生物工程啤酒發酵創新平臺的構建和作用

高德志 范鵬杰

摘 要：現如今，我國的經濟在快速發展，社會在不斷進步，綜合國力顯著加強。文章首先提出了生物工程啤酒發酵創新平臺的構建與管理，然后從建設本科生實驗教學平臺、建立本科生科技創新創業實驗平臺、建設本科生校內實習基地三個方面闡述了生物工程啤酒發酵創新平臺的作用。

關鍵詞：生物工程啤酒發酵創新平臺;開放實驗室管理模式;校內實習基地

啤酒生產工藝相對比較復雜，生產設備也較為龐大，而且釀造周期長、原料價格不菲。在學校里建一套相對完整的生產工藝作為實習實訓裝置，要占據較大的空間?；跂|方仿真公司的啤酒發酵仿真工藝實習軟件，精心設計教學環節，學生在若干課程的不同學習環節融入軟件的應用，既可掌握啤酒發酵的主要參數和調整操作，也可獨立完成整個工藝流程的全面操作，最終掌握典型產品發酵的完整生產過程。

1.啤酒泡沫概述

啤酒是世界上產量最大的飲料酒，酒精度較低，且含有豐富營養物質。其釀造以麥芽、酒花、酵母、水等為原料，經過糖化、煮沸、發酵等一系列過程，最終形成風味獨特、泡沫豐富的低酒精飲料。作為啤酒最為直接的感官特征，啤酒泡沫的質量也備受消費者和企業關心。啤酒泡沫不僅能夠帶給消費者最直觀的視覺體驗，也能夠帶給消費者舒適的口感，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味，其風味主要來源于一些疏水性物質，比如富集在泡沫中的酒花苦味物質和芳香精油。啤酒泡沫也會對啤酒的氣味產生影響，泡沫的塌陷己經被證實可以加速揮發性香氣物質的轉移，性能良好的啤酒泡沫有利于減少啤酒中風味物質的損失。

2.生物工程啤酒發酵創新平臺的作用

2.1建設本科生實驗教學平臺

生物工程啤酒發酵創新實驗平臺承擔的教學任務是本科生發酵實驗，并開設“啤酒釀造”和“葡萄酒釀造”等使學生感興趣的綜合實驗項目，讓學生在“自釀自飲”與“自釀自嘗”中真正激發學習興趣。同時，教師要鼓勵學生獨立思考、不斷優化實驗條件，充分發揮他們的主觀能動性，從而實現操作性實驗向設計性、綜合性、創新性實踐的轉變。啤酒發酵實驗采用自主設計的形式，其目的在于培養學生的想象力、創造力及創新創業的能力，重點要突出學生自主依據實驗目的進行實驗設計、并將設計實驗評定可行的項目上罐發酵，其中學生要對粉碎、糖化、發酵、放罐的生產過程進行實時調控，判斷發酵的好壞，讓學生了解實際生產和小實驗的異同，并最后進行數據分析與總結。這樣的實驗的設計和操作可充分發揮學生的想象力，提升學生的創新實踐能力。經過兩年的實踐，學生實驗順利開展，已完成黑啤，以及桂花、玫瑰、橙皮啤酒的實驗。

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。麥芽和水經糖化和煮沸制成麥汁可為酵母提供生長和發酵所需的碳源和氮源等營養物質。酒花在麥汁煮沸過程中添加，可以提供特有的香味和苦味物質，并具有一定的防腐作用。酵母利用麥汁中的營養物質將可發酵性糖轉化為酒精，酵母則在后酵開始時去除，因此要想了解啤酒釀造中生物胺的含量應從釀造原料入手，才能清晰的了解生物胺的形成機制。根據己建立的啤酒中生物胺的定量方法對這三種原料的生物胺進行檢測分析。麥芽中大量含有生物胺可能是由于在大麥生長、貯藏和制麥等工藝過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考核方式及評價體系

總體實施課程考核方式的改革，通過課程任務多元化，加強了學生的過程學習和教師的過程考核，促進學生學習在平時，另結合微助教，學生手機操作即可全覆蓋地快速實時考察學生知識掌握情況。具體軟件操作過程中有操作評分系統，可對學生操作分步記錄評分，為學生的反思學習和教師考核提供基礎。學生遠程登錄，開展網絡虛擬實驗，并完成數據分析和討論。教師通過網絡對運行中的仿真培訓學生站進行管理，控制實訓項目的選擇、開始，授權設置學生的操作內容，全程記錄、統計學生成績等。要求學生在真實實驗課開設之前，完成虛擬項目的預習和知識準備，結合思維導圖繪制梳理預習內容，實驗課開設過程中，教師以問題為導向，考察學生知識掌握及思考深度等情況，結合微助教全覆蓋考察學生預習效果。另結合課后小組合作學習和討論的環節，促進學習的主動思考、討論學習、團隊合作學習和專業交流能力。培訓模塊包括啤酒生產工藝的實訓，操作過程中，通過不同閥門和泵的開閉，可控制水、汽、物料的進出;大麥的含量參數、進料量、泵的開閉大小等參數均可進行設置;進料后攪拌、鈕控制耕刀的旋轉和上下、酒花的添加等可控制操作;發酵過程中不同階段需要進行的采樣檢測指標亦可檢測。通過啤酒發酵仿真實訓項目的應用，本校發酵工程系列課程的教學項目內容、實踐教學方法逐步科學化、特色化，極大地激發了學生的學習興趣和學習熱情，充分調動了學生參與實踐的積極性、主動性，學生的知識應用能力、實踐動手能力、工程應用能力顯著提高。

3.結語

啤酒發酵創新平臺的運用可將生物工程傳統的發酵實驗教學內容提升為綜合研究型、應用創新型的實踐創新平臺;以學生創新創業為主體，開發出功能性、果味型的啤酒;探索出本科生新培養方案中創新創業學分認證的方法，使學生不僅能掌握堅實的基礎理論知識，更能熟練地掌握實驗操作技能，并培養學生在實驗中發現、解決問題的能力，加速發酵產品的開發，進而培養出“上手快、后勁足”的應用型創新性人才。啤酒發酵創新平臺不僅能增強學生的動手動腦能力，而且激發了學生學習的主動性，同時，還可以提高發酵實驗的教學效果，夯實學生的科技創新思維能力，并且為生命科學技術學院生物工程專業通過工程教育專業認證中關于實驗、科技創新和社會實踐等方面的要求提供支撐條件。

參考文獻

[1]楊洪濤，王小兵.工程教育專業認證標準下的測控專業實踐教學的改革與實踐[J].實驗技術與管理，2017，34（6）.

[2]殷靜燕.高校實驗室管理模式的研究與探索[J].大眾科技，2014，16（12）.