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中国古代认识和利用微生物的成就

[作者:程光胜    门大鹏]  [2007/8/3]
微生物,顾名思义,是指那些微小的、靠肉眼难以看到或看清的生物,一般包括病毒、细菌、放线菌和真菌(又分酵母菌和霉菌)四大类。因为它们个体很小,在显微镜发明之前,人们并未直接认识到这些生物的存在。但是事实上,从人类开始出现,就在许多方面和它们打交道,在利用有益微生物和防除有害微生物方面,不断地积累经验。

几千年来,我国劳动人民在认识和利用微生物方面,有过许多重大发明创造;在中华民族的文明宝库中,它们像一颗颗晶莹的明珠,放射着中国人民聪明才智的光辉。

在这里,我们打算谈谈我国古代在和工业、农业有关的微生物学方面的某些重大成就。

独具一格的制曲和酿酒

根据历史记载,我国酿酒历史至少有四五千年。殷墟出土的商代甲骨文中,有和现代汉字形体相似的◆字。在殷墟中发现的酿酒作坊遗址,证明早在三千多年前,我国的酿酒事业已经相当发达。

用谷物酿酒,须经过把淀粉分解成葡萄糖(糖化)、再把葡萄糖转化成酒精和二氧化碳(酒精发酵)两个主要过程。记叙殷商历史的书籍中,有“若作酒醴,尔惟曲蘖”(《尚书·说命下》)的字句,说明当时酿酒已经用了长微生物的谷物(曲)和发芽的谷物(蘖)。但是,在汉代以前,酿酒已经只用曲了。当时,由于制曲的时候利用了某些有利条件,曲中应该大量含有混杂生长着的霉菌和酵母,分别起着糖化和酒精发酵的作用。用这种曲酿酒,可以使酿酒的糖化和酒精发酵两个过程连续而又交叉地进行。今天称这种方法叫复式发酵法。这是我国劳动人民在酿酒工业中的一大发明。我国出产的风味别致、驰誉世界的黄酒“善酿”和白酒“茅台”,都是复式发酵法不断发展中产生的名酒。古代西方用麦芽酿成啤酒。直到今天,西方各国主要的谷物酒仍然是用麦芽糖化、再加入酵母进行酒精发酵制成的(例如威士忌酒、伏特加酒等)。十九世纪末,欧洲人在研究了我国的酒曲后,才知道我国这种独特的方法,把它称作“淀粉发酵法”。
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礼记·月令·仲冬篇》中,提出过六个酿酒要素,大意是:用的谷物必须备齐,曲糵生产必须及时,浸谷蒸饭必须清洁,用水必须清澈无味,陶器必须精良,温度控制必须得当。在《周礼》卷五《天官冢宰下》中还有“五齐”、“三酒”等酒名的记载。我们可以认为,“五齐”是指酿酒过程中的五个阶段,“三酒”是发酵成的不同类型的几种酒。这充分表明,早在三千年前,对曲糵酿酒的观察已经很周到,对曲中微生物的生长发育规律已经有一定认识,酿酒技术已经相当进步了。

东汉末,曹操(155-220)曾经向皇帝上疏提出一种“九酝酒法”,也就是连续投料的方法。这样可以防止由于糖度过高抑制发酵,酿成的酒自然更加醇厚了。直到今天,我国江浙一带的加饭酒,仍然采用这种方法制造。应当指出,两千年前总结过的这种方法,和今天发酵工业中连续投料或在发酵过程中多次追加原料(就是流加)的方法,所依据的原理是相同的。

从有关制曲酿酒的我国古籍中还可以见到,在很早以前,我国就已经有了许多发酵技术方面的创造,如用酸浆调节发酵,加热杀菌以防止酒变质,加蜡或加油消除泡沫等。

在制曲酿酒方面,特别应该提到红曲。这是我国劳动人民的一项重大发明。据历史记载,红曲的出现不会晚于公元十世纪。宋代诗人曾经有过“夜倾闽酒赤如丹”的诗句,可见用红曲酿成的酒,在宋代已经相当普遍了。在长期生产实践中,人们学会了用明矾处理大米使它维持酸性、分期加水调节通气量和时摊时聚调节温度等特殊手段,使具有耐酸、耐热、耐缺氧特性、兼具糖化和酒精发酵能力的红曲霉能够长透大米粒内外,这充分显示了当时培养微生物技术的高超。红曲是我国特产,不仅可以酿酒,又是一种无害的食品染料,并且可以作药用。
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用曲治病,早在春秋时期就有记载。如《左传》载,鲁宣公十二年(公元前597年)申叔展问还(xuán)无社:“有麦曲乎?曰无。叔展曰:河鱼腹疾,奈何?”但是专门生产药用曲的记载,首先见于南北朝时期的梁代(公元502年到557年)的《春秋纬》一书,书中说道:

“麦阴也,黍阳也。先浸曲而投黍是阳得阴而沸。后世曲有用药者,所以治疾也。”明代已经把药用曲特称“神曲”。今天,神曲仍是民间常备的一种消食、行气、健脾、养胃的药物。

在制曲技术发展的漫长过程中,还分化出专用于酿醋、制酱和腌制食品的各类曲。

酿醋是使酒精进一步氧化成醋酸,在西方是以酒作原料进行醋酸发酵而成的。《周礼》卷六中有“醯人”的记载,“醯”是当时的醋,说明至少在两千五百年前,我国就知道制醋了。到南北朝后期(公元六世纪),已经有用谷物作原料固体发酵酿醋的萌芽,后来就全用谷物直接酿醋了。用谷物固体发酵酿醋,是我国酿醋方法的特点,由于曲中微生物种类多,使醋中除醋酸外,还有像乳酸、葡萄糖酸等有机酸,因而醋的风味更好。
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制酱,是利用曲中微生物产生的蛋白酶,把豆类、肉类等食品中大量含有的蛋白质分解成氨基酸等水解产物。这是我国首创的。据《周礼》卷四记载的“膳夫掌王之食饮膳羞,……酱用百有二十瓮”一语,可知酱大致也是在两千五百年前出现的。日本木下浅吉所著《实用酱油酿造法》中说:“天平胜宝六年,唐僧鉴真来朝,传来味噌制法。”“味噌”就是酱。天平胜宝六年是公元755年,鉴真(688-763)于唐天宝十二年(公元753年)东渡日本,可见日本的制酱方法是在那时由我国传去的。

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