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解析微生物

白酒酿造的核心,是稳定传承的传统酿造过程中的微生物群落,对它们进行科学解码分析,既是解读传统酿造技艺密码、把握传统酿造精华的核心,也是精准调控复杂酿造过程、引领传统行业转型发展的关键所在。

在今年春分召开的茅台科技创新和人才工作大会上,茅台集团党委书记、董事长丁雄军提出了茅台的“六个密码”,指出“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。”

“我们的目标,就是通过科学技术创新,解析这个‘密码中的密码’。”在茅台科学与技术研究院酿造微生物研究中心主任陈良强看来,只有揭秘了“微生物密码”,才能明白茅台传统工法的传承之“道”。

陈良强是《酱香型白酒酿造过程精准调控关键技术及产业化应用》项目的主要参与者,自2012年研究生毕业进入茅台工作,至今整整十年,一直和茅台酒的核心酿造者——茅台酒酿造微生物打交道。

传统白酒酿造过程是复杂的混菌固态发酵体系,分质不均,微生物种类繁多、互作形式多样,且动态演替,要揭开它们的真容,可不是一件容易的事情。

进入21世纪,生物科学技术高速发展,特别是近年来高通量测序技术引进,宏转录组学、宏蛋白质组学陆续集成,成为茅台研究人员手中的“利剑”,得以一层一层揭开酿造微生物的神秘面纱,深度挖掘茅台酿造微生物这个资源宝库。

茅台科研人员通过高通量测序技术,发现参与茅台酒酿造过程的微生物,高达1900余种;利用基因组学与可培养组学技术,系统分离培养了酿造环境(空气、水、土壤、晾堂等)和酿造过程(原辅料、大曲、酒醅、窖泥等)中芽孢杆菌、乳酸菌、酵母菌等150余种7900余株微生物,可培养比例占1946种的10.2%,远超常规微生态的比例,扩展了茅台酿造微生物菌种资源库。

“为什么茅台酒的香气和口感如此丰富,就是因为茅台酒酿造微生物多样,代谢产生了多种风味物质,这才造就了茅台酒的丰富度和独特性以及不可复制性。”在茅台科研人员看来,这就是微生物的魅力,更是茅台酒的魅力。

如何从这庞大的菌种资源库中发掘微生物的利用价值?茅台科研人员利用微生物组学技术,揭示了酿造全过程微生物菌群演替规律,并结合生产工艺,建立了基于微生物多样性的大曲质量、润粮效果及堆积发酵质量的评价体系。从此,发酵过程控制有了经验判断之外的技术保障。

持着现代生物技术这把“利剑”,茅台科研工作者通过研究已发现芽孢杆菌等12个属的核心微生物与酱香型白酒品质密切相关,明确了产醇、产酸和产香关键微生物类群并建立了快速检测方法。

在酿造微生物功能解析的基础上,“知识库”不断扩充:17种39株酱香型白酒酿造功能微生物的精细基因组图谱、1200余种代谢产物的代谢途径、苯乙醇和双乙酰等10余种重要风味化合物的代谢通路……这些成果的取得,为实现特征性风味物质的定向调控奠定基础,是茅台再一次引领行业科技发展的缩影。

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