近期，江南大學生物工程學院許正宏教授團隊在濃香型白酒釀造生態(tài)系統(tǒng)窖泥中梭菌的代謝特征與生境適應機制方面取得進展，研究成果“Comparative genomics unveils the habitat adaptation and metabolic profiles ofClostridiumin an artificial ecosystem for liquor production”正式發(fā)表于mSystems （https://doi.org/10.1128/msystems.00297-22）。

 

　　泥窖固態(tài)釀造是我國濃香型白酒的獨特生產(chǎn)方式，酒醅與窖池四周的窖泥大面積直接接觸，窖泥中的微生物在釀造過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。窖泥在經(jīng)年累月的釀酒過程中呈現(xiàn)出“自然老熟”，菌群逐漸馴化形成了以梭菌和產(chǎn)甲烷菌為主體的獨特群落結(jié)構(gòu)，它們的代謝產(chǎn)物賦予了濃香型白酒更好的風味特征，也就是業(yè)界常說的“老窖出好酒”。在白酒釀造過程中，長期的谷物發(fā)酵為窖泥微生物創(chuàng)造了一個富含淀粉、乙醇和多種有機酸等的獨特生態(tài)環(huán)境。梭菌屬（Clostridium）微生物是濃香型白酒風味物質(zhì)形成的重要菌群之一。目前數(shù)據(jù)庫報道的梭菌屬包括約130個種，它們在環(huán)境中分布廣泛，如腸道、土壤、發(fā)酵食品等。與其他環(huán)境來源的菌株相比，窖泥中梭菌的生存環(huán)境與白酒釀造活動密切相關(guān)。那么，數(shù)十年乃至數(shù)百年的長期釀酒生產(chǎn)會對窖泥菌群產(chǎn)生什么的沖擊呢？這些微生物是如何適應釀酒環(huán)境并發(fā)揮著產(chǎn)香的重要功能呢？

 

　　許正宏教授團隊聯(lián)合瀘州老窖沈才洪教授級高工團隊，對來自不同生境的130株梭菌進行了比較基因組學研究，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。窖泥菌株中富集了與環(huán)境適應相關(guān)的途徑，編碼乙醇脫氫酶和L-乳酸脫氫酶的基因數(shù)量也顯著高于其他來源菌株，這可能有助于梭菌適應窖池內(nèi)高乙醇和高乳酸的環(huán)境。碳水化合物活性酶在窖泥梭菌中顯著富集，可能有利于它們對窖池環(huán)境中碳水化合物的利用。在功能上，大多數(shù)窖泥梭菌菌株具有代謝乙醇、乳酸和淀粉合成脂肪酸的良好潛力。此外，初步分析了基因水平轉(zhuǎn)移在梭菌適應窖池環(huán)境中的作用。研究結(jié)果揭示了窖泥中梭菌的環(huán)境適應性和代謝特征的遺傳基礎(chǔ)，從生物適應性的角度解讀了“老窖出好酒”的科學內(nèi)涵，也為闡明窖泥微生態(tài)系統(tǒng)的形成機制提供了新見解。

 

　　江南大學生物工程學院2019級博士生方冠宇為論文第一作者，許正宏教授為通訊作者。上述研究工作得到了得到了國家科技基礎(chǔ)條件資源調(diào)查專項（2021FY100900）、國家自然科學基金項目（31901658）和四川省固態(tài)釀造技術(shù)創(chuàng)新中心建設項目（2021ZYD0102）的資助。