酿酒酵母，最近又登上头版了！

4月28日，全球学术期刊《自然·催化》刊登了我国科学家的一项最新研究成果——通过电催化结合生物合成的方式，将二氧化碳高效还原合成高浓度乙酸，进一步利用微生物（酿酒酵母）可以合成葡萄糖和脂肪酸。

如果用一句话概括，这一成果有望“将二氧化碳变成‘粮食’”。

成果一经发布，新华社、人民日报、中国科学院均对上述消息进行了报道、评价，其中发挥重大功用的酿酒酵母，也再度引发各界关注。

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酿酒酵母帮忙

“吃醋”巧变“粮”

把常见的二氧化碳变成粮食，我国科学家的这一研究具有重要意义，被视为人工合成“粮食”的新技术。

中国科学院院士、上海交通大学教授邓子新认为，这项科研成果开辟了电化学结合活细胞催化制备葡萄糖等粮食产物的新策略；中国科学院院士、中国催化专业委员会主任李灿研究员则评价称，该成果为人工和半人工合成“粮食”提供了新的技术。

▲通过电化学耦合生物发酵实现将二氧化碳和水转化为长链产品的示意图。（研究团队供图）

酿酒酵母是如何把二氧化碳变成葡萄糖和油脂的？

葡萄糖和油脂是重要的粮食成分，通过催化过程将二氧化碳转化为葡萄糖或者油脂，长期以来国内外研究者众多，但成功案例非常罕见。

在此次发表的研究中，科研人员首先将二氧化碳高效还原合成高浓度乙酸，然后用酿酒酵母对乙酸进行发酵。

“这个过程可以理解为，先将二氧化碳转化为酿酒酵母的‘食物’乙酸，然后酿酒酵母不断‘吃醋’来合成葡萄糖和脂肪酸。”研究完成者之一、中国科学技术大学教授曾杰说。

据了解，研究团队通过改变酿酒酵母中的成分结构，对代谢元件进行技术剥离，逐步废除了酿酒酵母代谢葡萄糖的能力，并且增强了酵母菌积累葡萄糖的能力，改造后的酵母菌的葡萄糖产量提升到了2.2g/L，产量提高了30%。

通过二氧化碳生产技术的技术革新，不仅可以实现“变废为宝”，同时也为人工和半人工合成“粮食”提供了新型技术。“未来，如果要合成淀粉、制造色素、生产药物等，只需保持电催化设施不变，更换发酵使用的微生物就能实现。”研究完成者之一、电子科技大学教授夏川表示。

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小酵母的大成就

酿酒酵母此次登上《自然》期刊，足以显示其重要科研意义，几乎可以说是走在了该领域的最前沿。

而在此之前，关于酿酒酵母的研究已长达数百年。

酿酒酵母的历史，可以追溯到1680年。从荷兰科学家列文虎克首次在显微镜下观察到酵母，一直到20世纪30年代开始作为正式研究工具登上遗传学舞台，前后200余年的时间，围绕酿酒酵母诞生了众多科研成果。

对于酿酒酵母的进化历史的研究中，《自然》期刊在2018刊登的一项研究成果显示，通过收集世界各地的酿酒酵母的样品，发现中国的酿酒酵母具有更丰富的进化历程，以此佐证了“酿酒酵母的使用最先是在中国开始”的这一理论。

具备细胞结构和成分优势的酿酒酵母，凭借着其稳定、天然无害等特性，往往是实验室“细胞工具”的首选。

据了解，酿酒酵母在经过了科学检验后，被广泛地应用到疫苗的生产中。以酿酒酵母作为疫苗载体，既安全又高效，还不易产生副作用。无论是我们所熟知的乙肝疫苗、九价HPV疫苗等，都广泛地采用酿酒酵母作为其“包装盒”。酿酒酵母从原本的培养基摇身一变，变成了“运输机”。

在2016年，日本著名分子细胞生物学家大隅良典凭借“细胞自噬”机制的发现，获得了当年的诺贝尔生理学或医学奖。而作为“黑板”存在的主要工具酿酒酵母，也佐证了细胞降解循环利用的“自噬”过程的科学性。将细胞的自噬过程从书本上实际搬运到现实中，为肿瘤研究、神经科疾病的治愈，起到了十分重要的启示作用。

在酿酒行业，酿酒酵母的研究也在不断深化。

酒业泰斗熊子书曾总结了我国50多年来对不同酿酒酵母菌筛选和应用的研究，并提出推出优良菌种可以达到优质高产、节约粮食的目的；中国农业大学游义琳团队也对非酿酒酵母产生的β-葡萄糖苷酶在葡萄酒、啤酒等发酵酒中的应用进行了研究，认为其在酒类颜色稳定性、酒的口感和风味方面有着重要影响；浙江大学团队也曾利用酿酒酵母高效生产维生素E的方法研究。

除此之外，酿酒酵母因为其发酵工艺成熟，生物安全性高等特点，也被广泛应用在燃料乙醇的生产上。作为生物燃料，由酿酒酵母生产的燃料乙醇成本低，产量大，而且作为可再生能源，对于环境的污染相对较小，燃烧所排放的二氧化碳和农作物生长所消耗的二氧化碳基本持平，有利于减少大气污染，抑制温室效应。

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在酒业，科技感亦是美感

从酿酒工艺设计到酒生产过程中的发酵，从原材料使用到酒体贮藏保存，酿酒酵母参与了全过程；而在生产车间之外，酿酒酵母巨大的科研和应用价值，同样吸引着包括酒业在内的各界持续探索。

从茅台、汾酒试点、到“酿造酵母群落特征机制组学研究”“生物活性物质研究”等酒业尖端科研成果中，名酒都扮演了相当重要的角色。而参与新技术的培育和学术合作，也将为酒业发展带来新生力量。

今年3月召开的茅台集团科技创新和人才工作大会发布的《茅台集团科技创新工作报告》显示，茅台已准确定性茅台酒中965种风味物质，明确其中730种有风味贡献、361种有关键风味贡献，形成了茅台酒风味物质数据库和实物标准库。

“酿造微生物是茅台最关键的密码，贯穿茅台酒每个生产环节，是密码中的密码。”茅台集团党委书记、董事长丁雄军表示，酿造茅台酒是一门技术，也是一门科学，更是一门艺术。茅台酒中充满着科学“密码”和传统工艺之“道”，这些“密码”和“道”就是茅台酒“美”的体现。

五粮液科研团队参与的一项重磅科研成果，首次发现菌株Caproicibacteriumsp.JNU—WLY1368所代表的新物种“解乳酸己小杆菌”，改写了长期以来白酒酿造微生物研究领域对于浓香型白酒主体己酸菌种类认识的争议，进一步揭开了中国浓香型白酒主体“香”与“味”如何产生的奥秘，有力促进了浓香型白酒科技进步。

价值的产生不仅仅只看朝夕，酿酒酵母不仅为科学界提供了研的究样本和工具，也为工业化生产，人类生命科学等做出贡献。无论是基于酿酒酵母独特科学价值所展开的生命科学研究，还是对于酒自身的科学研究，对于破解酒的秘密和造福人类都具有重要作用，也有助于人们更科学的认识酒的价值。