奇妙的微生物：從微生物的馴化到人類的釀造自由 | 國寶窖池450年④
如果你有幸去過瀘州老窖1573國寶窖池群,，你一定會很容易聯(lián)想到,，那高高隆起的黃泥窖帽之下，數(shù)以億計(jì)的微生物種群正在努力生長,，代代繁衍,。 很難想象，這些人類肉眼不可見的微小生物,，已經(jīng)在這方寸天地之間繁衍生長了450年,。 也正是它們悄無聲息的貢獻(xiàn)，濃香白酒從這里開始，廣開枝葉,，普澤天下,。 2022年，國家固態(tài)釀造工程技術(shù)研究中心主任沈才洪正高工團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院微生物研究所李寅研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合,，在瀘州老窖老窖池中發(fā)現(xiàn)了一株乳桿菌新種,，定名為“老窖乳桿菌”。 ▲老窖乳桿菌 該新種是迄今為止自然界最小基因組乳桿菌,，該菌株的研究為深入理解微生物如何適應(yīng)老窖窖池環(huán)境并在釀造過程中發(fā)揮作用提供了新的視角,。 2023年5月10日，該研究成果以《比較基因組研究揭示老窖乳酸桿菌對富碳水化合物環(huán)境的實(shí)應(yīng)性（Comparative genomic analyses reveal carbohydrates-rich environment adaptability of Lentilactobacillus laojiaonis sp. nov. IM3328）》為題在線發(fā)表在國際期刊Food Bioscience,。 作為蟬聯(lián)五屆中國名酒稱號的濃香型白酒,，瀘州老窖擁有1573國寶窖池群和瀘州老窖酒傳統(tǒng)釀制技藝兩大活態(tài)釀酒文化資源。 據(jù)統(tǒng)計(jì),，目前由國家文物局批準(zhǔn)的屬全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位的老窖池,，90%以上在瀘州老窖。 其中始建于公元1573年的國寶窖池群,，自建成起已持續(xù)釀造450年,。1996年經(jīng)國務(wù)院頒布為“全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位”，是名副其實(shí)的“活文物”,。 解密濃香型白酒窖池微生物的多樣性,，發(fā)掘老窖窖池的微生物資源，是認(rèn)識和理解濃香型白酒主體風(fēng)味物質(zhì)形成基礎(chǔ)的重要工作,。 2019年,，瀘州老窖窖泥微生物研究獲得突破，首次從老窖泥中分離出新菌種,，并命名為“老窖梭菌”和“老窖互營球菌”,。 ▲老窖梭菌（左）和老窖互營球菌（右） 而“老窖乳桿菌”的發(fā)現(xiàn)，再次證明,，連續(xù)使用的窖齡越老的窖池,，窖泥中的釀酒微生物多樣性越豐富，參與釀酒生香的微生物越多,，白酒的風(fēng)味物質(zhì)越豐富,。 “老窖釀好酒”的又一科學(xué)實(shí)證，在于釀造過程所涉及的四大微生物體系,。 首先是環(huán)境微生物體系,。瀘州地處北緯28度的亞熱帶河谷地帶，有著濕潤的空氣,，富含鐵,、磷,、鉀等元素的紫色土壤，以及長沱兩江構(gòu)建的豐富水系,，優(yōu)越的環(huán)境為釀酒微生物提供了天然的溫床,。 其次，是來自釀酒大曲的大曲微生物體系,。公元1324年,，瀘州老窖酒傳統(tǒng)釀制技藝第一代傳承人郭懷玉，發(fā)明了“甘醇曲”,，奠定了塊狀大曲的雛形,，所釀之酒“濃香甘洌，優(yōu)于回味”,，是中國古代制曲技術(shù)里程碑意義的革新,。 699年過去了，大曲制作工藝在歷代瀘州老窖國窖人的呵護(hù)和耕耘下,，經(jīng)歷了一次又一次的演變與改良,，而不變的是瀘州獨(dú)一無二的制曲微生物環(huán)境。2001年,，瀘州老窖“久香”牌酒曲被酒界泰斗周恒剛贊譽(yù)為“天下第一曲”,。 此外，還有糟醅微生物體系,，瀘州老窖以糟醅的續(xù)糟繁衍,，讓微生物與香味物質(zhì)相生相伴，形成了“萬年糟”的工藝特點(diǎn),，也成就了瀘州老窖酒“窖香濃郁,、綿甜醇厚”的口感特質(zhì)。 最后是窖泥微生物體系,。與石窖、陶缸相比,，由于窖泥中的孔隙能夠提供微生物的生存空間,，因此窖齡越老，參與發(fā)酵的微生物會越豐富,，這也是“千年窖”的奧秘所在,。 經(jīng)數(shù)百年持續(xù)釀造，窖池中含有的微生物經(jīng)過不斷馴化,、繁衍,、富集，形成了優(yōu)越的生態(tài)系統(tǒng),，其微生物種類繁多,、數(shù)量龐大,，成為中國泥窖釀酒工藝研究的極限樣本，成為名副其實(shí)的“中國第一窖”,。 憑借這些“國寶”窖池,，以及窖池里生長數(shù)百年的微生物，瀘州老窖成就了“你能品味的歷史”,，并在全世界建立起龐大的銷售網(wǎng)絡(luò),，遍布全球70多個國家和地區(qū)，成為海外能見度最高的白酒品牌之一,，讓世界品味中國,！ ? 微生物，微小而龐大的釀酒軍團(tuán) 在中國的美食地圖上,，利用微生物發(fā)酵制取的食品多不勝數(shù),。醬油、醋,、腐乳等,，無不是古人經(jīng)驗(yàn)智慧的結(jié)晶。 ▲瀘州是一座釀造幸福之城,，不僅擅長釀酒,，也擅長釀造醬油、醋等,，這都是智慧的酒城人民與微生物共同合作的杰作,。 現(xiàn)代科學(xué)研究表明，傳統(tǒng)發(fā)酵食品具有較高的營養(yǎng)價值和獨(dú)特的風(fēng)味,，其中最大的功臣當(dāng)屬微生物,。 古人在保存食物的長久歷程中，摸索出讓食物與時間共存的千般妙法,。 《舌尖上的中國》在“時間的味道”中講，“酒,、醋,、醬油,、腐乳,、豆豉、泡菜等,，都有一個共同點(diǎn),，它們都具有一種芳香濃郁的特殊風(fēng)味。這種味道是人與微生物攜手貢獻(xiàn)的成果?！?/span> 這種人與微生物的合作，讓原本尋常的糧食,、谷物產(chǎn)生出奇妙的味道,，為人類文明帶來驚喜。 《尚書》記載：“若作酒醴,，爾惟曲糵?！痹谏瞎艜r代,，曲糵指的就是酒曲。隨著釀酒技術(shù)進(jìn)步,，曲糵分化為曲（發(fā)霉谷物）、糵（發(fā)芽谷物）,，用糵和曲釀制的酒分別稱為醴和酒,。 ▲制曲 中國是世界上最早以制曲培養(yǎng)微生物，從而釀造出一杯好酒的國度，因此,，釀酒師傅們在制曲、酒醅發(fā)酵中深諳微生物的巨大能量,。 正是在釀酒師傅們的手中,，這支微小而又龐大的釀酒微生物軍團(tuán)為美酒香味生產(chǎn)出“醇,、酸,、酯、醛”等深刻影響白酒風(fēng)味的物質(zhì),。 窖泥微生物的多寡與活躍程度,，直接影響著白酒的品質(zhì)。現(xiàn)代科學(xué)研究已經(jīng)證實(shí),，酒曲,、酒醅，與誕生在窖池中的微生物一道,，成為釀造一杯好酒的關(guān)鍵,。 ▲酒醅與窖泥菌群的“分工合作，協(xié)同產(chǎn)香”機(jī)制示意圖 濃香白酒核心生產(chǎn)工藝在于續(xù)糟發(fā)酵,，泥窖池中的酒糟在黃泥和水密封之后,，酒糟中的營養(yǎng)成分滋養(yǎng)出大量釀酒菌群，方寸泥窖成為微生物繁衍生長的天堂,。 在充分的密封環(huán)境下,，厭氧的釀酒菌群將產(chǎn)生大量的醇、醛、酸,、酯等香味物質(zhì),，伴隨蒸餾過程進(jìn)入酒中，賦予酒液各種典型香味,。 在中國遼闊的濃香版圖上,，也因地理環(huán)境的不同，馴化出各自不同的微生物菌群,，從而釀出了風(fēng)味不同的濃香流派,。 江南大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師,、國家固態(tài)釀造工程技術(shù)研究中心副主任許正宏認(rèn)為,，窖泥微生物地理學(xué)研究顯示，不同地域窖泥菌群差異顯著,，物種組成既有共性,，又有獨(dú)特性。 例如,，江蘇產(chǎn)區(qū)的真桿菌屬和安徽產(chǎn)區(qū)的Fastidiosipila等都是較為特殊的優(yōu)勢菌群,，四川產(chǎn)區(qū)的球菌屬、湖北產(chǎn)區(qū)的嗜熱菌屬等,，都是各自自然環(huán)境下誕生出的釀酒優(yōu)勢菌種,。 ▲不同地域窖泥優(yōu)勢微生物群落結(jié)構(gòu)的組成。（來源：《窖泥群落結(jié)構(gòu)及功能微生物研究進(jìn)展》,，作者：張應(yīng)剛,，許濤，鄭蕾,，楊陽,，劉光錢，張芮,，于惠,，沈才洪，王松濤 ,。） 氣候干燥,、地勢平坦、以平原為主的北方大地上誕生的濃香白酒,，與南方“川派”“江淮派”濃香風(fēng)味也都各自不同,。 ? 泥窖生香，老窖出好酒 眾所周知,，濃香,、清香,、醬香是中國白酒的三大基礎(chǔ)香型。 從三大香型采用發(fā)酵容器的材質(zhì)來看,，清香型白酒采用“陶質(zhì)地缸”,，其“地缸發(fā)酵、清蒸清燒,、清蒸二次清”的工藝特征是順應(yīng)黃河流域氣候特點(diǎn)的結(jié)果,。 北方多干旱，氣候干燥,，土壤保水性差,，故以“陶質(zhì)地缸”為發(fā)酵容器，保溫的同時避免黃水滲漏,。 ▲地缸 而黃河流域冬天寒冷,，部分微生物難以繁衍和生存，因而微生物的多樣復(fù)雜性是不及濃香,、醬香的。 醬香型白酒,，是赤水河流域微生態(tài)環(huán)境孕育和獨(dú)特的高溫堆積發(fā)酵工藝共同作用的結(jié)晶,。因當(dāng)?shù)氐貏荻盖停蕉嗤辽?，故窖池絕大部分采用石窖。 ▲石窖 濃香型白酒,，則是長江流域文化的代表,，瀘州氣候溫潤，以當(dāng)?shù)鬲?dú)有的黃泥筑窖,，因微生物能在泥窖的縫隙中繁衍棲息,，迭代繁衍，時間越久,，參與發(fā)酵的微生物越豐富,，酒體越香。 濃香型白酒的泥窖和其他窖池最大的區(qū)別在于窖底和四壁糊了一層厚厚的窖泥,。正是窖泥的存在,，給了功能微生物菌群繁衍棲息的微環(huán)境。 ▲泥窖 而因地缸（陶缸）,、石窖質(zhì)地堅(jiān)硬,，沒有微生物的生存空間，無論使用多久,，也不會成為微生物繁衍棲息的溫床. 因此,，無論從工藝品質(zhì)還是文化價值,、文物價值上講，清香的地缸,、醬香的石窖都不如濃香的泥窖（尤指超過30 年以上的老窖）稀缺珍貴并富有傳承意義,。 濃香白酒酒體香氣成分主要來自窖泥微生物的代謝產(chǎn)物，因此,，窖池窖泥就成為濃香型白酒品質(zhì)的保障,，這也是“泥窖生香”的原理。 微生物獨(dú)特的類型,、數(shù)量,、相互間關(guān)系使其在窖泥中不間斷進(jìn)行錯綜復(fù)雜的代謝活動，因此改善微生態(tài)環(huán)境對酒體品質(zhì),、香氣也發(fā)揮著重要的作用,。 簡單地說，濃香白酒在泥池酒窖中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵,，泥是載體,，黃水是中介，微生物菌種是主要參與者,。 其中,，窖泥是釀酒微生物發(fā)酵的附著地，如果沒有窖泥給釀酒微生物提供附著地,，微生物的生命活動就會受到影響,，甚至?xí)Щ睿荒墚a(chǎn)生發(fā)酵作用,，釀不出濃香型白酒,。 許正宏在對瀘州老窖窖泥微生物研究中發(fā)現(xiàn)，不同年代窖泥微生物群落結(jié)構(gòu)形成了窖泥微生物細(xì)菌的多樣性,。 目前,，瀘州老窖窖泥中細(xì)菌菌群共檢出1563種，分布在30個門,、53個綱,、287個屬中。 瀘州老窖窖泥中的優(yōu)勢微生物菌種有Caproiciproducens,、Hydrogenispora,、Synrophomonas、Ssdimentibacter,、Clostridium等,。 窖泥在其中主要扮演了兩個角色。 首先,，酒糟發(fā)酵是利用微生物的作用將酒糟中的有機(jī)物質(zhì)分解成二氧化碳,、水和有機(jī)酸等物質(zhì),使其成為一種優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料,。而窖泥是微生物生長的良好培養(yǎng)基，為微生物提供了成長所需的特定環(huán)境,。 其次,，窖泥在循環(huán)往復(fù)的使用過程中，大量具有產(chǎn)酒和增香功能的微生物富集,，對濃香型白酒典型風(fēng)格的形成發(fā)揮著重要作用,。 正是窖泥和微生物的相互協(xié)作，讓窖泥中附著了代代繁衍的釀酒微生物,，在常年不間斷的生產(chǎn)使用中,，窖池中的釀酒微生物不斷被馴化，產(chǎn)生出更為適合釀酒的新的微生物菌種,，如此,，產(chǎn)出的酒品質(zhì)也就更好。 國內(nèi)多位學(xué)者在研究瀘州老窖不同窖齡不同位置間的微生物后發(fā)現(xiàn),，連續(xù)使用越久的窖池中的厭氧微生物越富集,，微生物生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定，產(chǎn)香味物質(zhì)的功能微生物數(shù)量也呈上升趨勢,。 ▲不同窖齡窖泥原核微生物群落結(jié)構(gòu)與演化規(guī)律 許正宏指出,，長期不間斷釀酒生產(chǎn)驅(qū)動窖泥菌群的進(jìn)化，窖泥微生物逐漸由“散亂無序”演變成“模塊清晰,、功能協(xié)同”的穩(wěn)定菌群結(jié)構(gòu)。 在長期不間斷釀酒生產(chǎn)驅(qū)動下,，窖泥菌群的大分子水解功能降低,，老窖泥中互營脂肪酸氧化菌和產(chǎn)甲烷菌的功能增強(qiáng)，它們與梭菌等產(chǎn)酸菌協(xié)作促進(jìn)呈香脂肪酸積累,。 老窖泥中重要產(chǎn)香微生物梭菌也從生物適應(yīng)性的角度闡釋了“老窖出好酒”的科學(xué)性,。 ▲許正宏教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合瀘州老窖沈才洪教授級高工團(tuán)隊(duì)，對來自不同生境的130株梭菌進(jìn)行了比較基因組學(xué)研究,，揭示了窖泥來源和其他來源梭菌菌株基因組水平的功能差異,。圖為窖泥來源和非窖泥來源梭菌基因組的功能富集分析。 ? 誰在影響白酒風(fēng)味,？ 目前研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的白酒釀造微生物已多達(dá)上千種,，如此多的微生物中，究竟是誰在影響著白酒的風(fēng)味口感,？ 江南大學(xué)在《濃香型白酒窖泥中梭菌群落多樣性與窖泥質(zhì)量關(guān)聯(lián)性研究》中表明,，濃香白酒釀造中，產(chǎn)酸,、產(chǎn)醇,、產(chǎn)酯,、產(chǎn)醛酮類微生物都對白酒風(fēng)味有著重要影響,。 酸類物質(zhì)是濃香型白酒中的重要成分,，是形成酯類物質(zhì)和芳香化合物的重要前提,，濃香型白酒中主要酸類物質(zhì)乙酸,、乳酸,、丁酸和己酸對白酒風(fēng)味有重要影響,。 ▲酸類物質(zhì)相互作用原理圖 白酒發(fā)酵中會產(chǎn)生大量乙醇,，還會生成高級醇,。高級醇是白酒中醇甜和助香的重要成分，能與酸形成酯類物質(zhì)使酒體風(fēng)味變得豐滿。 適量的高級醇可賦予酒體特殊的香味,，使酯香更濃，但過量的高級醇使酒質(zhì)變差,，使人“上頭”，加重醉酒程度,。 酯類物質(zhì)則是白酒中芳香的主體,，白酒中的果實(shí)香味或獨(dú)特芳香氣味大都來自于乙酸乙酯,、己酸乙酯,、乳酸乙酯,、丁酸乙酯等濃香白酒“四大酯”,。 產(chǎn)醛酮類微生物也對白酒風(fēng)味貢獻(xiàn)極大，白酒中的杏仁味,、烤味等豐富的香氣層次正是來源于此,。 此外，窖泥中的含水量也影響白酒品質(zhì),，水是微生物細(xì)胞的重要組成成分,，在微生物體內(nèi)起著運(yùn)輸,、溶劑、參與化學(xué)反應(yīng),、構(gòu)成生物體等作用,，成熟窖泥中水分含量一般為?30 %～50 %。 這些肉眼不可見,，而又默默無聞的微生物,，在代代生長中各自發(fā)揮作用，最終形成了濃香白酒窖香濃郁,、綿甜爽洌的風(fēng)格特征,。 ? 活著的微生物，活著的老窖池 對窖泥中微生物的研究,，是學(xué)術(shù)界重要課題之一,。 自上世紀(jì)60年代起，白酒研究者們逐步明確了濃香主體香味物質(zhì)來自窖泥中的己酸菌,。 ▲菌群成長與窖齡的關(guān)系圖,，其中己酸菌數(shù)量增長相對較緩慢。 而探尋微生物之于濃香白酒的價值意義,，則以擁有450年不間斷釀造窖池的“濃香正宗”瀘州老窖為研究對象最具說服力,。 許正宏認(rèn)為，老窖出好酒,，是長期不間斷使用過程中微生物結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)化的必然結(jié)果,，因此，只有“活著的”老窖才具有真正的文物和使用價值,。 從宏觀自然環(huán)境,，傳承699年的釀制技藝,，到古老釀酒窖池中的微觀環(huán)境,，人與微生物的相互協(xié)作在瀘州老窖的釀酒工藝中體現(xiàn)的最為淋漓盡致。 北緯28度的中國酒城瀘州，有著獨(dú)特的地質(zhì),、氣候,、土壤、水資源,、原料和微生物環(huán)境,，“地、窖,、藝,、曲、水,、糧,、洞”賦予了瀘州老窖最得天賜的好酒元素。 自1573年起,，舒承宗選擇了用瀘州城外五渡溪的黃泥筑窖,，這里的窖泥粘性強(qiáng)，富含多種礦物質(zhì),，其所含微生物種類繁多,，數(shù)量龐大。 以此窖泥為基,，建造出的窖池持續(xù)使用450年,，長年累月的發(fā)酵作用下，形成了國寶窖池群穩(wěn)定良好的微生物生態(tài)系統(tǒng),。 ▲五渡溪的黃泥 再配合以傳承699年的釀制技藝智慧,，“固態(tài)發(fā)酵、泥窖生香,、續(xù)糟配料”,，瀘州老窖醇香美酒的誕生，功勞在人,，在時間,，也在微生物。 這些肉眼看不見的微生物,，是釀造好酒的核心力量,，也是成就濃香好酒的“菌脈”。 450年持續(xù)不間斷釀造的古老窖池中,，微生物不斷繁衍迭代,，釀酒微生物的生香能力、數(shù)量,，優(yōu)勢菌種不斷提升,，加之濃香白酒獨(dú)有的“續(xù)糟配料”工藝,，讓“菌脈”得以代代傳承，活色生香,。 “續(xù)糟配料”工藝,，即每完成一次發(fā)酵周期，去掉窖帽部分的面糟,，再加入新的高粱及輔料,，代代循環(huán)、四季輪回,、周而復(fù)始,。這正如莊子在《莊子·天下》篇所講：“一尺之棰，日取其半,，萬世不竭,。” 正是這些活著的微生物,、活著的窖池,、活著的非遺手藝，方成就了瀘州老窖的濃香標(biāo)桿,。 中科院院士方心芳曾言：“誰要是把瀘州老窖老窖池里的微生物研究清楚了,，誰就可以得諾貝爾生物學(xué)獎?！?/span> 今天,，人們對老窖池出好酒的科學(xué)研究仍在持續(xù)開展中，人類從對微生物的馴化到實(shí)現(xiàn)釀造自由,，最終成就了一杯杯人間佳釀,。（備注：本文特引用許正宏微生物相關(guān)研究） 參考文獻(xiàn)： [1]沈怡方. 試論濃香型白酒的流派[J]. 釀酒, 1992(5): 10-13. 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