釀酒酵母,，最近又登上頭版了！

4月28日,，全球?qū)W術(shù)期刊《自然·催化》刊登了我國科學(xué)家的一項最新研究成果——通過電催化結(jié)合生物合成的方式,，將二氧化碳高效還原合成高濃度乙酸，進(jìn)一步利用微生物（釀酒酵母）可以合成葡萄糖和脂肪酸,。

如果用一句話概括,，這一成果有望“將二氧化碳變成‘糧食’”。

成果一經(jīng)發(fā)布,，新華社,、人民日報、中國科學(xué)院均對上述消息進(jìn)行了報道,、評價,，其中發(fā)揮重大功用的釀酒酵母,，也再度引發(fā)各界關(guān)注。

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釀酒酵母幫忙

“吃醋”巧變“糧”

把常見的二氧化碳變成糧食,，我國科學(xué)家的這一研究具有重要意義,，被視為人工合成“糧食”的新技術(shù)。

中國科學(xué)院院士,、上海交通大學(xué)教授鄧子新認(rèn)為,，這項科研成果開辟了電化學(xué)結(jié)合活細(xì)胞催化制備葡萄糖等糧食產(chǎn)物的新策略,；中國科學(xué)院院士、中國催化專業(yè)委員會主任李燦研究員則評價稱,，該成果為人工和半人工合成“糧食”提供了新的技術(shù),。

▲通過電化學(xué)耦合生物發(fā)酵實現(xiàn)將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為長鏈產(chǎn)品的示意圖。（研究團(tuán)隊供圖）

釀酒酵母是如何把二氧化碳變成葡萄糖和油脂的,？

葡萄糖和油脂是重要的糧食成分,，通過催化過程將二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖或者油脂，長期以來國內(nèi)外研究者眾多,，但成功案例非常罕見,。

在此次發(fā)表的研究中，科研人員首先將二氧化碳高效還原合成高濃度乙酸,，然后用釀酒酵母對乙酸進(jìn)行發(fā)酵,。

“這個過程可以理解為，先將二氧化碳轉(zhuǎn)化為釀酒酵母的‘食物’乙酸,，然后釀酒酵母不斷‘吃醋’來合成葡萄糖和脂肪酸,。”研究完成者之一,、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授曾杰說,。

據(jù)了解,，研究團(tuán)隊通過改變釀酒酵母中的成分結(jié)構(gòu)，對代謝元件進(jìn)行技術(shù)剝離,，逐步廢除了釀酒酵母代謝葡萄糖的能力,，并且增強(qiáng)了酵母菌積累葡萄糖的能力，改造后的酵母菌的葡萄糖產(chǎn)量提升到了2.2g/L,，產(chǎn)量提高了30%,。

通過二氧化碳生產(chǎn)技術(shù)的技術(shù)革新，不僅可以實現(xiàn)“變廢為寶”,，同時也為人工和半人工合成“糧食”提供了新型技術(shù),?！拔磥恚绻铣傻矸?、制造色素,、生產(chǎn)藥物等，只需保持電催化設(shè)施不變,，更換發(fā)酵使用的微生物就能實現(xiàn),。”研究完成者之一,、電子科技大學(xué)教授夏川表示。

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小酵母的大成就

釀酒酵母此次登上《自然》期刊,，足以顯示其重要科研意義,，幾乎可以說是走在了該領(lǐng)域的最前沿。

而在此之前,，關(guān)于釀酒酵母的研究已長達(dá)數(shù)百年,。

釀酒酵母的歷史，可以追溯到1680年,。從荷蘭科學(xué)家列文虎克首次在顯微鏡下觀察到酵母,，一直到20世紀(jì)30年代開始作為正式研究工具登上遺傳學(xué)舞臺，前后200余年的時間,，圍繞釀酒酵母誕生了眾多科研成果,。

對于釀酒酵母的進(jìn)化歷史的研究中，《自然》期刊在2018刊登的一項研究成果顯示,，通過收集世界各地的釀酒酵母的樣品,，發(fā)現(xiàn)中國的釀酒酵母具有更豐富的進(jìn)化歷程，以此佐證了“釀酒酵母的使用最先是在中國開始”的這一理論,。

具備細(xì)胞結(jié)構(gòu)和成分優(yōu)勢的釀酒酵母,，憑借著其穩(wěn)定、天然無害等特性,，往往是實驗室“細(xì)胞工具”的首選,。

據(jù)了解，釀酒酵母在經(jīng)過了科學(xué)檢驗后,，被廣泛地應(yīng)用到疫苗的生產(chǎn)中,。以釀酒酵母作為疫苗載體，既安全又高效,，還不易產(chǎn)生副作用,。無論是我們所熟知的乙肝疫苗、九價HPV疫苗等,，都廣泛地采用釀酒酵母作為其“包裝盒”,。釀酒酵母從原本的培養(yǎng)基搖身一變,，變成了“運輸機(jī)”。

在2016年,，日本著名分子細(xì)胞生物學(xué)家大隅良典憑借“細(xì)胞自噬”機(jī)制的發(fā)現(xiàn),，獲得了當(dāng)年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。而作為“黑板”存在的主要工具釀酒酵母,，也佐證了細(xì)胞降解循環(huán)利用的“自噬”過程的科學(xué)性,。將細(xì)胞的自噬過程從書本上實際搬運到現(xiàn)實中，為腫瘤研究,、神經(jīng)科疾病的治愈,，起到了十分重要的啟示作用。

在釀酒行業(yè),，釀酒酵母的研究也在不斷深化,。

酒業(yè)泰斗熊子書曾總結(jié)了我國50多年來對不同釀酒酵母菌篩選和應(yīng)用的研究，并提出推出優(yōu)良菌種可以達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn),、節(jié)約糧食的目的,；中國農(nóng)業(yè)大學(xué)游義琳團(tuán)隊也對非釀酒酵母產(chǎn)生的β-葡萄糖苷酶在葡萄酒、啤酒等發(fā)酵酒中的應(yīng)用進(jìn)行了研究,，認(rèn)為其在酒類顏色穩(wěn)定性,、酒的口感和風(fēng)味方面有著重要影響；浙江大學(xué)團(tuán)隊也曾利用釀酒酵母高效生產(chǎn)維生素E的方法研究,。

除此之外,，釀酒酵母因為其發(fā)酵工藝成熟，生物安全性高等特點,，也被廣泛應(yīng)用在燃料乙醇的生產(chǎn)上,。作為生物燃料，由釀酒酵母生產(chǎn)的燃料乙醇成本低,，產(chǎn)量大,，而且作為可再生能源，對于環(huán)境的污染相對較小,，燃燒所排放的二氧化碳和農(nóng)作物生長所消耗的二氧化碳基本持平,，有利于減少大氣污染，抑制溫室效應(yīng),。

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在酒業(yè),，科技感亦是美感

從釀酒工藝設(shè)計到酒生產(chǎn)過程中的發(fā)酵，從原材料使用到酒體貯藏保存,，釀酒酵母參與了全過程,；而在生產(chǎn)車間之外，釀酒酵母巨大的科研和應(yīng)用價值，同樣吸引著包括酒業(yè)在內(nèi)的各界持續(xù)探索,。

從茅臺,、汾酒試點、到“釀造酵母群落特征機(jī)制組學(xué)研究”“生物活性物質(zhì)研究”等酒業(yè)尖端科研成果中,，名酒都扮演了相當(dāng)重要的角色,。而參與新技術(shù)的培育和學(xué)術(shù)合作，也將為酒業(yè)發(fā)展帶來新生力量,。

今年3月召開的茅臺集團(tuán)科技創(chuàng)新和人才工作大會發(fā)布的《茅臺集團(tuán)科技創(chuàng)新工作報告》顯示,，茅臺已準(zhǔn)確定性茅臺酒中965種風(fēng)味物質(zhì)，明確其中730種有風(fēng)味貢獻(xiàn),、361種有關(guān)鍵風(fēng)味貢獻(xiàn),，形成了茅臺酒風(fēng)味物質(zhì)數(shù)據(jù)庫和實物標(biāo)準(zhǔn)庫。

“釀造微生物是茅臺最關(guān)鍵的密碼,，貫穿茅臺酒每個生產(chǎn)環(huán)節(jié),，是密碼中的密碼?！泵┡_集團(tuán)黨委書記、董事長丁雄軍表示,，釀造茅臺酒是一門技術(shù),，也是一門科學(xué)，更是一門藝術(shù),。茅臺酒中充滿著科學(xué)“密碼”和傳統(tǒng)工藝之“道”,，這些“密碼”和“道”就是茅臺酒“美”的體現(xiàn)。

五糧液科研團(tuán)隊參與的一項重磅科研成果,，首次發(fā)現(xiàn)菌株Caproicibacteriumsp.JNU—WLY1368所代表的新物種“解乳酸己小桿菌”,，改寫了長期以來白酒釀造微生物研究領(lǐng)域?qū)τ跐庀阈桶拙浦黧w己酸菌種類認(rèn)識的爭議，進(jìn)一步揭開了中國濃香型白酒主體“香”與“味”如何產(chǎn)生的奧秘,，有力促進(jìn)了濃香型白酒科技進(jìn)步,。

價值的產(chǎn)生不僅僅只看朝夕，釀酒酵母不僅為科學(xué)界提供了研的究樣本和工具,，也為工業(yè)化生產(chǎn),，人類生命科學(xué)等做出貢獻(xiàn)。無論是基于釀酒酵母獨特科學(xué)價值所展開的生命科學(xué)研究,，還是對于酒自身的科學(xué)研究,，對于破解酒的秘密和造福人類都具有重要作用，也有助于人們更科學(xué)的認(rèn)識酒的價值,。