划时代！如果酿酒微生态也能被复制
未来，微生态可以复制吗？
近期，江南大学徐岩教授团队在美国微生物学会旗下国际知名期刊《微生物学谱》（Microbiology Spectrum），发表了一项有关中国白酒产区地域微生态酿造优势的新研究。
研究对白酒微生态进行了为期五年的大规模数据收集及采样分析，由此呈现了不同酿酒区域的微生物图谱。
这相当于把肉眼看不到的酿酒微生物，以“地图”形式呈现在我们面前。
在徐岩看来，中国白酒的发酵过程，与西方的葡萄酒、威士忌等有诸多不同——原料、发酵方式、蒸馏方法、储存方法皆不同，而与品质最为相关的，则是发酵微生物的差异。
从微生态的角度看，中国白酒正在从顺应自然的微生物发酵过程，逐步发展为一个可控的微生物发酵过程。
“尤其是结合现在人工智能、大数据等技术，可实现中国白酒品质的精准控制。”
而将品质可控进一步精确到酿酒微生物“可控”，正是徐岩团队的研究方向。
作为历史悠久的传统发酵食品，中国白酒在近千年的传承中，曾诞生了诸多风格鲜明的特色好酒。
自上世纪50年代以来，伴随着国家名酒的评选，香型作为白酒划分的依据，也被保留至今。
每一种香型都是不同地域酿酒生态的浓缩。
过去70年来，白酒行业的进化过程，也是诸多香型百花齐放的过程，但典型白酒香型的异地生产，始终是行业难以跨越的一道谜题。
20世纪70年代前后，全国各地曾掀起一股向名酒看齐的潮流，当时有许多酒厂效仿或引进名酒厂的生产工艺。
比如在“汾酒试点”后，汾酒曾将试点经验和技术成果向行业推广，于是就有了“万里银装压早春，四方结队学汾珍”的行业盛况。
但最终，各地酿出的并不是原汁原味的汾酒，而是适应当地环境的“汉汾”“红星汾酒”“玉泉汾酒”“冰城汾酒”等。
另一个著名的案例是“易地茅台”。
1975年，为了扩大茅台酒产量，国家曾选址遵义石子铺进行茅台酒易地酿酒试验。
｜位于遵义石子铺珍酒老厂区的贵州茅台酒易地试验厂原址
为了保证试验效果，试验基地曾将茅台酒厂的窖石、窖泥、原料、设备原封不动搬了过来，参与试验的技术人员也全部来自茅台，甚至连车间窗户的朝向也与茅台酒厂保持一致。
不过，由于石子铺与茅台镇在气候等自然条件上存在细微差异，工艺操作并不是完全照搬，而是结合当地环境进行了相应调整，比如将下沙时间提前。
之所以会有这些差异，正是因为不同地域在微生态结构上存在差别，从而形成酿酒工艺、酒体风味的差别，这也是“离开茅台镇酿不出茅台酒”说法的根源所在。
这篇名为《地理相关的真菌-细菌互作贡献了高复杂度自发发酵过程中地理依赖性风味的形成》的研究，即通过对白酒发酵过程的大规模采样分析，揭晓并验证了不同地域微生态与白酒风味之间的关系密码。
揭开微生物密码，是一个堪称酒行业哥德巴赫猜想式的探索。
正如今年茅台科技创新大会上，茅台集团党委书记、董事长丁雄军曾说，“酿造微生物是茅台最关键的密码，贯穿茅台酒每个生产环节，是密码中的密码。”
那么，这是一个什么样的神秘世界？
年初，徐岩团队曾联合五粮液，从五粮液古窖泥中分离得到了一株主体己酸菌，命名为JNU-WLY1368。
这是酒行业首个以企业名字命名的菌株，也意味着JNU-WLY1368是五粮液窖泥中独有的。
▼点击图片，了解这个酿酒微生物研究领域的世界级突破｜五粮液古窖池
这一命名作为酿酒微生物研究领域的重要突破，其价值在于找到了五粮液独有的个体菌株，也就发现了五粮液独属的微生物种类。
而迄今为止，行业内只有五粮液发现了被国际认可的浓香型白酒酿造主体功能菌，可见这一领域研究的难度极大。
徐岩团队希望以五粮液的菌株研究为引子，在其他代表酒厂里也找到这种带有地理属性的“微生物样本”。
于是，他们在全国遴选酒厂进行采样分析，这是一项更加复杂而浩瀚的工程。
样本酒厂的选择有两个依据：一是香型、风味具有典型性，并且酒厂已形成相对稳定、规范的生产流程；二是具有一定规模和市场，是业内及消费者眼中具有香型代表性的酒厂。
理想的状态是取样越多、覆盖地域越广，越有代表性和说服力。基于实验预算、研究深度、采样便捷性等考虑，最终选择了茅台、五粮液、汾酒等9个代表性酒厂的403个发酵样品。
包括101个清香型发酵样品、98个浓香型样品和204个酱香型样品。
徐岩表示，收集的样品分别涵盖了每个香型的五到六个发酵批次，并通过控制发酵过程中相同的取样时间和空间，来保证取样的一致性。
｜茅台采样场景，采样人员为谭煜炜和张红霞
好酒地理局了解到，这次采样人员均为经验丰富的老师和博士生，酱香和浓香的大部分样品及清香部分样品是由多名博士协作采集的。
｜习酒采样场景，采样人员为宋哲炜
“我们实验室（江南大学酿造生物与应用酶学实验室）对于酒醅样品的采集有统一规范的科学方案，可以做到对白酒发酵过程非破坏性地连续采集，避免采样对发酵造成影响。”
江南大学生物工程学院发酵工程博士、该研究论文第一作者谭煜炜告诉我们，目前研究还是在较大地理尺度下进行的，发现的是比较宏观的浓、清、酱香型产区的区域生态特征。
｜酒醅样品经处理后进行高通量的微生物与代谢物检测
而更加全面精确的产区特征，如小尺度区域的生态特征、环境微生物的差异、功能菌株特性的差异等还有待进一步的研究。
换句话说，现在微生物研究的层级还在“菌群”“菌属”，尚未具体到“菌种”“菌株”，即群体性研究为主，个体性研究还很少。
研究过程中他们还发现，“实际情况远比预计的还要复杂”。
虽然初步分析得出了微生物生态的某些特征与发酵风味的关系，但是根据模型预测，不同微生物结构对发酵风味的贡献约在40%-60%。
“想要完全破解白酒发酵风味的地域密码，还有诸多难题和细节要去攻克。”徐岩说。
与清香型和浓香型酒厂相比，酱香型酒厂体现出更加严格的地域依赖性。
这也是本次实验研究的第一项结论：白酒发酵具有显著的地域风味特征。
｜不同香型产区区域微生物生态特征
研究发现，地理位置隔得越近的酒厂，发酵样品挥发性成分相似度越高，这也从科学层面解释了白酒产区尤其是小产区的重要性。
在行业内，产区大多是以行政单元为区隔，比如宜宾、泸州、仁怀等。
这一方面源自区域内的自然生态体系，另一方面还有至关重要的酿酒微生态体系，二者是相互影响的。
白酒中的大多数风味物质由真菌和细菌贡献的，从微生态视角看，真菌和细菌结构特征都与纬度显著相关，且前者的关联度远大于后者。
比如典型的清香型酒厂，主要位于北纬36°至北纬37°，紧邻黄河；典型的浓香型酒厂主要靠近长江，处于北纬 28°至北纬 30°范围内；典型的酱香型酒厂主要沿赤水河分布，处在北纬27°至北纬28°范围内。
值得注意的是，酱香型酒厂的经度范围（106.1°E～106.4°E）远小于浓香型（104.1°E～106.2°E）和清香型（101.9°E～115.7°E），体现出更加严格的地域依赖性。
也就是说，酱香型白酒与自然生态和微生态环境的关系更为密切，这也印证了酱酒与赤水河之间的地理渊源。
｜赤水河
研究还认为，真菌和细菌的相互作用对地理依赖性风味的贡献，要大于单独来自细菌或真菌的贡献。
这也引出了第二项研究结论：地域风味特征是微生物群体间相互作用的结果。这些微生物就像是不同岗位上的酿酒工人，各司其职，又彼此关联。
在徐岩看来，找到真菌和细菌相互作用的机理，有望在可预见的未来设计一个合成微生物群落，以重现各种所需的风味特征，从而逐步突破地域限制的难题。
那么，细菌和真菌之间的相互作用有何规律？
要知道，白酒的酿造其实也是微生物间的相互协作，只有当菌种之间共存、共生乃至相互抑制的复杂关系达到和谐平衡时，酒体风味才更加协调。
徐岩团队通过分子生态网络分析发现，相同的真菌和细菌在不同发酵环境下，会表现出不同的代谢相互关系，这也是第三项研究结论。
以酱酒发酵为例，其真菌和细菌的代谢相互作用是动态的，强度会随着发酵时间而变化，并且大部分风味物质的最终合成，需要依赖于微生物间的化学反应。
这说明白酒风味物质的代谢容易受到发酵温度等参数，以及风味物质间相互作用的概率、强度及持续时间的影响。
其在酿酒环境中的表现是，同一个酿酒车间、相同的酿酒工人、一样的工艺，在不同时段、不同窖池环境下，酿出的酒依旧会有差异。
“这也解释了大规模白酒工业化生产过程中，优质酒发酵批次的比例往往存在概率瓶颈。”
谭煜炜说，在不同香型的发酵过程中，菌群的组合也会有不同的动态变化周期，这也可能是导致不同香型白酒发酵时长不同的原因之一。
白酒发酵具有显著的地域风味特征，这些特征源于不同微生物群的相互作用，是他们之间的协作关系造就了不同的酒体特征，这是徐岩团队针对微生物研究的三项主要成果。
据此徐岩团队也得出一个大胆的推测：白酒在近千年传承中，其传统工艺优化可能已经接近理论极限，未来白酒的工艺革命或许会在微生物研究的基础上发生。
研究微生物，最终是为了指导生产。
白酒的酿造，其实有两套工艺模式。一种是人为主导，主体是现实中的酿酒工人，工序包括润粮、拌糠、上甑、蒸酒、摘酒等。
一种是微生物主导，也就是微观世界里的“酿酒工人”，它们只有一项工序就是发酵。
白酒的区域生态特性，正是这些看不见的微观世界打工人所呈现出来的特殊性。
徐岩团队的这项研究，既是对原有白酒产区生态理论的一种完善，也在理论的基础上做出“突破”。
而具有划时代意义的一个大课题是，在弄清楚香型风味差异的基础上，通过不同香型的功能微生物调节，是否可能突破白酒的区域生态限制，实现白酒风味的异地复刻？
这意味着，茅台酒以后就可以在茅台镇以外的区域进行酿造生产——当然，这只是一种理论层面的假设。
这一假设的关键，在于该区域独有的“功能微生物群体”能否在另一区域进行完全相同的复刻，这也正是徐岩团队的研究方向之一。
谭煜炜说，之前酱油、奶酪发酵也存在地域限制，但通过工艺控制，如今已经实现全球化生产，且风味品质可控。
对于酿酒微生态能否最终突破地域限制，徐岩表示：“这是我们研究的终极目标，但着眼于当前，研究还是为了揭示地域与风味的关系奥秘。”
在他看来，这项研究的主要意义，在于揭示和验证了中国白酒的地域差别，是通过影响微生态结构进而形成风味差别，这与西方立足于原料差异的地域性有着显著不同。
“这为中国白酒最依赖地理生态的科学解释奠定了理论基础。”
而基于这种密切的地理生态依赖，未来白酒行业可进一步探索将产区的环境优势，转变为微生态优势，由此实现酿酒微生物的“精准可控”。
中国酒类流通协会副秘书长 赵禹
发现好酒的自然人文之美
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