全球?qū)W術(shù)期刊《自然·催化》刊登了我國(guó)科學(xué)家的一項(xiàng)最新研究成果——通過(guò)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(huà)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?qǐng)?bào)、中國(guó)科學(xué)院均對(duì)上述消息進(jìn)行了報(bào)道、評(píng)價(jià)，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。
釀酒酵母幫忙，“吃醋”巧變“糧”
把常見(jiàn)的二氧化碳變成糧食，我國(guó)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(guó)科學(xué)院院士、上海交通大學(xué)教授鄧子新認(rèn)為，這項(xiàng)科研成果開(kāi)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(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)催化專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主任李燦研究員則評(píng)價(jià)稱(chēng)，該成果為人工和半人工合成“糧食”提供了新的技術(shù)。
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(guò)催化過(guò)程將二氧化碳轉(zhuǎn)化為葡萄糖或者油脂，長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)外研究者眾多，但成功案例非常罕見(jiàn)。
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(duì)乙酸進(jìn)行發(fā)酵。
“這個(gè)過(guò)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(lái)合成葡萄糖和脂肪酸?！毖芯客瓿烧咧?、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授曾杰說(shuō)。
據(jù)了解，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)改變釀酒酵母中的成分結(jié)構(gòu)，對(duì)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(guò)二氧化碳生產(chǎn)技術(shù)的技術(shù)革新，不僅可以實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”，同時(shí)也為人工和半人工合成“糧食”提供了新型技術(shù)?！拔磥?lái)，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(shí)現(xiàn)?！毖芯客瓿烧咧弧㈦娮涌萍即髮W(xué)教授夏川表示。
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(shuō)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(zhǎng)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(kāi)始作為正式研究工具登上遺傳學(xué)舞臺(tái)，前后200余年的時(shí)間，圍繞釀酒酵母誕生了眾多科研成果。
對(duì)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(xiàng)研究成果顯示，通過(guò)收集世界各地的釀酒酵母的樣品，發(fā)現(xiàn)中國(guó)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(guó)開(kāi)始”的這一理論。
具備細(xì)胞結(jié)構(gòu)和成分優(yōu)勢(shì)的釀酒酵母，憑借著其穩(wěn)定、天然無(wú)害等特性，往往是實(shí)驗(yàn)室“細(xì)胞工具”的首選。
據(jù)了解，釀酒酵母在經(jīng)過(guò)了科學(xué)檢驗(yàn)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(wú)論是我們所熟知的乙肝疫苗、九價(jià)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(yùn)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(jiǎng)。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(guò)程的科學(xué)性。將細(xì)胞的自噬過(guò)程從書(shū)本上實(shí)際搬運(yùn)到現(xiàn)實(shí)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(shū)曾總結(jié)了我國(guó)50多年來(lái)對(duì)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(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)游義琳?qǐng)F(tuán)隊(duì)也對(duì)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(lèi)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(duì)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?yàn)槠浒l(fā)酵工藝成熟，生物安全性高等特點(diǎn)，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(duì)于環(huán)境的污染相對(duì)較小，燃燒所排放的二氧化碳和農(nóng)作物生長(zhǎng)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)。
在酒業(yè)，科技感亦是美感
從釀酒工藝設(shè)計(jì)到酒生產(chǎn)過(guò)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(guò)程；而在生產(chǎn)車(chē)間之外，釀酒酵母巨大的科研和應(yīng)用價(jià)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(tái)、汾酒試點(diǎn)、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(lái)新生力量。
今年3月召開(kāi)的茅臺(tái)集團(tuán)科技創(chuàng)新和人才工作大會(huì)發(fā)布的《茅臺(tái)集團(tuán)科技創(chuàng)新工作報(bào)告》顯示，茅臺(tái)已準(zhǔn)確定性茅臺(tái)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(tái)酒風(fēng)味物質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)。
“釀造微生物是茅臺(tái)最關(guān)鍵的密碼，貫穿茅臺(tái)酒每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，是密碼中的密碼?！泵┡_(tái)集團(tuán)黨委書(shū)記、董事長(zhǎng)丁雄軍表示，釀造茅臺(tái)酒是一門(mén)技術(shù)，也是一門(mén)科學(xué)，更是一門(mén)藝術(shù)。茅臺(tái)酒中充滿(mǎn)著科學(xué)“密碼”和傳統(tǒng)工藝之“道”，這些“密碼”和“道”就是茅臺(tái)酒“美”的體現(xiàn)。
五糧液科研團(tuán)隊(duì)參與的一項(xiàng)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(xiě)了長(zhǎng)期以來(lái)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(lèi)認(rèn)識(shí)的爭(zhēng)議，進(jìn)一步揭開(kāi)了中國(guó)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(jià)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(lèi)生命科學(xué)等做出貢獻(xiàn)。無(wú)論是基于釀酒酵母獨(dú)特科學(xué)價(jià)值所展開(kāi)的生命科學(xué)研究，還是對(duì)于酒自身的科學(xué)研究，對(duì)于破解酒的秘密和造福人類(lèi)都具有重要作用，也有助于人們更科學(xué)的認(rèn)識(shí)酒的價(jià)值。
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