生物工程啤酒發(fā)酵創(chuàng)新平臺(tái)的構(gòu)建和作用

高德志 范鵬杰

摘 要：現(xiàn)如今，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展，社會(huì)在不斷進(jìn)步，綜合國(guó)力顯著加強(qiáng)。文章首先提出了生物工程啤酒發(fā)酵創(chuàng)新平臺(tái)的構(gòu)建與管理，然后從建設(shè)本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、建立本科生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、建設(shè)本科生校內(nèi)實(shí)習(xí)基地三個(gè)方面闡述了生物工程啤酒發(fā)酵創(chuàng)新平臺(tái)的作用。

關(guān)鍵詞：生物工程啤酒發(fā)酵創(chuàng)新平臺(tái);開放實(shí)驗(yàn)室管理模式;校內(nèi)實(shí)習(xí)基地

啤酒生產(chǎn)工藝相對(duì)比較復(fù)雜，生產(chǎn)設(shè)備也較為龐大，而且釀造周期長(zhǎng)、原料價(jià)格不菲。在學(xué)校里建一套相對(duì)完整的生產(chǎn)工藝作為實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)裝置，要占據(jù)較大的空間?；跂|方仿真公司的啤酒發(fā)酵仿真工藝實(shí)習(xí)軟件，精心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生在若干課程的不同學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)融入軟件的應(yīng)用，既可掌握啤酒發(fā)酵的主要參數(shù)和調(diào)整操作，也可獨(dú)立完成整個(gè)工藝流程的全面操作，最終掌握典型產(chǎn)品發(fā)酵的完整生產(chǎn)過(guò)程。

1.啤酒泡沫概述

啤酒是世界上產(chǎn)量最大的飲料酒，酒精度較低，且含有豐富營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。其釀造以麥芽、酒花、酵母、水等為原料，經(jīng)過(guò)糖化、煮沸、發(fā)酵等一系列過(guò)程，最終形成風(fēng)味獨(dú)特、泡沫豐富的低酒精飲料。作為啤酒最為直接的感官特征，啤酒泡沫的質(zhì)量也備受消費(fèi)者和企業(yè)關(guān)心。啤酒泡沫不僅能夠帶給消費(fèi)者最直觀的視覺(jué)體驗(yàn)，也能夠帶給消費(fèi)者舒適的口感，阻擋空氣中的氧以減少氧化作用。啤酒泡沫也具有一定的風(fēng)味，其風(fēng)味主要來(lái)源于一些疏水性物質(zhì)，比如富集在泡沫中的酒花苦味物質(zhì)和芳香精油。啤酒泡沫也會(huì)對(duì)啤酒的氣味產(chǎn)生影響，泡沫的塌陷己經(jīng)被證實(shí)可以加速揮發(fā)性香氣物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，性能良好的啤酒泡沫有利于減少啤酒中風(fēng)味物質(zhì)的損失。

2.生物工程啤酒發(fā)酵創(chuàng)新平臺(tái)的作用

2.1建設(shè)本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

生物工程啤酒發(fā)酵創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)是本科生發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，并開設(shè)“啤酒釀造”和“葡萄酒釀造”等使學(xué)生感興趣的綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生在“自釀自飲”與“自釀自嘗”中真正激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，教師要鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考、不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，充分發(fā)揮他們的主觀能動(dòng)性，從而實(shí)現(xiàn)操作性實(shí)驗(yàn)向設(shè)計(jì)性、綜合性、創(chuàng)新性實(shí)踐的轉(zhuǎn)變。啤酒發(fā)酵實(shí)驗(yàn)采用自主設(shè)計(jì)的形式，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力，重點(diǎn)要突出學(xué)生自主依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、并將設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)評(píng)定可行的項(xiàng)目上罐發(fā)酵，其中學(xué)生要對(duì)粉碎、糖化、發(fā)酵、放罐的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，判斷發(fā)酵的好壞，讓學(xué)生了解實(shí)際生產(chǎn)和小實(shí)驗(yàn)的異同，并最后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與總結(jié)。這樣的實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和操作可充分發(fā)揮學(xué)生的想象力，提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。經(jīng)過(guò)兩年的實(shí)踐，學(xué)生實(shí)驗(yàn)順利開展，已完成黑啤，以及桂花、玫瑰、橙皮啤酒的實(shí)驗(yàn)。

2.2釀造原料中生物胺含量和種類

啤酒釀造的原料主要有麥芽、酒花和水。麥芽和水經(jīng)糖化和煮沸制成麥汁可為酵母提供生長(zhǎng)和發(fā)酵所需的碳源和氮源等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。酒花在麥汁煮沸過(guò)程中添加，可以提供特有的香味和苦味物質(zhì)，并具有一定的防腐作用。酵母利用麥汁中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)將可發(fā)酵性糖轉(zhuǎn)化為酒精，酵母則在后酵開始時(shí)去除，因此要想了解啤酒釀造中生物胺的含量應(yīng)從釀造原料入手，才能清晰的了解生物胺的形成機(jī)制。根據(jù)己建立的啤酒中生物胺的定量方法對(duì)這三種原料的生物胺進(jìn)行檢測(cè)分析。麥芽中大量含有生物胺可能是由于在大麥生長(zhǎng)、貯藏和制麥等工藝過(guò)程中受微生物侵染引起的。酒花中不但總生物胺含量比麥芽低，而且生物胺的種類也比麥芽少，色胺含量最高，占總生物胺的50.53%，其次是腐胺、酪胺和精胺。

2.3考核方式及評(píng)價(jià)體系

總體實(shí)施課程考核方式的改革，通過(guò)課程任務(wù)多元化，加強(qiáng)了學(xué)生的過(guò)程學(xué)習(xí)和教師的過(guò)程考核，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)在平時(shí)，另結(jié)合微助教，學(xué)生手機(jī)操作即可全覆蓋地快速實(shí)時(shí)考察學(xué)生知識(shí)掌握情況。具體軟件操作過(guò)程中有操作評(píng)分系統(tǒng)，可對(duì)學(xué)生操作分步記錄評(píng)分，為學(xué)生的反思學(xué)習(xí)和教師考核提供基礎(chǔ)。學(xué)生遠(yuǎn)程登錄，開展網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)，并完成數(shù)據(jù)分析和討論。教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)運(yùn)行中的仿真培訓(xùn)學(xué)生站進(jìn)行管理，控制實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的選擇、開始，授權(quán)設(shè)置學(xué)生的操作內(nèi)容，全程記錄、統(tǒng)計(jì)學(xué)生成績(jī)等。要求學(xué)生在真實(shí)實(shí)驗(yàn)課開設(shè)之前，完成虛擬項(xiàng)目的預(yù)習(xí)和知識(shí)準(zhǔn)備，結(jié)合思維導(dǎo)圖繪制梳理預(yù)習(xí)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)課開設(shè)過(guò)程中，教師以問(wèn)題為導(dǎo)向，考察學(xué)生知識(shí)掌握及思考深度等情況，結(jié)合微助教全覆蓋考察學(xué)生預(yù)習(xí)效果。另結(jié)合課后小組合作學(xué)習(xí)和討論的環(huán)節(jié)，促進(jìn)學(xué)習(xí)的主動(dòng)思考、討論學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)和專業(yè)交流能力。培訓(xùn)模塊包括啤酒生產(chǎn)工藝的實(shí)訓(xùn)，操作過(guò)程中，通過(guò)不同閥門和泵的開閉，可控制水、汽、物料的進(jìn)出;大麥的含量參數(shù)、進(jìn)料量、泵的開閉大小等參數(shù)均可進(jìn)行設(shè)置;進(jìn)料后攪拌、鈕控制耕刀的旋轉(zhuǎn)和上下、酒花的添加等可控制操作;發(fā)酵過(guò)程中不同階段需要進(jìn)行的采樣檢測(cè)指標(biāo)亦可檢測(cè)。通過(guò)啤酒發(fā)酵仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的應(yīng)用，本校發(fā)酵工程系列課程的教學(xué)項(xiàng)目?jī)?nèi)容、實(shí)踐教學(xué)方法逐步科學(xué)化、特色化，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生參與實(shí)踐的積極性、主動(dòng)性，學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、工程應(yīng)用能力顯著提高。

3.結(jié)語(yǔ)

啤酒發(fā)酵創(chuàng)新平臺(tái)的運(yùn)用可將生物工程傳統(tǒng)的發(fā)酵實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容提升為綜合研究型、應(yīng)用創(chuàng)新型的實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái);以學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為主體，開發(fā)出功能性、果味型的啤酒;探索出本科生新培養(yǎng)方案中創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)分認(rèn)證的方法，使學(xué)生不僅能掌握?qǐng)?jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，更能熟練地掌握實(shí)驗(yàn)操作技能，并培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)、解決問(wèn)題的能力，加速發(fā)酵產(chǎn)品的開發(fā)，進(jìn)而培養(yǎng)出“上手快、后勁足”的應(yīng)用型創(chuàng)新性人才。啤酒發(fā)酵創(chuàng)新平臺(tái)不僅能增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力，而且激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，同時(shí)，還可以提高發(fā)酵實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，夯實(shí)學(xué)生的科技創(chuàng)新思維能力，并且為生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生物工程專業(yè)通過(guò)工程教育專業(yè)認(rèn)證中關(guān)于實(shí)驗(yàn)、科技創(chuàng)新和社會(huì)實(shí)踐等方面的要求提供支撐條件。

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