徐岩团队的这个科学突破，是世界级的
今年4月，一项名为《解乳酸己小杆菌：一种分离自中国浓香型白酒生产窖泥的微生物新种》的科研成果，被国际原核微生物进化与分类学权威期刊《国际系统与进化微生物学杂志》（IJSEM）在线发表。
对酿酒而言，虽然水、原料、工艺等元素都很重要，但是起决定作用的，其实是空气中那些看不见摸不着的“酿酒大师”——微生物。
而己酸菌，就是浓香型白酒生产过程中一种非常重要的微生物，主要从窖泥中产生。顾名思义，己酸菌的主要代谢产物就是己酸。
当己酸遇到粮食和酒曲发酵产生的乙醇（也就是酒精），就会生成一种叫做己酸乙酯的物质，这种物质就是浓香型白酒的主要风味来源。
很长一段时间以来，酿酒师傅们尽管天天与这些酿酒微生物为伴，对它们的面目却知之甚少。
上世纪60年代，白酒研究者们逐步明确了浓香主体香味物质是来自窖泥中的己酸菌。
当时，困扰行业的一个难题是：由于己酸菌属于厌氧菌，对营养条件要求较高，几乎只存活于四川等西南地区适宜酿造浓香酒的老窖泥中。凭借当时的技术手段，很难将之分离、提取出来进行人工培养。
难道离开四川就酿不出好酒？
显然不是，但问题的关键在于，能不能分离出具有活性的己酸菌，让它在四川之外的地方也能自由呼吸、生长，这是一道技术难题。
一个关键的突破出现在1975年，著名白酒专家沈怡方来到五粮液。
彼时，轻工业部向内蒙古轻工科研所下达了“提高液态法发酵白酒质量”的科研课题，课题组组长正是沈怡方。
▲沈怡方
围绕这一课题，沈怡方带领的研究团队针对白酒成分检测分析、关键工艺措施调整等一系列难题进行了科研攻关。
其中，“己酸菌分离、培养和应用”更是一项重中之重的科研难点——在此之前，白酒行业在厌氧微生物学研究方面几乎还是一片空白。
在这一未知领域艰苦跋涉的不只是沈怡方。
著名酿酒微生物学家、中科院成都生物研究所研究员吴衍庸也是一位求索者。
▲沈怡方所作《关于己酸菌的培养及其应用》一文记录了吴衍庸的这段探索
1986年，他从泸州老窖泥中分离出了产己酸的细菌，为推广人工老窖发酵浓香型酒踏出了关键的一步。
之后，他又从泸型麦曲中分离出一株红曲霉菌，开始了对浓香型白酒己酸乙酯窖外合成的酶学研究。
与此同时，酒行业另一位泰山北斗周恒刚，自上世纪60年代明确窖底香物质是己酸乙酯后，就对产生的原因密切关注。
整个80年代，由周恒刚主持的“北斗计划”名噪一时，这项科研的主要目的，就是研究白酒窖泥的典型性，推动窖泥质量改进。
▲周恒刚（左）与沈怡方（右）
正是在周恒刚、沈怡方、吴衍庸等一大批白酒科研工作者的引领下，对白酒主体香味物质及形成原因的探索，成为行业共同的追求。
在沈怡方1988年撰写的《关于己酸菌的培养及其应用》论文中，曾有这样一段记录——
“1975年，内蒙轻工科学研究所从四川、江苏和河北的几个浓香型名、优质酒厂采集窖泥、酒醅、发酵泥样品35个，进行了己酸菌的分离。从中筛选出由宜宾五粮液酒厂窖泥中分离得到的己酸菌，编号为内蒙30#，产己酸最高可达0.7%以上。”
至此，己酸菌的分离、提取和培养，取得了历史性突破——这一研究成果的价值在于，打破了固有的技术壁垒。离开老窖泥，仍然可以快速产生己酸，进而生成己酸乙酯。
基于这一重要发现形成的人工老窖技术，也推动了浓香型白酒工艺在全国的推广，进而实现后来“浓香天下”的市场格局。
不过，对白酒科研而言，仍有一项待解之谜，就是对整个厌氧微生物菌群的完整性，和主导功能菌认识的完整性没有得到揭示。
诚如当年周恒刚所言，窖泥中微生物种类繁多，错综复杂，简直是微生物的“大观园”。
“这在微生物学上并不多见，所以把窖泥微生物作为一门专门学问去研究是必要的，但也只能对重点属、种及其动向进行研究。”
而受限于当年的技术条件，窖泥中究竟有多少种己酸菌，如何对它们进行科学分类，始终是道谜题。
02｜代号“JNU-WLY1368”
JNU-WLY的前缀，分别代表江南大学和五粮液，表达了两者间的协同攻关之意。
▲五粮液501车间
1368，则是采用五粮液古窖池始建时间，即公元1368年，作为从五粮液老窖泥分离出来的菌株代号。
这是酒行业首个以企业名字命名的菌种，也意味着JNU-WLY1368菌株是五粮液窖泥中独有的。
徐岩称其为“微生物新物种”，按照微生物新物种命名的国际规则，正式命名为“解乳酸己小杆菌”，对应的微生物分类学学名为Caproicibacterium lactatifermentans。
徐岩认为，将JNU-WLY1368代表的物种命名为“解乳酸己小杆菌”，是白酒行业的一个里程碑事件，意义重大。该命名实现了对我国浓香型白酒酿造主导功能菌科学命名“0”的突破。
▲解乳酸己小杆菌JNU-WLY1368全基因组信息图
这里要提及一个比较尴尬的现状——中国白酒酿造涉及几百种微生物，但不少都是其他国家的科学家早已发现并命名，我们只是再次证实了这些已经命名的菌种，在白酒发酵系统中存在而已。
比如首株被命名的己酸菌，是1937年由巴克尔发现的克氏梭菌，该菌也被视为己酸菌的模式物种。
上世纪70～90年代，我国科研人员通过形态观察，从窖泥中发现了多个代谢特征与克氏梭菌近似、但形态不同的菌株，并进行了初步命名。
遗憾的是，这些菌株后来未能进行深入的分子分类学确认其真正种属。
近年来，研究者们又针对窖泥中的己酸菌进行分子分类学探索，但目前发现的乙醇利用型己酸菌，均为克氏梭菌。
也就是说，在酿酒微生物的研究领域，我们在很长时间里一直是追随者。
直到这一次“解乳酸己小杆菌”的命名，才真正打破了这一桎梏，让我们成为领跑者。
目前，从白酒酿造体系中发现，经我国科学家分类并命名，并得到国际认可的白酒特有微生物尚不多，尤其是起主导酿造作用的微生物。
微生物的命名，跟其他高等生物类似，每种微生物需要有一个物种名（即拉丁学名），在物种名之下，再细分为不同的菌株名称。
这就相当于，高粱是一个物种，而宜宾糯红高粱、红缨子高粱都是细分的品种。
JNU-WLY1368菌株与红缨子高粱一样，相当于品种名称，而它所属的主体己酸菌，拉丁学名为Caproicibacterium lactatifermentans。
江南大学徐岩教授团队将这种新命名的主体己酸菌译作“解乳酸己小杆菌”，并推荐大家在中文语境下使用该名称。
为何一定要给主体己酸菌一个拉丁学名呢？
其实高粱、小麦等原料作物，也都有各自的拉丁学名，但由于作物种类不多，相对好区分，我们并不常用到这些学名。
而酿酒微生物多达数百种，如果不进行科学命名，将很难找到称呼这些微生物的方法。
那么，被最新命名的解乳酸己小杆菌，究竟有多重要？
03｜白酒酿造微生物界的“大熊猫”
“本次命名的解乳酸己小杆菌，是一种被国际认可的浓香型白酒酿造主体功能菌。”
据徐岩教授团队中专注窖泥研究方向的任聪博士介绍，白酒窖泥中的微生物生态系统较为复杂，涉及到数百种微生物。
其中，数量占比1%以上，并起到重要酿造功能作用的物种有几十种左右，但之前尚未有一种主导功能菌的酿造作用被完整解析。
而解乳酸己小杆菌的研究成果，不仅对窖泥功能菌，尤其是己酸菌进行了全面普查和解析，还证实了“千年老窖万年糟”这一酿酒传统背后蕴含的科学依据——窖池窖龄越长，解乳酸己小杆菌的含量最高，活性越足。
也正是这个特殊菌种的存在，让来自明代的五粮液古窖池，穿越数百年时光依然在繁衍生息。
▲五粮液古窖池
而在五粮液之外，对行业而言，这项研究发现的重大意义还在于上文提及的“主导功能菌”。
徐岩特别强调，这次从五粮液窖泥中的发现，解决了困扰行业很久的对窖泥中主导功能菌认识不准确的问题。
“现在国内也有一些跟随我们研究的窖泥菌的报道，也有些是过去没有报道的菌，但都属于非主导功能的窖泥菌。”
任聪做了一个形象比喻，他认为解乳酸己小杆菌就相当于宏观生态保护中的旗舰物种——大熊猫。
大熊猫是一种有着800万年历史的古老物种，跟它同时代的很多标志性物种已经不复存在，但大熊猫这个分支，通过不断进化食性，不断向竞争较少的高山针、阔叶林迁徙才存活至今。
到今天，科学家们可以从大熊猫身上得到更多的科学认知，发现大熊猫在动物生态系统中的“传承”与“稳态”作用。
“解乳酸己小杆菌的新陈代谢，在窖泥微生态系统的稳态维持中，起到了非常关键的作用。”
任聪认为，保护好解乳酸己小杆菌及其区系特征微生物共同形成的优质窖泥微生态系统，是传承浓香型白酒传统酿造技艺，并进行产业升级创新的基石。
这么来看，解乳酸己小杆菌确实和大熊猫一样，也可以称作白酒酿造微生物界的“国宝”了。
作为“国宝”，解乳酸己小杆菌发现与命名的意义，显然不止于五粮液，对整个浓香型白酒行业而言都是重要事件，因为它几乎存在于目前发现的所有浓香型优质窖泥中。
“但不同地区、不同产区来源的菌株并不相同，这些不同一方面体现在基因序列的差异上，另一方面体现在不同来源菌株的酿造特性，如发酵能力、产风味特性上。”任聪说。
不同产区的解乳酸己小杆菌菌株，就相当于四川大熊猫与秦岭大熊猫的差异。
04｜科学没有尽头
对白酒酿造微生物的研究，尤其是原核微生物研究，已经持续了数十年，但至今才有较大的突破，说明这“并不是一件容易的事情”。
传统白酒酿造其实也是一个靠天吃饭的产业，抛开酿酒原料因素，这里的“天”主要指的是酿造微生物。
酿酒的本质，就是通过微生物的新陈代谢，将粮食中的淀粉、蛋白质以及微量物质，转化为风味化合物。这也相当于粮食的“第二次生命”，从而酿出了酒。
针对酿酒，徐岩曾有一句总结：“白酒酿造属于生物工程，是一个多种微生物参与的生命运动过程。”
但这个过程，是发生在微生态环境内，我们肉眼是看不到的。
“目前白酒酿造的微生态，是由酿造环境微生态、曲药微生态、窖泥微生态和酒醅发酵微生态几个部分组成，是一个涉及到400多种好氧、兼性和厌氧微生物组成的，包含霉菌、酵母、细菌和放线菌的微生物世界。”徐岩说。
理解生命活动的过程，是生命科学研究永恒的主题，而酿酒微生物研究也属于生命科学研究的范畴。
这是一个研究“生命”的大课题。
对于酿造产业而言，不管是企业或高校，都曾花费很大力气进行微生物分离、鉴定和分类，在此基础上再进行酿造功能解析。
一方面是为了理解酿造好酒的科学机理，即认识自然——白酒酿造过程虽然离不开人工操作，但本质是微生物在可控人工自然环境中的生长、繁殖和代谢。
另一方面，是为了满足人们对美好生活的需求，酿造更高品质的产品，是酿酒行业永无止境的追求。
徐岩教授的研究团队中，也集合了一大批学跨中西的尖端人才。在看似传统的白酒行业，实际蕴藏着一个广袤的科学世界，让一代代的科研工作者们为之探索。
▲徐岩
据徐岩介绍，我国白酒是采用自然接种的方式进行酿造，微生物种子与作物种子的不同之处在于，微生物特别是窖泥微生物是通过无性生殖方式繁殖的。
这意味着，“一旦有了足够的种子，就能相对较快生长。”
所以，文章提及的这项研究，还有一个重要作用在于，找到关键微生物并加以运用，可以缩短新建窖池的老熟时间。
但需要特别说明的是，由于白酒酿造是数百种微生物协同作用的过程，这些微生物之间有协作，也有竞争。
如何实现酿酒微生态系统的稳定代谢，发酵出优良风味物质，进而根据企业和消费者的需求，定向控制窖泥微生物种类，还需要不断探索与实践。
徐岩近年基于前沿领域合成生物学提出的“微生态发酵技术”，在过去一个多世纪的西方纯种发酵技术基础上，开创了微生物菌群发酵技术。
这项技术的核心就是充分利用对微生态的控制，进而实现安全、健康、品质、效率。
可以这样认为，微生态发酵技术与现代工业革命的信息技术、云技术和智能技术，一起助力行业升级需求，实现传统白酒产业的高质量发展。
在这一维度，五粮液率先做到了关键的第一步。
以前国外消费者对中国白酒的不理解或不认可，最大的原因就是中国白酒“说不清楚”，没有与世界标准对接。
如今，解乳酸己小杆菌的新种地位，已得到国际原核微生物研究领域专家的认可。
其正式命名与公开发表，将使得来自中国浓香型白酒酿造的核心功能菌，为相关研究领域的广大科研人员所熟知。
参考文献：
[1]周恒刚,关于窖泥微生物,酿酒科技,1987.
[2]吴衍庸,泸酒老窖己酸菌分离特性及产酸条件的研究,中国学术期刊电子出版社(1994-2014).
[3]沈怡方,关于己酸菌的培养及其应用,酿酒科技,1998(4).
[4] Huilin Wang, Yang Gu, Dong Zhao, Zongwei Qiao, Jia Zheng, Jiangjing Gao, Cong Ren*, Yan Xu*. Caproicibacterium lactatifermentans sp. nov., isolated from pit clay used for the production of Chinese strong aroma-type liquor. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2022,72:005206.
[5] Huilin Wang, Yang Gu, Weicheng Zhou, Dong Zhao, Zongwei Qiao, Jia Zheng, Jiangjing Gao, Xiang Chen, Cong Ren*, Yan Xu*. Adaptability of a caproate-producing bacterium contributes to its dominance in an anaerobic fermentation system. Applied and Environmental Microbiology, 2021, 87:e01203-21.
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