酱油、陈醋、白酒这些家喻户晓的传统发酵食品，背后都有一个看不见却十分重要的“酿造团队”——微生物群落。所谓微生物群落，并不是只有某一种微生物，而是许多不同种类的微生物生活在一起，像一个小型社会：有人负责“开荒”分解原料，有人是“工人”负责加工转化，有人是“调香师”制造香气，也有人是“管理员”通过竞争和制约来平衡其他成员的数量和状态。它们通过分工协作、相互博弈、彼此制衡，共同完成复杂的发酵过程。
茅台酒采用开放式固态发酵，酿造环境更加复杂，形成的微生物群落也异常繁盛。那么，这个庞大的“微生物王国”里究竟有多少居民？谁在发挥关键作用？谁在产香？它们又是怎样协同工作的？
早在60年前，茅台就开始对酿酒微生物群落进行研究，但限于研究手段，科研人员只能像“盲人摸象”一样，抓住发酵中的某个片段、某个菌种开展零散试验，能够感知局部，却难以看清酿造微生物群落的完整模样。这项研究为什么这么难？因为茅台采用固态发酵工艺，窖池里的酒糟里混杂着固、液、气三态，形成了一套极度复杂的微型“热带雨林”。温度、湿度、氧气和养分梯度瞬息万变。
直到生物技术迎来代际跃迁，依托多组学分析、原位仿生培养、群落基因解析等前沿技术，茅台逐渐突破技术瓶颈，开始系统性、全方位研究酿造微生物。
目前，科研人员已发现酿造体系里存在2800多个原核微生物、500多个真核微生物（见图1）。但光找到它们还不够，“十四五”时期，茅台建立了一套以微生物多样性、稳定性和代谢功能为三大核心的研究体系，从知道有哪些微生物，到明白微生物在做什么，再到搞清楚微生物是怎么做到的。茅台微生物群落研究，也由此从“盲人摸象”迈向“按图索骥”。
2800多个原核微生物、500多个真核微生物
1
摸清家底：
酿酒微生物群落到底住了哪些“居民”
研究一个微生物群落，第一个最基本的问题就是：这里面到底有哪些微生物？
对于茅台酒这样的开放式固态发酵体系来说，这个问题的难度堪比清点一座流动城市的人口——酒醅中的微生物数量庞大、种类复杂，用传统的“培养皿招工”根本请不出来，它们习惯了原生环境，一换“宿舍”就罢工。过去，科研人员往往只能看到其中一小部分，就像来到一个大城市，却只认识眼前的小区物业和保安。
随着高通量测序、宏基因组学等技术的发展，科研人员绕过了培养的难关，可以直接从样本中读取它们留下的遗传信息。通过这些DNA“身份证”，通过拼出它们的基因组，逐一识别不同物种，并还原整个酿造微生物群落的物种组成。
目前，茅台科研人员已在酿造体系中发现2800多个原核微生物和500多个真核微生物，并累计获得6800余个微生物基因组、1060万余条基因以及3万余个生物合成基因簇，逐步建立起较为完整的酿造微生物“群落户口薄”。这些数据的规模已达到全球最大食品微生物组目录的60%以上。
过去难以看清的酿造微生物世界，由此逐渐有了清晰的轮廓。但“查完户口”还只是第一步。接下来还要进一步回答：哪些微生物是“核心高管”，它们为什么能够长期存在，又是如何共同塑造出茅台酒独一无二的风味？
石窖梭菌（上），茅台梭菌（下）
2
解析群落稳定性，
守住每轮白酒风味
掌握了微生物群落多样性家底、知道了谁在干活还不够，真正让人好奇的是：一年四季、不同轮次、不同年份，环境温度、湿度、原料都在波动，这些微生物凭什么能保证酒的香气和口感始终“在线”？这背后藏着“个体适应—群体协同”的生存逻辑。
从个体层面看，每种微生物自身携带的遗传基因十分稳定，可以扛住极端环境，哪怕发酵轮次、环境条件不断变化，菌种遗传特征依旧不会大幅改变，还能慢慢“打磨手艺”进化出更强的产香能力，长期稳定输出不同风味。
从群体层面看，微生物们更像一支配合多年的交响乐团，每种菌是一位乐手，各自有专属音色；超四成的核心菌种会牢牢抱团，形成稳定的协作网络。哪怕每年气温、发酵环境略有变化，菌群也能互相补位、稳定配合，酿造出熟悉的典型风味，让整个“乐团的合奏”始终保持和谐统一。
也就是说，群落多样性提供丰富风味来源，群落与个体代谢稳定性守住香气产出节奏，确保每种香气按序出场、不抢拍、不走调。二者联手让不同批次茅台酒的香气配比、口感层次长期稳定。
3
挖掘微生物代谢功能，
绘制看得懂的风味地图
知道了微生物在做什么，科研团队还想知道，每一种微生物负责什么工作。于是，他们构建了“群落—菌株—基因”三级功能解析体系，把看不见的风味转变成清晰可查的功能“地图”。
在群落层面，科研团队通过解析群落组成与数量，摸清了群落如何随发酵进程“排兵布阵”，并明确了风味复杂性、稳定性，正是源于群落物种与代谢的多样性与确定性。
关键功能微生物识别
在菌株层面，科研人员通过自上而下的分析方法，精准锁定芽孢杆菌属、酵母菌属等12个属共17个种的关键功能微生物，明确搞清酵母菌、乳酸菌和芽孢杆菌等哪些微生物是真正参与酿酒的“主力军”。
在基因层面，科研团队绘制了39株关键微生物的精细基因组图谱，注释超1200余种代谢途径，破译10余种重要风味物质（如乙酸乙酯、苯乙醇等）的“生产流水线”——从原料到中间产物、再到香气分子，每一步由哪种酶催化、哪个基因编码，都清清楚楚。
重要风味物质代谢途径解析
换成更直观的说法，不同微生物就像不同车间的“酿造工匠”：
东方伊萨酵母能够产出乙酸乙酯、丙酸乙酯，为酒体带来清新水果香；
拟青霉、热带假丝酵母能够合成苯乙醇、苯乙酸，赋予酒体淡雅花香；
地衣芽孢杆菌能够生成吡嗪类物质，形成坚果烘烤香气……
4
用科学读懂微生物群落，
守护百年传统风味
从“盲人摸象”到“按图索骥”，茅台几十年来对酿酒微生物的研究，逐渐从关注单个菌种，走向认识整个微生物群落。通过研究群落中“有哪些微生物”，科研人员逐步摸清了酿造微生物的家底；通过追问“群落为什么能够保持稳定”，发现了不同微生物之间历经岁月形成的默契协同；通过解析“群落如何进行代谢”，又进一步找到了不同风味物质形成的来源和路径。
这些研究最终指向的，并是用科学看懂传统背后的微生物群落规律，让那些过去主要依靠经验感知的酿造过程，变成可观测、可理解、可传承的清晰逻辑，筑牢产品品质护城河，为工艺优化提供数据底座。对于群落的深入研究，进一步揭开茅台酿造过程微生物物种、基因、蛋白的面纱，由茅台孕育出的宝贵资源，也为茅台探索未来生物经济打开新的想象空间。
来源：贵州茅台
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