5）：17-29.

[2] 中国酿酒工业协会.中国酿酒产业“十二五”发展规划[R].2011：1-8.

[3] 黄治国，罗惠波，宗绪岩，等.以白酒产业发展为导向的酿酒工程专业人才建设[J].酿酒科技，2013（5）：114-116.

[4] 张楷正，邹伟，罗惠波，等.酿酒工程专业人才培养体系的建设及应用[J].酿酒科技，2016（1）：60-62.

[5] 邹伟，张楷正，边名鸿，等.酿酒工程专业多层次实践教学体系构建[J].酿酒科技，2016（1）：125-127.

[6] 姚汝华，周世水.微生物工程工艺原理[M].2版.广州：华南理工大学出版社，2005：1-5.

[7] RIGDEN D J，FERNANDEZ-SUAREZ X M，GALPERIN M Y.The 2016 database issue of Nucleic Acids Research and an updated molecular biology database collection[J].Nucleic Acids Res，2016，44（D1）：1-6.