茅台酒为什么不可复制?这是很多科研人员一直探寻的秘密,也是很多茅台科研者,不远千里来到茅台的原因。伴随科学技术水平的发展,不断去解析茅台酒核心酿造的奥秘。
通过科学研究,茅台酒的不可复制性得到了解答:因为其多样、独特的酿造微生物菌群。而在这些无以计数的菌群中,酵母菌“领衔主演”。
“茅台酒酿造过程酵母菌全程解析与资源挖掘”项目,是以酱香型白酒酿造全过程酵母菌资源挖掘与产业化应用为研究对象,结合多组学技术、原位仿生培养技术与生物信息学分析方法,从微生物结构—资源挖掘—功能解析—遗传进化—产业化应用等多个维度,全面探究酱香型白酒酿造过程酵母菌资源与功能特性。
茅台酒酿造酵母菌的多样性,不仅是种类的多样,还有基因多样、不同酿造条件下的同一种类多样。该项目对茅台酒生产从下沙至五轮次堆积与窖内发酵过程酒醅样品中,筛选并获取纯培养酵母菌就高达3168株,经分子生物学鉴定,归属于20个属41个种,远超于已有白酒文献所报道的25种。
项目还发现不同种类的酵母菌在功能基因数量上,存在较为明显的差异,且同种酵母菌不同菌株之间也存在一定的差异,说明酵母菌具有丰富的基因多样性;在不同底物、环境因素影响下,酿酒酵母表现出差异性的生长特性,明晰了茅台酒酿酒酵母资源的多态性。
60年不变,“你”还是原来的“你”。“两期试点”期间的茅台酒酿酒酵母和今天的相比,在基因组层面相似度仍达99.81%,遗传关系无明显差别,但在风味物质代谢方面更为丰富,说明长期不间断的酿造活动利于选育和驯化微生物。项目对不同来源的酱香型白酒酿酒酵母进行全基因组分析,在构建的系统进化树中,茅台酒酿造酵母为独立分支,表明茅台酒酿造体系中酿酒酵母具有独特性。
知其然还要知其所以然。项目对茅台酒的核心酵母菌进行代谢解析,明确其代谢机制。项目选取相对丰度占比前10的库氏毕赤酵母、酿酒酵母、蜜生假丝酵母等共计202株,进行代谢产风味特性解析。
通过模拟茅台酒酿造环境,设置不同酿造条件,对供试株进行转录组差异分析,评判环境因素对酵母菌风味代谢特性的影响,发现不同种类酵母菌代谢产生的风味物质含量存在较大差异,酵母菌代谢物中以醇类物质的含量最高,其次为酯类、酸类物质。
项目建立了酱香型白酒特殊生境条件下关键酵母菌类群显色培养与筛选技术体系,明确了酿造过程中酵母菌系组成和演替规律,同时实现了酵母菌的长期保存。系统解析了6种优势酵母菌的表现代谢特性,阐明了关键酵母代表菌株的风味代谢特性。构建了固态混菌发酵体系中功能酵母菌群靶向调控策略,通过定向干预等调控措施,实现了功能酵母菌群的结构优化。
江南大学教授陈坚院士表示,在传统白酒酿造过程中,酵母菌作为最主要的功能性微生物一直是中国白酒酿造行业的研究热点。该项目研究重点突出,系统解析了酵母菌在酿酒过程中的一些功能特性,具有很重要的应用价值。