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发酵，是人类使用了数千年的古老技艺，人们用这种技艺制造出了酒、醋、酱油、馒头、面包等食品。19世纪中期，法国大科学家巴斯德发现了微生物在发酵过程中的关键作用，稍后，科赫建立了单种微生物的分离和培养技术，由此，为这种古老的技艺提供了现代科学基础。

现在，不同学科对发酵的定义各有偏重，生物化学认为发酵是指微生物在无氧条件下分解代谢有机物质释放能量的过程；微生物学对发酵的定义要宽泛得多，将利用微生物在有氧和无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体及其代谢产物的过程，统称发酵，或者更简明地说，微生物所进行的一切活动都可称为发酵。

根据培养基是固态还是液态可将发酵分为液态发酵和固态发酵两种类型。

液态发酵是指将微生物接种到液体培养基中进行的培养过程；固态发酵是指利用固体培养基进行微生物的繁殖，微生物贴附在营养基质表面生长，所以又称为表面培养。

现代发酵工业的主流是采用液态发酵，因为这种方式易于实施人工控制，较容易实现稳定、高产、优质的生产目的。现代液态发酵工业已经可以对发酵过程的基本参数如温度、PH值、罐压、溶解氧、氧化还原电位、空气流量、CO2含量等进行自动控制。相比之下，固态发酵的设备相对简单，但耗费劳动力多，占地面积大，容易污染，各种参数难以实施人工控制，生产规模扩大的成本较高，因此，处于相对弱势的地位。

由于液态发酵占主流地位，科学研究的重点也集中于液态发酵，关于固态发酵的研究相对薄弱，具体到科技文献上，目前大学中的《发酵工程》《发酵原理》教科书的主要内容均是基于液态发酵的，固态发酵的内容很少。2017年四川大学出版社出版的李家民先生主编的《固态发酵》是笔者所见的第一本（目前也是唯一一本）专门研究固态发酵的学术专著，具有填补学科空白的意义。

以白酒工业为例，可以清晰地看出液态发酵与固态发酵所处的地位及内在意义。目前，中国白酒中产量最大的是以食用酒精为原料，加入香精或部分固态发酵基酒勾兑出的液态法或固液法白酒，保守的估计，约占白酒总产量的70%以上，食用酒精为液态发酵法生产，可见其占主流地位。但是，迄今为止，液态法和固液法的白酒在风味口感甚至色谱骨架或主要成分上都无法与固态法的白酒相比，优质的国家名酒均是纯粮固态发酵生产的。人们都知道纯粮固态发酵才能生产出真正的好酒，但由于固态发酵是双边开放式发酵，自然接种，菌种复杂多变，发酵过程存在很多无法定量控制的因素，所以，关于固态发酵的科学理论研究也相对薄弱，人们沿袭着古老的传统确实能做出好酒来，但却没有充分证明这酒之所以好的现代科学体系。

《固态发酵》的出版，将使这种局面发生根本性的变化。

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《固态发酵》是实践经验总结与理论思考升华相结合的产物，该书主编李家民先生具有三十多年的酿酒工作经验，原沱牌舍得资深总工程师，是中国酿酒大师、中国白酒大师、中国首席品酒师，多年的实际经验让他坚信：传统固态工艺具有难以替代的作用，这种对固态发酵工艺地位的重视实际上是本书重要的思想出发点，因为从思想深处认识到传统固态发酵不可替代的作用，就会自觉地探索其存在的科学合理性，就不会将基于液态发酵经验上的一些认识奉为金科玉律，就会努力创造能解释固态发酵诸种未解之谜的理论逻辑。

作者基于酿酒领域的经验总结出关于固态发酵的五法则三层次，简称“五三原理”：

1、各类微生物在发酵过程中，经历从菌种到种群再到群落的生态演替过程；

2、微生物所处环境中的物系——菌系——酶系相互作用影响或相互关联，处于不断变化的动态平衡中；

3、固态发酵中固——液——气三相协同作用，三相的比例及转化程度直接影响到发酵质量；

4、自然封闭状态下，整个微生物体系要经历从好氧→微氧→厌氧的代谢环境；

5、体系温度变化表现为前缓——中挺——后缓落的共同特征。（《固态发酵》P18）

笔者以为，这“五三原理”只能从固态发酵实践经验中总结出来，液态发酵产生不了这样的理论，这是因为液态发酵方式主要是单一纯菌种发酵，发酵环境为封闭可控的环境，这种工艺中不存在复杂的菌种——菌群——群落演替过程；液态发酵的主体基质是液体，即使发酵液中存在少量的固形物，但对发酵的质量可以忽略不计，不用考虑固——液——气三种相态的协同作用与发酵质量的关系。而固态发酵本身是开放的。多菌种微生物同时作用的体系，发酵过程中固、液、气三相同时存在（固态发酵也是存在游离水的，含水量通常控制在18～80%之间，大多数含水量在60%左右，典型的液态发酵发酵液的含水量在95%以上），就必须考虑多菌种，菌种发育成菌群落，以及固、液、气三种相态这类复杂性的问题。多菌种微生物的实验室在生产现场，而不在所谓的单菌种实验室，只有丰富的现场经验，才能提供建立“五三原理”的知识基础。同时，“五三原理”也是持续不断的理论思考的结果，要是没有扎实的基础功底、自觉的现代科学哲学意识，也不能将千百年来无数酿酒工匠在实践中都熟知的经验升华为具有现代科学意识的理论体系。

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虽然李家民先生的主要经验来自酿酒行业，但难能可贵的是，他将思考的目光投向了酿酒行业以外几乎一切使用固态发酵的领域，其视野遍及食醋、酱油、酱类、豆豉、豆腐乳、果蔬、茶叶、中药等诸领域，通过每个领域中的实践经验，反复验证“五三原理”，使其理论具有相当程度的普适性。给笔者印象最深刻的是他将人体消化过程也理解为一种固态发酵过程，由此，打通了一切固态发酵的食品、饮料、调味品与人体健康间真正联系的通道。按液态发酵的理念，其实也是当前人类对发酵现象的主流认识理念，搞清楚单一菌种（纯种微生物）及其代谢物与人体的联系似乎就可以作为发酵产品的健康指标了，按这种理论，很多固态发酵物（如黄酒、酱菜）中很多微生物及其代谢物对人体健康是无益甚至有害的，但是，数千年的饮食实践证明，这些发酵物并没有对人体造成伤害，反而有很多案例表明其对人体健康的有益作用。按“五三原理”，这类问题将得到更合理的解释：人体消化过程本身是复杂的、开放的固态发酵过程，它与固态发酵物本身的菌群及其代谢物的作用过程也是复杂的过程，绝非纯菌种作用那么简单，数千年饮食实践证明的固态发酵物对人体的营养作用是确定的，有待于在复杂的菌系——酶系——物系及三种相态等条件下做出新的科学解释；我还相信，新的科学解释将会催生出更多的工程技术上的应用，传统的固态发酵品在人体健康领域将有新的作为。

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