全球學術期刊《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)各界關注。
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。
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合活細胞催化制備葡萄糖等糧食產物的新策略；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。
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化為葡萄糖或者油脂，長期以來國內外研究者眾多，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構，對代謝元件進行技術剝離，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量提升到了2.2g/L，產量提高了30%。
通過二氧化碳生產技術的技術革新，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?！拔磥?，如果要合成淀粉、制造色素、生產藥物等，只需保持電催化設施不變，更換發(fā)酵使用的微生物就能實現(xiàn)?！毖芯客瓿烧咧?、電子科技大學教授夏川表示。
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，幾乎可以說是走在了該領域的最前沿。
而在此之前，關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。
具備細胞結構和成分優(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，釀酒酵母在經過了科學檢驗后，被廣泛地應用到疫苗的生產中。以釀酒酵母作為疫苗載體，既安全又高效，還不易產生副作用。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)質高產、節(jié)約糧食的目的；中國農業(yè)大學游義琳團隊也對非釀酒酵母產生的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上。作為生物燃料，由釀酒酵母生產的燃料乙醇成本低，產量大，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。
在酒業(yè)，科技感亦是美感
從釀酒工藝設計到酒生產過程中的發(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。而參與新技術的培育和學術合作，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，明確其中730種有風味貢獻、361種有關鍵風味貢獻，形成了茅臺酒風味物質數(shù)據(jù)庫和實物標準庫。
“釀造微生物是茅臺最關鍵的密碼，貫穿茅臺酒每個生產環(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，也是一門科學，更是一門藝術。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域對于濃香型白酒主體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”如何產生的奧秘，有力促進了濃香型白酒科技進步。
價值的產生不僅僅只看朝夕，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，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。
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