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、中國科學院均對上述消息進行了報道,、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)。

中國科學院院士,、上海交通大學教授鄧子新認為,，這項科研成果開辟了電化學結(jié)合活細胞催化制備葡萄糖等糧食產(chǎn)物的新策略；中國科學院院士,、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?！毖芯客瓿烧咧?、中國科學技術(shù)大學教授曾杰說。

據(jù)了解,，研究團隊通過改變釀酒酵母中的成分結(jié)構(gòu)，對代謝元件進行技術(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),。“未來,，如果要合成淀粉,、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數(shù)百年,。

釀酒酵母的歷史,，可以追溯到1680年。從荷蘭科學家列文虎克首次在顯微鏡下觀察到酵母,，一直到20世紀30年代開始作為正式研究工具登上遺傳學舞臺,，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“細胞工具”的首選,。

據(jù)了解,，釀酒酵母在經(jīng)過了科學檢驗后，被廣泛地應用到疫苗的生產(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”。

在2016年,，日本著名分子細胞生物學家大隅良典憑借“細胞自噬”機制的發(fā)現(xiàn),，獲得了當年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。而作為“黑板”存在的主要工具釀酒酵母,，也佐證了細胞降解循環(huán)利用的“自噬”過程的科學性,。將細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用的研究,，并提出推出優(yōu)良菌種可以達到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)、節(jié)約糧食的目的,；中國農(nóng)業(yè)大學游義琳團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)酵酒中的應用進行了研究，認為其在酒類顏色穩(wěn)定性,、酒的口感和風味方面有著重要影響,；浙江大學團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。

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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制組學研究”“生物活性物質(zhì)研究”等酒業(yè)尖端科研成果中,，名酒都扮演了相當重要的角色。而參與新技術(shù)的培育和學術(shù)合作,，也將為酒業(yè)發(fā)展帶來新生力量,。

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

“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,，更是一門藝術(shù)。茅臺酒中充滿著科學“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己酸菌種類認識的爭議,，進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，有力促進了濃香型白酒科技進步,。

價值的產(chǎn)生不僅僅只看朝夕,，釀酒酵母不僅為科學界提供了研的究樣本和工具，也為工業(yè)化生產(chǎn),，人類生命科學等做出貢獻,。無論是基于釀酒酵母獨特科學價值所展開的生命科學研究，還是對于酒自身的科學研究,，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的認識酒的價值。