北京哪有白癜风专科医院 http://baijiahao.baidu.com/s?id=1681675023176807750&wfr=spider&for=pc一个长达六年的校企产学研合作项目，终于告一段落。3月20日是个无可替代的时间节点。这个很可能重塑了白酒产业底层科技的重大项目，正式接受检验，成败终有定论。见｜寻“微”之旅路转溪桥忽见于酿酒行业而言，得微生物者得天下。此刻，茅台站到了全球酿酒微生物研究的最前排。在酱香型酒的酿造过程中，肩负着发酵产醇、产酯生香功能的微生物——酵母菌，一直是行业研究热点。不同种类酵母菌预测基因数回到年10月，贵州茅台酒股份有限公司与中国科学院微生物研究所合作，开展《茅台酒酿造过程酵母菌全程解析与资源挖掘》项目。项目由茅台集团副总经理、总工程师、首席质量官王莉与中国科学院微生物研究所研究员、中国科学院大学教授、博士生导师白逢彦领衔，13位团队成员参与实施。王莉，先后主导构建完善了酿造过程与产品相关的检测体系，组织对酿造微生物与工艺、风味与品质研究、新产品开发三个领域展开白酒酿造全面研究，以风味化学思路引导酱香型白酒科研工作，将酱香型白酒酒体研究从单纯的微量成分分析全面推进到风味研究时代。白逢彦，建成了国内最大的酵母菌资源库和遗传多样性全球最高的酿酒酵母资源库；重建了酵母菌重要类群的分类系统，为酵母菌的生物多样性研究和分类鉴定制定了新的规范和标准；确立了酿酒酵母的中国/东亚起源说和拉格啤酒酵母的青藏高原起源说。六年后，年2月，项目结题。这场针对酵母菌的耗时日久的研究，一次又一次让业界惊讶：六年间共申请国家发明专利5项（已授权4项）；在国内外权威期刊发表论文8篇，SCI收录5篇，其中1篇被酿酒领域专业期刊JournaloftheInstituteofBrewing（《酿造研究院学报》）评为-年高被引论文。3月20日，中国轻工业联合会组织专家组对《茅台酒酿造过程酵母菌全程解析与资源挖掘》成果进行鉴定。由中国工程院院士吴丰昌、陈坚和中国酒业协会理事长宋书玉带队的鉴定委员会一致认为：项目成果达到国际领先水平，建议进一步扩大推广与应用。话音刚落，一片掌声激荡，有人眼角湿润。实际上，茅台对酵母菌的研究，早在上世纪六十年代便拉开序幕。年，国家轻工业部组织工作组入驻茅台，开展两期“茅台酒试点”工作，其中就有关于酵母菌的筛选与“中草药对酒精酵母的影响”研究。微生物，种类繁多、数目庞大，混居于生态系统中。2到3个成年人的肠道微生物，把它们挨个儿拼接起来，可以搭一座从地球到月球的桥。更别说茅台酒厂，广泛存在于制曲、堆积、窖池、晾堂等酿造环境中、甚至是空气里都拥挤着的微生物。陈良强，茅台科学与技术研究院酿造微生物中心主任，也是《茅台酒酿造过程酵母菌全程解析与资源挖掘》项目组成员之一。他对此前的研究困境有个形象的比喻，“巧妇难为无米之炊”。陈良强在观察微生物情况以传统的鉴定技术，酵母菌的研究要历经重重难关：分离、纯化、培养、鉴定——先从“混居”群体中分离出单个微生物，对它们进行培养，获得纯度高、数量多的样品后，再进行形态鉴定，或者是利用已知的特征分子身份，对它们进行识别。然而，传统鉴定手段从茅台发酵物中分离出来的微生物，实际上不足2%；大部分微生物生活在较为严苛的环境中，人工模拟条件无法对它们进行“养活”。养｜它们竟然爱喝“配方奶”能“养活”进而被鉴定的微生物，少之又少——这就是陈良强说的“无米”。高通量测序技术，成为酵母菌研究的“拐点”。科研团队直接从原生环境中获取含有总体微生物的混合样品，运用高通量测序的方式，即可获得所有微生物的基因数据；使用生物信息，对应到不同的微生物上，样品中有哪些微生物，一目了然。茅台酒酿造过程中异常丰富的菌群江湖，像一幅久藏深闺的名画，忽然现身于世人眼前，美轮美奂。与中科院微生物研究所携手走过的六年里，茅台对原生生境获取的菌株进行高通量测序，挖掘到95%和白酒酿造相关的酵母，共获得酵母菌株。经分子生物学鉴定，这些菌株归属于20个属41个种，远超于已有白酒文献所报道的25种，实现了酵母菌资源分离数量多的突破。科研人员据此建立起发酵体系菌谱鉴定的方法，并构建了发酵菌群的菌谱。接下来的挑战更加动人心魄，要将这些簇拥在一起的小家伙，分离、纯化、培养、保存，看清那一张张灵气十足的面孔，如同将《清明上河图》的烟火人间，分离成许许多多高清人物肖像。这是从大写意到大写实的超级转换。毕赤酵母，是第一株从混合菌群里分离得到的酵母。分离之后的培养，花费了科研团队很大一番心血。常规的人工合成培养基，在多次的培养实验后，均以失败告终。某一天，一瞬间的闪动、触发，灵感来了，毕赤酵母菌来自于酒醅，要让它存活，或许也需要来点“酒”。他们通过设置、模拟、研究实际生产条件，优化培养基，尽量地模拟毕赤酵母的“乡愁”。“这是一个不断试错的过程。”陈良强说，进行温度梯度设置，加入浸提液的浓度、方式，使用不同轮次的酒糟混合等等，总归就是要尽可能地接近真实。酵母菌活体菌株终于出现在显微镜下的视野里。得到的活体菌株，需要保存。“就像种子一样，让它们处于休眠状态，放一年、三年，甚至更久，拿出来活化后，还能继续生长。”陈良强说。此前，菌种冷冻保藏常出现菌株活化率低，甚至无法活化等问题。这些“野”惯了的小家伙，在人的世界里，其实脆弱无比。呵护“种子”命运的是保护剂。此次合作，其中一项内容便是基于微生物组学与培养组学联用，构建酱香型白酒酿造过程中特殊生境可培养微生物筛选与保藏技术体系。神奇的是，科研团队发现这些小家伙也喜欢“喝奶”。在查阅文献后，团队结合经验，决定试用脱脂乳粉与海藻糖作为冷冻保藏过程的保护剂，探究在20%甘油冷冻保藏的基础上保护剂添加对酵母菌存活率的影响。但脱脂乳粉、海藻糖究竟应该以什么样的比例与20%的甘油混合，这又是一轮枯燥漫长的试错，从成百上千的实验中，去找到那唯一的答案。结论是：在20%的甘油中，复合添加5%的脱脂乳粉与5%的海藻糖，能够更好的保证酵母菌在冷冻保藏过程中的存活率。这是独属于它们的“配方奶”。酵母菌“吃”上了新型保护剂，库氏毕赤酵母存活率达79%，盔形毕赤酵母存活率82%，酿酒酵母存活率88%，酒香酵母存活率78%……本次研究所获取的株酵母，在这一保护剂中存活率达70%以上，刷新了酵母菌的保藏存活率。这一实验成果——《一种酒醅中酵母菌分离培养基及其制备方法》获得国家专利。这一突破，为研究茅台酒酿造过程中酵母菌的功能特性，积累了充分的“原材料”，也为其他香型白酒酿造微生物资源的挖掘提供了借鉴。奇｜这个酵母家族有“不老”之术此次研究，科研人员充分探索了茅台酒酿造过程中酵母菌的功能，“就是要弄清楚这些酵母菌在酿造茅台酒时，宏观表象背后的机理。”陈良强说。茅台酒酿制，料堆在晾堂堆积发酵时，制酒工人会将料堆表面是否出现“白层”作为入窖依据。“他们把‘白层’形象称作‘蚂蚁蛋’，前期轮次酒酿造时，‘蚂蚁蛋’生长速度快于后期轮次酒”，科研团队认为，这是发酵过程中值得研究的重要时刻。取样研究后发现，“蚂蚁蛋”实际上是海量的毕赤酵母堆积。“毕赤酵母喜欢氧气。在茅台酒前期轮次的时候，高粱蒸得还没那么糊，空隙比较大，料堆含氧量大，因而毕赤酵母生长速度快。”除二轮次酒外，一、三、四、五轮次酒醅样品中，均以毕赤属酵母数量最多。此外，科研团队将毕赤酵母放在不同的温度、酸度下进行培养。在培养过程中，总会散发出浓郁的粮食的香气，检测发现是乙酯类物质。将研究结果与生产现象对应起来，毕赤酵母的“本领”也一清二楚：毕赤酵母产生的乙酯类物质，是茅台轮次酒粮香的来源。茅台科研者通过原位仿生培养技术，模拟茅台酒酿造环境，设置不同酿造条件，选取相对丰度占比前10的毕赤酵母、酿酒酵母、假丝酵母等共计株，进行代谢产风味特性解析，发现酵母类微生物不仅决定了茅台酒的产量，也在茅台酒风味形成过程中起到重要作用。茅台酿酒酵母的功能解析之外，科研人员还进行了一项颇有意思的研究，从“时、空”两个维度，解析茅台酿酒酵母独特之处，从而解开茅台酒不可复制的秘密。空间维度——科研团队将来自茅台酿造过程、野生环境、茅台镇其他酒厂及清香型、浓香型、青稞酒等其他香型的酿酒酵母进行解析，发现在构建的系统进化树中，茅台酒酿酒酵母形成独立分支，与其它来源的酿酒酵母存在明显差异，证明茅台酒厂酒醅中酿酒酵母具有独特性。时间维度——茅台科研者将年茅台“两期试点”期间保存的酵母菌株和今天的酵母菌株分别进行了全基因组水平测序，并对它们的代谢产物进行了对比。六十年过去，茅台酒酿酒酵母在基因组层面相似度仍达99.81%，今天的这个“它”依旧保持着“青春”的模样。不仅如此，代谢产物的分析结果还发现，如今的酵母在风味物质代谢方面更为丰富。不同香型白酒来源酿酒酵母与野生型酿酒酵母系统进化树这说明，茅台酒酿造过程微生物种类、数量与活力，一直保持稳定状态，从而保障了茅台酒发酵的不偏不差。至此，科研团队在发酵微生物“菌落江湖”的基础上，摸清了贡献者们的脾气秉性，证明了茅台酒长期酿造活动对酿酒酵母类群能够产生差异性驯化，佐证了茅台酒核心产区无法复制的科学性。叹｜它们是自带“春风”的珍宝年，日本化学家本满丸在鲨鱼的肝脏里发现一种有机化合物——角鲨烯，学名三十碳六烯。它具有类似红细胞的携氧功能，相当于一个“增氧机”，具有增强机体免疫能力、抗衰老、抗疲劳、抗肿瘤等多种生物功能，被广泛应用在食品、化妆品、保健品等领域。有前期研究表明，茅台酒酿造过程中，可能存在具有合成角鲨烯能力的微生物。此次研究，科研人员通过对酿造核心功能微生物的合成代谢途径及关键基因解析，挖掘了粟酒裂殖酵母具有产角鲨烯的代谢潜能，酒醅中的乙酸是可能促进茅台酒中角鲨烯合成的重要条件，实现了基于生物信息学的微生物功能预测。此次研究还发现，酿酒酵母、异常威克汉姆酵母、粟酒裂殖酵母产醇类物质含量高于其他种类酵母菌，库氏毕赤酵母、异常威克汉姆酵母、拜耳接合酵母产酯类物质含量高于其他种类酵母，而库氏毕赤酵母、盔形毕赤酵母、异常威克汉姆酵母产酸类物质含量高于其他种类酵母。研究发现，只要葡萄糖存在，库氏毕赤酵母除了可以产生大量的醇外，同时也为茅台酒独有的风味贡献了更多的酯类物质……研究是为了更好地指导生产。随着茅台酒酿造微生物的面容逐渐清晰，茅台的科研者们掌握其功能特性、代谢机制等，通过不断的工艺调控试验摸索他们的脾气，引导其以更精准、更高效的方式服务茅台酒的酿造。为了尽可能满足微生物菌群的生长条件，摸索试验在发酵池就地开展，验证了粟酒裂殖酵母、毕赤酵母等4株功能酵母菌，在高酸、高温等条件下的正常产醇机理，通过定向干预、翻堆等调控措施，优化并提升了堆积过程产酒酵母菌群结构，实现了基酒的优质稳产。近五年来，茅台酒第三轮次酒，平均班产提升4吨多，酱香占比提高超过4个百分点。“酵母菌是一个宝库，我们正在挖掘其在茅台酒之外的延伸应用。”陈良强说。茅台酒糟堆肥便是茅台酿酒酵母菌大显身手的场景之一。酒糟，酿酒行业的主要副产物，大量的酿酒原料在发酵过程中未被完全利用，含蛋白质、脂肪和氨基酸等成分，具有很高的利用价值。距离茅台集团60公里外，遵义市播州区鸭溪镇，茅台集团出资建设了茅台生态循环经济产业示范园。茅台的酒糟在这里被加工成有机肥。其他原料制作有机堆肥时，需要额外添加菌种，使有机物降解，同时达到升温、除臭、消除病虫害、提高养分的目的。茅台酒糟堆肥，无需预处理、无需添加功能菌剂。茅台科研人员将本次研究中发现的耐高温酵母，与其他功能性微生物进行复配应用，促进了丢糟有机肥堆肥升温腐熟，缩短堆肥发酵周期，降低氮素损失率，提高纤维素降解率，有效地提高了堆肥发酵速率及有机肥品质。“使用纯茅台酒糟生物发酵制成的有机肥，营养成分全面，重金属、农残指标低，有机质含量高达75%以上，远超40%的国家标准，回到土壤里能够被植物充分吸收，有效改善土壤结构，避免板结、硬化。”贵州茅台酒厂（集团）循环经济产业投资开发有限公司党委书记、董事长周小农介绍。目前，茅台已建成年处理12万吨酒糟的有机肥生产线，每年可节约酒糟处理成本万元，年均净利润多万元。茅台的酒糟堆肥，除了保障茅台高粱用肥之外，还为遵义市的茶叶、辣椒基地提供肥料保障。此外，科研人员对此次研究发现的酵母菌株进行复配，应用到葡萄酒、蓝莓酒酿造体系中，提升葡萄酒、蓝莓酒中醇、酸、酯、醛类物质种类与含量，促进发酵酒体花香、水果香的风味体现。这场持续六年的研究，推动了白酒酿造领域微生物资源的挖掘、特征性物质代谢机理解析、靶向调控及微生物资源产业化应用的研究进度，对深入解析白酒酿造机制，实现可控发酵起到了典型示范作用。随着研究的不断深入和推广应用，《茅台酒酿造过程酵母菌全程解析与资源挖掘》的成果将在白酒行业，乃至于整个传统酿造领域的生产、质量等方面发挥更大的作用，推动传统酿造产业的高质量发展。《茅台酒酿造过程酵母菌全程解析与资源挖掘》项目结束，但茅台对微生物的研究不会止步于此。陈良强说，“酱香型白酒酿造过程极其复杂，涉及微生物众多，有一些丰度较低但可能起着重要作用的酵母菌或者其他类群的微生物在高通量测序技术中‘漏网’，后续需要借助更多先进技术对此类微生物进行全面、系统的研究。”来源《环球美酒》杂志贵州日报天眼新闻记者周清支太檾视觉编辑陈思蓓编辑支太檾二审徐思雨三审周清
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