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中国近代工业微生物学的奠基人和开拓者——陈騊声

2005-11-23 09:31 陈征贻 中国科技史料 阅读 0
核心摘要: 陈騊声(1899—1992)是中国近代工业微生物学的奠基人和开拓者。本文详细介绍了他的生平、教育背景、科研成就及对中国工业微生物发展的贡献。他在酒精发酵技术、传统酿造工艺改进、酶制剂、有机酸、氨基酸和核酸类物质研究等方面取得了重大突破,推动了我国微生物工业的现代化。其专著《中国微生物工业发展史》获全国优秀科技图书奖。陈騊声一生勤奋著作,培养了大批人才,为中国工业微生物学的发展奠定了坚实基础。

陈騊声(1899—1992),字陶心,福建省闽侯县(今福州市)人,是中国近代工业微生物学的奠基人和开拓者。他出生于一个读书人家庭,祖父和父亲都是前清举人。3岁时父亲去世,母亲含辛茹苦抚养他们兄弟四人,陈騊声自幼立志读书,以报亲恩。他曾作诗自述:“我幼颇苦读,扬名思显亲。木屐与纸伞,上学乐津津。伞下尚咿唔,不觉雨沾巾。”在城东小学毕业时名列前茅,后升入三牧坊第一中学。19岁中学毕业,由三哥资助考入北京工业大学应用化学科,学习四年,成绩第一。1922年毕业后,由校长俞同奎推荐到山东济南黄台溥益糖厂酒精厂工作,时年24岁。

1927年,溥益糖厂因军阀混战、原料不足而停工,陈騊声转入大学任教,因其丰富的实践经验深受学生欢迎。1930年下半年,他担任实业部中央工业试验所酿造研究室主任,对传统酿造工艺进行了改进。1932年公费赴美留学,获理学硕士学位,后在美国威斯康星大学研究院进修发酵化学,并赴欧洲各国考察微生物工业。回国后仍回原所工作,不久在上海中国酒精厂任总化学师,技术上超越了当时重金聘请的英国专家,名噪一时。“八一三”事变后,日本侵略军侵华,工厂被炸,陈騊声在炮火中仍坚持著述和授课。新中国成立后,他受轻工业部委托,赴东北帮助糖厂、酒精厂复工,又到西北勘察甜菜糖厂建厂地址,今日包头糖厂的建成也有他的一份功劳。

1950年,陈騊声任江南大学食品工业系教授,1953年任上海第一地方工业局化验室顾问。由于液体曲研究成功,上海轻工业研究所成立了发酵研究室。其后,他研究谷氨酸发酵又获成功,上海市科委高度重视,认为工业微生物是大有发展的学科,遂将发酵室从轻工所分出,成立了上海工业微生物研究所。不久,“文化大革命”开始,陈騊声受到迫害,1969年恢复工作。1982年,他调到上海科技大学,创立了生物工程系并任系主任,1985年起任名誉系主任、教授。

陈騊声历任中华化学工业会理事、上海化学会理事及理事长、上海化学化工学会副理事长及顾问、中国化学会理事、上海微生物学会理事、中国微生物学会理事、中国微生物学会酿造学会名誉理事长、中国食品协会理事、上海食品协会理事、上海市第六届政协委员、上海市第七届人大代表。1956年加入九三学社,1978年被评为上海市先进工作者,同年荣获全国科学大会重大科技成就个人奖。其专著《中国微生物工业发展史》荣获1977—1981年全国优秀科技图书奖,1990年荣获国家教育委员会荣誉证书。

诲人不倦,勤奋著作

陈騊声自1927年开始从事大学教育工作,先后在国内多所著名大学讲授发酵及制糖技术。新中国成立后,他继续在江南大学、复旦大学、上海第一医学院等校执教。在多年的教学中,他培养了一大批杰出人才,其中不乏著名微生物研究所所长、学部委员、高级研究人员和高级工程师,他们为国家发酵事业做出了重大贡献。

1983年,84岁高龄的陈騊声从上海工业微生物所调至上海科技大学,在各方支持下筹建了国内第一个生物工程系,1983年开始招生,毕业生在生物化学各领域获得好评。生物工程系最初只有生物化工专业,1988年增加了食品工业专业。在陈騊声建议和组织下,1986年建成了4000平方米的生物楼。

在著述方面,陈騊声先后出版了20余部专著,发表百余篇研究论文。在山东溥益糖厂酒精厂工作期间,他利用业余时间广泛搜集文献,结合实地考察笔记,写成《世界各国之糖业》,1928年由上海商务印书馆出版。抗战时期,他坚持写作,完成了约140万字的《酿造学总论》(上、下册)和《酿造学分论》(上、下册),这两部专著列入大学丛书,出版后销售一空,日本投降后由商务印书馆再版,深受学术界重视。“文化大革命”中,陈騊声被迫迁至搁楼居住,白天挨斗,晚上仍辛勤耕耘。当时他糖尿病复发,骨瘦如柴,深恐不久于人世,不愿数十年的劳动成果付诸东流,便偷偷回忆从事工业微生物的经历,用仅有的一支圆珠笔写在信纸上,这就是后来获得全国优秀科技图书奖的《中国微生物工业发展史》的初稿。该书1979年由北京轻工业出版社出版,获中国科技史主编李约瑟、美国麻省理工学院迪曼(A.L. Demain)教授称赞,并获日本坂口谨一郎、有马启、田中静一等教授好评,被认为是中国解放后出版的最佳科学史著作。1976年,陈騊声在上海市科技工作者座谈会上声称,他将于3年内写成50万字的《近代工业微生物学》,结果只用两年时间写成,字数约100万。他还主编过《农副产品化学加工》丛书,对振兴农业起到了推动作用。

改进中国传统酿造工艺

我国传统酿造产品种类繁多,品质优良,但生产工艺多沿用古老方法。陈騊声在南京中央工业试验所工作时,对传统酿造技术进行了充分研究。在白酒方面,他广泛收集国内各省的酒药、酒曲,并对其中的微生物进行分析与实验,从中分离出多种酵母与霉菌,初步了解酒药中霉菌以根霉为主,酒曲中霉菌以曲霉为主。他认为酒药酒曲中所含微生物极为复杂,尚需深入研究。他在《漫谈白酒》(1989年中国白酒协会刊第二期)中提出:“希望白酒生产和研究单位集合微生物学、生物化学、分析化学等有关专家共同努力,争取在短时间内完全掌握各种名酒的香气产生菌后,应用各种纯菌的混合发酵法,生产与名酒同样质量的酿造酒。这样,不但淀粉出酒率提高,节省大量粮食,且发酵时间短,劳动强度也可以大大减轻。”

陈騊声实地考察京沪一带许多酱油作坊(当时称为酱园)后,得出结论:我国酱油生产的传统方法——天然发酵法,成熟周期长(至少一年),且劳动强度大,已经到了非改不可的地步。他到日本考察,还到家乡琯头详察豆油的生产程序,发现豆油生产所用原料只有大豆一种,酿造时间约一两个月,且味道鲜美,闻名于世。他查阅文献,进行比较研究,终于证实:在酱油酿造时,因为大量使用淀粉质原料(如面粉),淀粉变为糖,糖多,蛋白酶的活力受到阻碍,酱油成熟时间就延长了。因此,他采用豆麦一起制曲,分开发酵各一个月后,再混合发酵一个月,这样一共只用两个月,酱油醪成熟,其成品质量和天然发酵一年以上的成品质量完全相同。酱油速酿法初试成功后,他利用一个数百平方米的旧造纸厂平房建造了100多个保温发酵池,进行批量生产。这一方法的成功立即引起国内酿造界的重视,被认为是中国酱油酿造改革的先声。

过去我国做酱是用自然发酵法。陈騊声率先由老法“黄子”分离出一株蛋白酶活力高的米曲霉,并制成种曲,分赠全国酱园使用。这种纯菌制成的种曲可以长年生产酱油,而自然发酵法则受季节影响,因此深受全国酱园欢迎。此外,他还利用廉价原料,如以豆饼代替大豆、以麸皮代替小麦进行酱油生产,为国家节约了大量粮食。在短短三年内,陈騊声研究并改革酱油工艺,获得辉煌成果。为推广新法酱油生产工艺,他曾开设酱油讲习班,自编讲义,自任讲师,为酿造界培养了不少人才。

在酒精发酵技术上做出贡献

陈騊声自1922年开始从事酒精发酵研究,近70年从未脱离过这一领域。我国酒精发酵技术的进步与他的研究成果密不可分。1922年大学毕业后,他到山东黄台溥益糖厂酒精厂任副技师。当时全国生产酒精的工厂寥寥无几,且大部分由外国人经办或把持技术。溥益糖厂酒精厂是完全由中国人出资兴办的企业,最初主持酒精发酵技术的是日本人渡边。渡边对谷类发酵有些经验,但未做过甜菜糖蜜生产酒精,因而在使用甜菜糖蜜酿造酒精时屡试屡败。陈騊声悉心研究发酵困难的原因,发现所用的甜菜糖蜜中含有多量硝酸钠,且糖蜜贮藏在露天地坑内,风吹日晒已三年,被细菌污染,尤其是酪酸菌将糖分解为酪酸和二分子氢,此氢可将硝酸还原为氧化氮,氧化氮遇空气成为褐色恶臭的二氧化氮从醪中逸出,产生的一氧化氮存留醪中阻碍酒精发酵,常使发酵中途停止。找出原因后,陈騊声采取措施对糖蜜进行预处理,结果每百斤糖蜜可出酒精24斤,发酵效率达85%,达到预期效果。厂方特别举行庆祝大会,当场宣布陈騊声升为工程师,代替渡边的技术主任职务,且加薪一倍。当时担任公司技术顾问的德国专家林德曼和日本专家堀宗一对他做出这项具有国际先进水平的成果表示祝贺,并在证明书上签字予以承认。

1933年,华侨建源公司选择浦东白莲泾设立中国酒精厂,占地百余亩,应用自南洋输入的甘蔗糖蜜为原料,主要机器从国外进口,预计每日生产酒精2万加仑(约90922升),规模之大堪称远东第一。开工初期,该厂高薪雇用的英国工程师布朗负责生产,未经小试盲目投产,经过几个月试车终于失败。陈騊声到厂后,在码头边一幢旧楼房里与一些技术人员对甘蔗糖蜜原料进行成分分析,并开展小型发酵试验。试验结果证明甘蔗糖蜜缺氮,必需补给氮源,否则酵母营养盐不足,发酵无法进行。在选择发酵菌种方面,他进行多次反复的发酵比较试验,得到对甘蔗糖蜜发酵效率高的最优良酵母菌种。根据小试结果进行糖蜜发酵,首战即大功告成,酒精自蒸馏机出口管滚滚流出,每日产量比预计高出一倍。建源公司总经理说:“中国人真了不起,在技术上又超过了英国人。”

民国时期,我国酒精工业所用原料分为糖蜜和粮食(山芋、玉米、高粱等)两大类。用淀粉粮食原料生产酒精时,所用糖化剂主要为麸曲,有的用麦芽,两者糖化力皆不强,淀粉利用率低。陈騊声早在30年代就研究如何提高糖化力和发酵收率。1955年他在上海轻工业研究所时,对黑曲霉与米曲霉制曲作了详细比较研究,证明黑曲霉确实优于米曲霉,具有糖化力强、耐酸性、耐热性好等优点,有利于糖化发酵。陈騊声带领工人进行黑曲霉试验,几经挫折,终于确定了黑曲霉的制备方法,酒精发酵淀粉利用率由75%左右提高到94%左右,大大节约了粮食。

由淀粉质原料发酵酒精一向使用固体曲,制曲劳动强度大,以日产7吨酒精计算,需20多个强劳动力制曲,曲盘多达5000多个,占地500~800平方米,生产规模受到限制。陈騊声与上海酒精厂合作,应用深层通气培养法制备液体曲。自1956年开始,1959年完成并投入生产,淀粉利用率达到90%~94%,彻底革新了酒精生产工艺,大大减轻了劳动强度,改善了环境卫生,使生产向机械化、大型化发展,曾获轻工业部表彰。

陈騊声在上海科技大学担任生物工程系主任后,又指导以细菌代替酵母发酵生产酒精的试验。主要成果包括:①以酒槽水代替酵母膏作为培养基的主要成分,使应用细菌生产酒精成为可能;②应用淀粉水解液为原料,应用固定化细菌细胞连续生产酒精。结果,细菌发酵的酒精生产能力是酵母发酵的2.65倍,细菌发酵速度比酵母快得多,具有实用可能。这一成果为生产率的提高指出了大有潜力的方向。

为建立我国近代工业微生物新体系而勤奋工作

民国时期,微生物工业只有生产酒精、酵母等一些传统酿造业。新中国成立后,陈騊声为改变这种面貌,查阅大量有关书籍,及时捕捉工业微生物最新发展信息。他率先提出酶制剂、有机酸、氨基酸和核酸类物质的研究课题,在他亲自指导下,经过大家共同努力,取得了一系列成果。

酶制剂种类很多,50年代初期我国酶制剂工业还是空白。当时北京中国科学院菌种保管委员会正在进行细菌淀粉酶(α-淀粉酶)的结晶研究。陈騊声认为细菌淀粉酶可用于纺织厂脱浆等用途。在他建议下,1957年上海轻工业研究所首先开展了细菌淀粉酶的工业化生产研究。1960年在上海梅林食品厂建3000升发酵罐扩大试产细菌淀粉酶,用于棉布退浆。对糖化酶与蛋白酶的生产应用,他也提出过不少建设性意见。在大家努力下,霉菌中性、酸性蛋白酶已在全国制革、毛皮、生化制药等行业中广泛使用。

在有机酸方面,陈騊声早年即对乳酸有所研究。50年代在江南大学又从事葡萄糖酸的研究。1964年,他在轻工业研究所指导开展了粗糖浅盘发酵生产柠檬酸的研究并投入生产。嗣后,上海轻工业研究所、天津工业微生物研究所、上海酵母厂对柠檬酸发酵进行深入研究,以干薯为原料,采用深层液体通气培养法生产柠檬酸,发酵效率高,投入生产后,我国柠檬酸年产量增加,由过去的进口转为出口。

我国味精工业建于1923年,由吴蕴初创办天厨味精厂开始,当时所用原料是面筋,采用盐酸水解法。这种生产技术不但原料来源少、价格高,而且厂区盐酸气味冲鼻、酸雾弥漫,劳动环境差。50年代初,日本协和发酵公司木下祝郎发明发酵法生产味精,用淀粉和氮源为原料,通过微生物发酵合成味精,2~3斤淀粉即可制成1斤味精,成本低廉,又可机械化。陈騊声获知后立即着手查阅有关文献,并在上海化学化工学会作了“谷氨酸发酵”的学术报告,引起行业内外广泛兴趣。上海轻工业研究所、天厨味精厂先后与中国科学院生物化学研究所、上海医药工业研究院等协作,开展了谷氨酸生产菌的筛选研究。上海轻工业研究所发酵研究室在陈騊声指导和亲自参加下,经数次失败,不断总结,终于获得成功。从此发酵法生产味精的工厂遍及全国各省市,水解法被新方法取代,全国谷氨酸产量达10余万吨,跃居世界第一位。这标志着我国味精生产工艺由一般发酵进入代谢调控的新时代。由于谷氨酸研究成功,其他氨基酸如赖氨酸、天门冬氨酸、谷氨酰胺亦相继研究成功,氨基酸发酵工业逐渐形成。

对于核酸类物质,60年代初陈騊声就大力提倡发酵生产。他曾在北京科学会堂作了“核酸在食品工业中的应用”的学术报告,鼓励开展核苷酸研究,引起与会者很大兴趣。不久核苷酸研究在我国纷纷开展,在他指导下,用酵母核糖核酸通过霉菌5′-磷酸二酯酶的水解来制造5′-肌苷酸、5′-鸟苷酸终于获得成功。这些核苷酸有增鲜作用,称为呈味核苷酸,味精中加一些称为特鲜味精,酱油中添加一些称为特鲜酱油,这种工业技术极有发展前途。陈騊声在其他新型工业微生物方面,如核黄素、丁醇丙酮、酵母等工业中也做出了不少成绩。

陈騊声热爱祖国、热爱共产党,虽然在“文化大革命”期间受到严重迫害,但在粉碎“四人帮”后,他看到祖国改革开放政策鼓舞人心,坚信只有共产党才能救中国,1986年光荣地加入了中国共产党。

(作者:陈征贻)

简历

1899年9月6日 出生于福建省闽侯县。
1922年 国立北京工业大学应用化学科毕业。
1922—1927年 任山东溥益糖厂酒精厂工程师。
1927—1930年 任京师大学、中央大学讲师,劳动大学副教授。
1930—1934年 任实业部南京中央工业试验所酿造研究室主任、研究专员、技正。
1932—1934年 在美国路易斯安那大学学习,获理学硕士学位,后到美国威斯康星大学研究院进修发酵化学一学期。
1934—1937年 任上海中国酒精厂总化学师,上海交通大学发酵讲座。
1937—1949年 任大夏、沪江、圣约翰、暨南各大学兼任教授,新亚酵素厂技术总监,华星酒精厂技术顾问。
1950—1952年 任江南大学食品工业系教授。
1953—1982年 任上海第一地方工业局、上海轻工业研究所、上海工业微生物研究所技术顾问,复旦大学、上海第一医学院兼任教授。
1982—1985年 任上海科技大学生物工程系主任、教授。
1985年 任上海科技大学生物工程系名誉系主任、教授。
1992年2月17日 病逝于上海。

主要论著

1 陈騊声. 世界各国之糖业. 上海: 商务印书馆, 1928.
2 陈騊声. 发酵工业. 上海: 中华书局, 1935.
3 陈騊声. 农业制造. 上海: 中华书局, 1935.
4 陈騊声. 酒精. 上海: 商务印书馆, 1936.
5 陈騊声. 制糖工业及糖品分析法(大学丛书). 上海: 商务印书馆, 1938.
6 陈騊声. 酿造学总论(上下册)(大学丛书). 上海: 商务印书馆, 1941.
7 陈騊声. 酿造学分论(上下册)(大学丛书). 上海: 商务印书馆, 1941.
8 陈騊声. 上海化学工业综览. 上海化学工业会, 1950.
9 陈騊声. 酿造学实验. 上海: 商务印书馆, 1953.
10 陈騊声. 高等酿造学(上下册). 上海: 商务印书馆, 1953.
11 陈騊声. 实用微生物学. 上海: 商务印书馆, 1953.
12 陈騊声. 食品微生物学实验. 上海: 商务印书馆, 1953.
13 陈騊声. 实用微生物实验. 上海: 商务印书馆, 1953.
14 陈騊声. 酶化学. 上海: 商务印书馆, 1954.
15 陈騊声. 抗菌素研究法. 上海: 上海科技出版社, 1958.
16 陈騊声. 液体曲研究. 北京: 轻工业出版社, 1958.
17 陈騊声. 酒精发酵研究. 北京: 科学出版社, 1959.
18 陈騊声等译. 真菌生理学. 上海: 上海科技出版社, 1963.
19 陈騊声. 氨基酸与肌苷酸发酵. 北京: 轻工业出版社, 1965.
20 陈騊声. 中国微生物工业发展史. 北京: 轻工业出版社, 1979.
21 陈騊声. 近代工业微生物学(上下册). 上海: 上海科技出版社, 1979, 1982.
22 陈騊声, 居乃琥, 陈石根. 固定化酶理论与应用. 北京: 轻工业出版社, 1987.
23 陈騊声, 王大琛, 赵大健, 陈乃田, 胡复眉. 微生物工程(生物工程丛书). 北京: 化学工业出版社, 1987.
24 陈騊声, 富英华, 顾其丰. 农副产品化学加工概论(农副产品化学加工丛书). 北京: 化学工业出版社, 1987.
25 陈騊声. 发酵工业辞典. 北京: 轻工业出版社, 1990.
26 陈騊声, 王恩?, 许开天. 传统及最新酒精生产技术. 北京: 化学工业出版社, 1990.

参考文献

[1] 马春沅. 中国近代微生物工业开拓者和奠基人——陈騊声. 中国科技史料, 1983, 4(4): 31—42.
[2] 中国科学家辞典编委会. 陈騊声. 中国科学家辞典现代第三分册, 1984: 253—259.
[3] 全国工业微生物情报站, 上海市工业微生物研究所. 陈騊声九十寿庆专刊. 工业微生物, 1988, 18(4).
[4] 九三学社中央研究室. 中国科学家回忆录. 1988第1辑.
[5] 陈騊声. 学海风帆. 福建政协1991年文史专辑.

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