開山立派—李家民《固態發酵》讀后

文/李尋的酒吧 微信公眾號

中國白酒大師李家民

李家民，四川射洪人，高級工程師（正高級）。原沱牌舍得副董事長、副總經理、總工程師、首席質量官。系享受國務院特殊津貼專家、國家級技能大師（人社部、財政部等部委核準成立國家級工作室）、中國杰出質量人（全國質量獎個人獎，行業第三人）、中國白酒大師、中國釀酒大師、中國首屆酒業科技領軍人才、中國當代發明家（全國食品行業唯一）、中國首席品酒師、四川省學術和技術帶頭人。兼任中國發明協會副理事長（黨委委員）、全國白酒標準化技術委員會濃香型白酒分會委員、中國食品工業協會第六屆理事會常務理事、中國食品工業協會白酒專業委員會技術顧問、中國酒業協會白酒分會第二屆技術委員會委員、四川省專家評審委員會委員（第二、三屆）、四川省標準化協會副理事長、四川省新能源產業促進會副會長、四川省釀酒協會副會長及江南大學、華中農業大學和成都理工大學兼職教授，比利時布魯塞爾國際烈性酒大賽評委、“1915年巴拿馬——太平洋國際博覽會”國際酒評委委員會委員、中國質量認證中心（CQC）體系認證專家庫專家、中國認證認可協會（CCAA）持續培訓免于評審教師。

扎根基層從事生態釀造研發、質量安全工作30余年，首倡并構建生態釀酒、生態經營、生態文明、生態文化體系（寫入國家級規劃大學教材），定義生態釀酒國標術語，揭示固態發酵遵循的“五三”原理，創新提出食品感官風味成分形成及作用機理的“五味九覺”原理，原創原糧汽爆熟化、釀造藝術學、全P生態釀酒標準體系、多功能一體化仿生智能機器人等成果居國內領先水平。圍繞“安全、優質、高產、低耗”構建沱牌舍得科研技術體系，主研科技項目130余項，有授權發明專利40項，著作10部，論文40余篇，獲13項國際發明金獎（其中“鉆石大獎”系中國唯一）、發明創業獎特等獎（全國食品行業唯一）、四川省科技進步一等獎等科技獎勵60余次，培養技能型人才近萬人。著力傳承創新國家級非物質文化遺產——沱牌曲酒傳統釀造技藝，獨創的幽雅風格白酒被列為國家標準，使企業產品由單一濃香發展為“一樹五花”（濃香、醬香、清香、濃兼醬、醬兼濃），開發的吞之乎酒獲比利時布魯塞爾國際烈性酒大賽最高獎——大金獎第一名，另8款產品分獲6項金獎、2項銀獎。

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發酵，是人類使用了數千年的古老技藝，人們用這種技藝制造出了酒、醋、醬油、饅頭、面包等食品。19世紀中期，法國大科學家巴斯德發現了微生物在發酵過程中的關鍵作用，稍后，科赫建立了單種微生物的分離和培養技術，由此，為這種古老的技藝提供了現代科學基礎。

現在，不同學科對發酵的定義各有偏重，生物化學認為發酵是指微生物在無氧條件下分解代謝有機物質釋放能量的過程；微生物學對發酵的定義要寬泛得多，將利用微生物在有氧和無氧條件下的生命活動來制備微生物菌體及其代謝產物的過程，統稱發酵，或者更簡明地說，微生物所進行的一切活動都可稱為發酵。

食用酒精液態發酵車間

根據培養基是固態還是液態可將發酵分為液態發酵和固態發酵兩種類型。

液態發酵是指將微生物接種到液體培養基中進行的培養過程；固態發酵是指利用固體培養基進行微生物的繁殖，微生物貼附在營養基質表面生長，所以又稱為表面培養。

現代發酵工業的主流是采用液態發酵，因為這種方式易于實施人工控制，較容易實現穩定、高產、優質的生產目的。現代液態發酵工業已經可以對發酵過程的基本參數如溫度、PH值、罐壓、溶解氧、氧化還原電位、空氣流量、CO2含量等進行自動控制。相比之下，固態發酵的設備相對簡單，但耗費勞動力多，占地面積大，容易污染，各種參數難以實施人工控制，生產規模擴大的成本較高，因此，處于相對弱勢的地位。

由于液態發酵占主流地位，科學研究的重點也集中于液態發酵，關于固態發酵的研究相對薄弱，具體到科技文獻上，目前大學中的《發酵工程》《發酵原理》教科書的主要內容均是基于液態發酵的，固態發酵的內容很少。2017年四川大學出版社出版的李家民先生主編的《固態發酵》是筆者所見的第一本（目前也是唯一一本）專門研究固態發酵的學術專著，具有填補學科空白的意義。

李家民主編《固態發酵》，四川大學出版社，2017年4月第一版

以白酒工業為例，可以清晰地看出液態發酵與固態發酵所處的地位及內在意義。目前，中國白酒中產量最大的是以食用酒精為原料，加入香精或部分固態發酵基酒勾兌出的液態法或固液法白酒，保守的估計，約占白酒總產量的70%以上，食用酒精為液態發酵法生產，可見其占主流地位。但是，迄今為止，液態法和固液法的白酒在風味口感甚至色譜骨架或主要成分上都無法與固態法的白酒相比，優質的國家名酒均是純糧固態發酵生產的。人們都知道純糧固態發酵才能生產出真正的好酒，但由于固態發酵是雙邊開放式發酵，自然接種，菌種復雜多變，發酵過程存在很多無法定量控制的因素，所以，關于固態發酵的科學理論研究也相對薄弱，人們沿襲著古老的傳統確實能做出好酒來，但卻沒有充分證明這酒之所以好的現代科學體系。

《固態發酵》的出版，將使這種局面發生根本性的變化。

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《固態發酵》是實踐經驗總結與理論思考升華相結合的產物，該書主編李家民先生具有三十多年的釀酒工作經驗，原沱牌舍得資深總工程師，是中國釀酒大師、中國白酒大師、中國首席品酒師，多年的實際經驗讓他堅信：傳統固態工藝具有難以替代的作用，這種對固態發酵工藝地位的重視實際上是本書重要的思想出發點，因為從思想深處認識到傳統固態發酵不可替代的作用，就會自覺地探索其存在的科學合理性，就不會將基于液態發酵經驗上的一些認識奉為金科玉律，就會努力創造能解釋固態發酵諸種未解之謎的理論邏輯。

四川省綿竹市劍南鎮“天益老號”釀酒作坊中的固態發酵池

作者基于釀酒領域的經驗總結出關于固態發酵的五法則三層次，簡稱“五三原理”：

1、各類微生物在發酵過程中，經歷從菌種到種群再到群落的生態演替過程；

2、微生物所處環境中的物系——菌系——酶系相互作用影響或相互關聯，處于不斷變化的動態平衡中；

3、固態發酵中固——液——氣三相協同作用，三相的比例及轉化程度直接影響到發酵質量；

4、自然封閉狀態下，整個微生物體系要經歷從好氧→微氧→厭氧的代謝環境；

5、體系溫度變化表現為前緩——中挺——后緩落的共同特征。

（引自《固態發酵》P18）

筆者以為，這“五三原理”只能從固態發酵實踐經驗中總結出來，液態發酵產生不了這樣的理論，這是因為液態發酵方式主要是單一純菌種發酵，發酵環境為封閉可控的環境，這種工藝中不存在復雜的菌種——菌群——群落演替過程；液態發酵的主體基質是液體，即使發酵液中存在少量的固形物，但對發酵的質量可以忽略不計，不用考慮固——液——氣三種相態的協同作用與發酵質量的關系。而固態發酵本身是開放的，多菌種微生物同時作用的體系，發酵過程中固、液、氣三相同時存在（固態發酵也是存在游離水的，含水量通常控制在18～80%之間，大多數含水量在60%左右，典型的液態發酵發酵液的含水量在95%以上），就必須考慮多菌種，菌種發育成菌群落，以及固、液、氣三種相態這類復雜性的問題。多菌種微生物的實驗室在生產現場，而不在所謂的單菌種實驗室，只有豐富的現場經驗，才能提供建立“五三原理”的知識基礎。同時，“五三原理”也是持續不斷的理論思考的結果，要是沒有扎實的基礎功底、自覺的現代科學哲學意識，也不能將千百年來無數釀酒工匠在實踐中都熟知的經驗升華為具有現代科學意識的理論體系。

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雖然李家民先生的主要經驗來自釀酒行業，但難能可貴的是，他將思考的目光投向了釀酒行業以外幾乎一切使用固態發酵的領域，其視野遍及食醋、醬油、醬類、豆豉、豆腐乳、果蔬、茶葉、中藥等諸領域，通過每個領域中的實踐經驗，反復驗證“五三原理”，使其理論具有相當程度的普適性。給筆者印象最深刻的是他將人體消化過程也理解為一種固態發酵過程，由此，打通了一切固態發酵的食品、飲料、調味品與人體健康間真正聯系的通道。按液態發酵的理念，其實也是當前人類對發酵現象的主流認識理念，搞清楚單一菌種（純種微生物）及其代謝物與人體的聯系似乎就可以作為發酵產品的健康指標了，按這種理論，很多固態發酵物（如黃酒、醬菜）中很多微生物及其代謝物對人體健康是無益甚至有害的，但是，數千年的飲食實踐證明，這些發酵物并沒有對人體造成傷害，反而有很多案例表明其對人體健康的有益作用。按“五三原理”，這類問題將得到更合理的解釋：人體消化過程本身是復雜的、開放的固態發酵過程，它與固態發酵物本身的菌群及其代謝物的作用過程也是復雜的過程，絕非純菌種作用那么簡單，數千年飲食實踐證明的固態發酵物對人體的營養作用是確定的，有待于在復雜的菌系——酶系——物系及三種相態等條件下做出新的科學解釋；我還相信，新的科學解釋將會催生出更多的工程技術上的應用，傳統的固態發酵品在人體健康領域將有新的作為。

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李家民先生的《固態發酵》是開山立派之作。

“開山”很好理解，本書是研究固態發酵的第一本學術專著，其所提出的“五三原理”為固態發酵這種古老但在現代發酵工業中日益被邊緣化的工藝提供了現代科學基礎，而且是一個體系，這種科學體系的進一步發展會使固態發酵逐漸獲得和液態發酵同樣重要的工業地位。

“立派”，則還要啰嗦幾句。

為了說明問題，我們將《固態發酵》一書與另外兩本典型的發酵科學教科書進行對比。一本是張星元先生編著的《發酵原理》，本書由科學工業出版社2005年出版第一版，當時是我國第一本系統地闡述工業發酵的生物學原理的專著，2011年出版第二版，并且重印了兩次，可見是經典教科書。另一本是韋革宏和楊祥主編的《發酵工程》，科學出版社2008年第一版，到2015年已經是第十一次印刷了，也是經典教科書了。

《發酵工程》是西北農林科技大學、西南科技大學等多所高校的老師共同編著的國家“十一五”規劃教材，體系完整，以講述液態發酵的工藝和原理為主，對固態發酵的部分只作簡略的介紹，不過五六頁的內容，基本上等同于液態發酵的教科書。與之相比，《固態發酵》可以作為固態發酵的教科書，與《發酵工程》一起共同構建起一個完整的現代發酵工程學科體系。

《發酵原理》張星元編著，科學出版社，2011年3月第二版

張星元教授對發酵科學有深刻的認識，他認為，發酵科學是復雜性的科學，關于發酵原理的研究只是剛剛起步，他將自已的學說只稱為“假說”，他提出了微生物生命活動的三個基本假說作為發酵科學的基本原理：

1、代謝能支撐假說：微生物細胞生命活動的驅動原理（微生物能學）；

2、代謝網絡假說：代謝網絡與代謝物流圖（微生物第二解剖學）；

3、細胞經濟假說：細胞經濟運行與生存保障原理（細胞經濟學）。

李家民先生的“五三原理”和張星元教授的“三個基本假說”相比，更多的是來自于宏觀、中觀、微觀現象的綜合觀察與思考和對發酵中多種因素復雜機制的深入理解，而張星元教授則更側重于微生物內部細胞活動和電化學的微觀理解，深入思考著能量、電子、氧化還原電位等問題，如果放大到工程應用領域，這些原理更宜于作液態發酵工程的理論基礎，而對更復雜的固態發酵可能力有不逮。

同樣是構建發酵科學原理的開創性著作，但明顯呈現出不同的流派風格，在這個角度上講，李家民先生的《固態發酵》不僅是固態發酵科學的開山之作，也是現代發酵科學中基于綜合觀察思考之上的立派之作。當然，這兩種流派之間是互補的，“五三原理”的每一項原理均需更多在微觀機理方面的深化認識，“三個假說”也只有通過復雜的固態發酵工程檢驗才能進一步完善為科學學說。從時間上看，《固態發酵》第一版出版于2017年，比前兩本書晚的多，在某種程度上，標志著發酵科學的更新與進步。當然，不是說前兩本書就落后了，作為兩本優秀的經典教科書，它們至今仍具有不可替代的地位。通過對比，我們能清晰地看出，李家民先生在前輩科學家的基礎上，又更進了一步，提出了更多的新見解、創建了更多的新知識，使發酵科學這個學科更加完善。我深信，未來的大學相關專業教科書體系中，必然有《固態發酵》的一席地位。

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筆者是在閱讀釀酒專業的文獻時，接觸到《固態發酵》一書的，讀后感到此書起自白酒、歸于人體，用“五三原理”將所有固態發酵活動統一為一個知識整體，構建起微生物——植物——動物之間相互聯系作用的橋梁，可謂天人合一、物生合一，很受啟發。遂通過出版社聯系到李家民生生，做了專門采訪（采訪錄參見本期《中國白酒前沿科學探討——訪中國釀酒大師、原沱牌舍得總工程師李家民》）。

李家民先生（左）接受本刊副主編李尋（右）的采訪

讀他書時，覺得從知識和經驗積累上來看，作者應是位六、七十歲的老先生，在成都環球中心見到李先生，發現他居然很年青，1964年生，今年尚不到55歲。由此可見他平時用功之勤，才能有這么精深的學術積累。交流中得知，李先生1982年進入沱牌曲酒廠，從一線釀酒工人做起，上大學深造時，他已經有了一定的工作經驗，是帶著“問題”走進大學課堂的，所以，在接受系統科班教育的過程中，他能主動思考，而且，經常返回廠里做實驗，真正做到了理論與實踐相結合、相促進。于此，我也理解了他與《發酵原理》《發酵工藝》兩本書行文風格上的不同，那兩本書的作者均是大學教授，做學問的風格偏重理論，體系嚴謹，即使有所獨創，也不越前人理論的大范圍，可稱之為“學院派”；李先生起自基層一線，對實際的生產實踐有真切的體會，他的文字充滿了實踐中才有的鮮活氣息，可謂“實戰派”。從《固態發酵》這本書中也可以讀到，很多技術來自李先生在釀酒實踐中的發明，如氣爆技術、釀酒智能機器人技術等。由于在生產企業工作，又擔任企業的副董事長兼總工程師，所以，他有條件把自己的想法通過生產實踐加以驗證，這方面，明顯地比大學教授們有優勢。

在采訪中，真切地感受到李先生具有真正科學家才具有的天賦：好奇！他對一切新事物、新觀念都有濃厚的興趣，而且思維非常活躍。他并不認為《固態發酵》中的“五三原理”是固定不變的教條，相反，他認為隨著認識的深入，也許將來會提出“六三原理”或“六五原理”，他數次誠懇地說，特別想聽一聽對《固態發酵》一書的批評意見，以便在再版時修改完善。

李先生還是一位發明家，有四十項發明專利，涉及釀造方法及工藝設備等多方面，他是中國發明家協會的副理事長。

在交流中，我們都強烈地意識到固態發酵的“五三原理”有很多向深處發展的空間，用李先生的話說，固態發酵是一座取之不竭、用之不盡的巨大金礦，未來會有很多新發現，我們期待李先生更多的創造。

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來源：李尋的酒吧 微信公眾號ID：lixundejiuba

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