一场微生物组学×生态酿造的协同创新

12月24日，中国轻工业“微生物组学与生态酿造技术”重点实验室（下称“实验室”）2025年会暨第一届学术委员会第二次会议在安徽亳州召开。

会上，安徽古井贡酒股份有限公司总经理周庆伍提出，在科技日新月异的今天，必须运用微生物组学这把“金钥匙”，解锁酿造微生态的深层密码，推动传承千年的酿造技艺从经验依赖迈向科技驱动。

当日，还举办了安徽古井贡酒股份有限公司与江南大学共同完成的“十四五”重点研发课题成果评价会。

该项目基于“十四五”国家重点研发计划项目《传统酿造食品智能制造技术研究及示范》中绿色低碳循环可持续发展的研究，目的是实现“优质、高效、绿色”多重目标的协同提升。

会议邀请了来自高校、科研院所及行业龙头企业的七位权威专家组成评价委员会，经现场考察、听取汇报、审阅资料及质询讨论，一致认为该成果整体技术达到国际领先水平。

毋庸置疑的是，微生物组学与生态酿造正逐渐从科研概念，走向影响白酒产业生产方式和质量管理逻辑的重要技术方向。

▎中国轻工业“微生物组学与生态酿造技术”重点实验室2025年会暨第一届学术委员会第二次会议、“十四五”重点研发课题成果评价会现场。图源@江南大学

什么是微生物组学

如果把传统发酵食品看作一台运转了几百年甚至上千年的“黑箱机器”，那么微生物组学的出现，正在让人有机会看清这台机器内部究竟发生了什么。

所谓微生物组学，并不是单一的一种技术，而是一整套围绕复杂微生物群落“是谁、在干什么、干得怎么样、最终产出了什么”的研究方法体系。

在传统发酵中，人们最先遇到的困难其实很简单：发酵体系里到底有哪些微生物。

▎原料、发酵剂和车间环境的微生物共同构建了白酒的微生态系统。图源@古井贡酒

开放式发酵环境中，原料、空气、工具、曲块、窖池都会不断引入新的微生物，其中相当一部分是无法在实验室里培养的。

宏基因组学正是为了解决这个问题而出现的，它不需要把微生物分离出来培养，而是直接读取环境中所有微生物的DNA信息，从而在整体层面描绘出一个发酵体系的微生物全景图。

通过这种方法，人们系统地看到了泡菜、普洱茶、豆制品、香肠以及不同香型白酒在发酵过程中微生物群落如何随时间更替，也第一次比较清楚地认识到大曲、小曲、酒药和窖泥内部其实是高度复杂、但又具有自身规律的微生态系统。

但知道“有哪些微生物”还远远不够，因为发酵真正的驱动力往往来自其中的关键微生物物种（核心菌）。

基因组学在解析核心菌的功能方面发挥着重要作用，它关注的是单个菌株的完整遗传蓝图。通过对核心菌的基因组进行测序，人们可以判断它具备哪些代谢能力，能不能分解淀粉、蛋白质或脂类，能不能耐高温、高盐或高酸环境。

▎基因组学为白酒的科学研究和生产实践提供了强大的工具，有助于深入理解白酒发酵的复杂过程，优化生产工艺，提升白酒品质，并为传统酿酒工艺的现代化和国际化提供了科学依据。图源@AI生成

在发酵食品研究中，这类分析已经被广泛用于解释为什么某些乳酸菌能主导泡菜发酵，为什么米曲霉、红曲霉在酱油和红曲米中不可替代，也用于解析白酒中一些关键酵母和细菌如何参与风味物质的生成。

近几年出现的泛基因组和宏基因组研究，则进一步揭示了不同菌株之间的细微差异，往往正是决定风味个性的重要来源。

然而，基因本身只是潜力，并不等同于现实中的行为。一个微生物是否真的在发酵过程中启动了某条代谢通路，还取决于环境条件。

转录组学关注的正是这一层面，它通过分析RNA来判断哪些基因在特定时刻被激活。

例如在酱油、白酒等多菌共存的体系中，转录层面的信息可以揭示碳水化合物、氨基酸或脂类代谢究竟主要由哪些微生物承担，也能解释为什么某些菌在数量不占优势的情况下，却对风味产生了关键影响。

▎在窖泥微生物中，梭菌属是绝对主角，它们靠酒醅送来的乳酸、乙酸为食，专门生产己酸和丁酸——浓香型白酒标志性香气“己酸乙酯”的来源。图源@泸州老窖

再往下一层，是蛋白质组学。蛋白质是功能的直接执行者，它比RNA更接近真实的生化活动。

蛋白质组学可以告诉人们，在高盐、高温或高酸等极端条件下，微生物究竟通过哪些酶来维持生长和代谢。

在发酵食品研究中，这类技术被用来解析耐盐乳酸菌和酵母的适应机制，揭示曲霉在高渗透压下如何调控风味相关酶的表达，也被用于研究不同微生物之间的互利关系，比如乳酸菌与酿酒酵母如何通过代谢分工实现共存。

近年来兴起的宏蛋白质组学和修饰特异性蛋白质组学，则开始在群落尺度上寻找真正决定发酵走向的关键酶和功能蛋白，为复杂体系提供了更直接的功能证据。

如果说前面的技术主要关注“微生物在做什么”，那么代谢组学关注的就是“最终做出了什么”。

它通过分析发酵体系中产生的各种小分子化合物，把微生物活动与风味、营养和安全性直接联系起来。无论是酒中的酯类、酸类和醇类，还是豆制品和酱油中的氨基酸、多肽与有机酸，代谢组学都能描绘出它们在发酵过程中的动态变化。

图源@视觉中国

通过比较不同原料、不同工艺或不同菌群的代谢物谱，人们可以筛选出稳定区分品质和风格的标志性化合物，也可以追溯某种风味物质是在哪个阶段、由哪类微生物间接或直接生成的。

在白酒研究中，这一技术已经成为解析香型差异和贮存变化的核心工具。

而更进一步，正在改变当代整体研究思路的，是多组学的整合应用。

当基因、转录、蛋白和代谢的信息被放在同一个框架中分析时，研究者不再只是描述现象，而是可以建立从微生物到风味的因果链条。

例如在白酒发酵中，通过联合分析可以同时看到哪些微生物携带产酸或产酯的基因，这些基因是否被表达，对应的酶是否被检测到，最终相关的酸和酯是否在酒体中累积。

这种多层证据的交叉验证，使得过去模糊的经验判断逐步转化为可解释、可预测的科学认知。配合生物信息学和机器学习方法，多组学数据还能被用于建立质量预测模型，辅助判断发酵状态，甚至为人工窖泥、强化曲块和窖池菌群调控提供决策依据。

在发酵食品领域，尤其是在中国白酒酿造这样高度复杂的体系中，它能够揭示风味是几十甚至上千种微生物在特定环境中长期协作、竞争和适应的综合产物。随着测序技术、质谱技术及其数据分析方法的不断成熟，这套工具正在把发酵从难以言传的技艺，转化为可以被记录、被传承，也可以被理性优化的科学过程。

对于白酒而言，这并不意味着走向同质化，而是为理解产区差异、工艺特色和品质稳定性，提供了一种新的解释语言。

生态酿造

“生态，是白酒酿造的底层逻辑。”在多个不同的场合，江南大学教授、博士生导师、原副校长徐岩反复强调了这一观点。

中国白酒对生态的认识，其实由来已久。

“好山好水出好酒”“千年老窖万年糟”，都是对酿酒环境重要性的经验总结。

▎"千年老窖万年糟，酒好全凭窖池老。"这句看似朴素的话语，却蕴含着深厚的酿酒科学道理。摄影@好酒地理局

很长一段时间里，人们知道“环境重要”，却说不清它为什么重要。直到生态理念与现代微生物学结合，这个问题才逐渐变得清晰。

上世纪90年代，沱牌率先提出“生态酿酒”，并将其定义为保护和构建适合酿酒微生物生长的环境，以实现安全、优质、高产和低耗。这一表述，把生态的核心从“自然景观”转向了“微生物生存的生态系统”。

现代生态工业的发展早已证明，生态并不是反对工业，而是通过系统设计，让能源和原料在体系内被循环利用，减少浪费。

古井贡酒与江南大学联合完成的“十四五”重点研发课题，在白酒固态蒸馏这一关键环节上实现了实质性突破。

他们通过对白酒蒸馏机理和装备体系的重新设计，研发出一种高效节能的固态蒸馏系统，在不影响出酒率和酒体风味的前提下，大幅减少了蒸汽消耗，同时缩短了蒸馏时间，也明显降低了一线工人的劳动强度。

按年产400万吨酒计算，这套系统每年可节省蒸汽约30万吨，折合成本超过1亿元。

这件事的意义，并不只是“省钱”。

更重要的一点在于，它让人们看到，生态酿酒已经开始真正进入白酒生产的核心环节。

过去谈生态，更多指的是种树、护水、建园区，属于生产之外的环境条件；而现在，生态已经作用于发酵和蒸馏这些最关键的技术环节，成为提升效率和稳定品质的一种手段。

正是在这种认识下，生态酿酒的范围不断扩大。酒糟的利用，是最直观的变化之一。

▎酒糟冰棒、酒糟鸡蛋、酒糟花生……这几年，用酒糟制作美食，成为不少酒企开展消费者体验的一环。摄影@好酒地理局

过去，酒糟更多被当作废弃物处理；现在，它被系统地重新利用，作为饲料、有机肥，进入农业循环；作为原料，进入材料、能源和日化领域；甚至直接转化为食品和护肤产品。当酒糟可以实现100%资源化利用时，酿酒过程才真正形成一个闭环。这不仅降低了成本，也体现了对白酒所用粮食的尊重。

近年来，随着《生态白酒》团体标准的推进，生态已经从少数企业的探索，变成行业的共同方向。头部酒企通过研究核心产区的微生物群落，证明微生态环境的不可复制性；一些企业则通过建设生态酿酒园区，把生态优势转化为产品和品牌价值。

与此同时，茅台、五粮液、泸州老窖、古井贡酒等企业，也开始在ESG框架下共同推动生态建设，把生态投入视为长期发展的基础。

回到古井贡酒的这项技术成果，它释放的信号是：生态酿酒不再只是理念和口号，而是可以通过科学研究和工程手段，直接解决生产中的现实问题。

当生态能够带来更低的能耗、更稳定的品质和更可控的生产过程时，它就不再是额外要求，而是白酒行业走向高质量发展的必然选择。

协同创新

长期以来，白酒的酿造逻辑主要依赖经验积累。窖池状态、酒体稳定性，往往通过师傅的长期实践来判断，而其中涉及的机理难以被清晰拆解。

这种方式在产量有限、生产节奏相对稳定的条件下能够发挥作用，但随着企业规模扩大、批次增加和质量控制要求提高，仅依靠经验已难以满足对稳定性和可复制性的需求。

在这一背景下，微生物组学和生态发酵逐渐成为白酒行业重新审视固态发酵体系的重要工具。

通过对酿酒环境、曲块、窖泥和酒醅中微生物群落结构的系统分析，发酵过程开始被当作一个整体运行的生态系统来研究，而不是由单一因素决定的结果。

以江南大学为核心的一系列联合科研平台，为白酒微生态研究走向体系化提供了重要支撑。围绕微生物组学和生态酿造方向，江南大学与多家酒企展开长期合作，将检测、分析和数据建模等科研能力，直接应用于企业的实际生产场景中。

这类合作的关键意义在于研究路径的统一。

当检测流程和分析框架逐步趋于一致，不同企业、不同香型之间的研究结果才具备对比和累积的基础，为行业层面的技术沉淀创造条件。

在微生态研究方面，茅台围绕高度复杂的传统固态发酵体系，基于系统微生物学和合成生物学的研究思路，对发酵过程中由微生物群落变化引发的生产波动进行了系统分析。相关研究强调，通过技术手段系统认识微生物群落的组成结构、功能分工和组装规律，是提升对白酒发酵稳定性认知的重要路径。

▎近十多年来，茅台以科技赋能传统酿造，持续深化酿造微生物科学研究，加大合成生物学等前沿技术探索，为企业高质量发展提供驱动力。图源@贵州茅台

这一研究思路为发酵管理提供了可操作的参考框架，在尊重传统工艺的前提下，使关键环节的判断能够建立在可验证的分析基础之上，而不完全依赖长期经验。

五粮液与江南大学的合作，聚焦于浓香型白酒糟醅发酵过程中的关键微生物菌群。通过多组学技术，对这些菌群的生态功能及其相互作用关系进行了深入分析，不仅识别了影响挥发性代谢物变化的优势微生物，还构建了包含特征细菌和真菌互作关系的微生态结构模型。

这类研究为理解风味波动提供了更明确的分析路径，使工艺调整能够基于菌群变化与代谢结果之间的关联关系展开。

围绕窖泥以及固态发酵过程中的微生物演替规律，五粮液同样联合江南大学开展了长期跟踪研究，江南大学研究团队从老窖泥中鉴定的“新物种”——解乳酸己小杆菌（JNU-WLY1368），被证实是浓香型白酒的主体己酸菌，其能广泛利用淀粉、乳酸等多种碳源产生复合的短、中链脂肪酸，正是构成经典窖香的关键。

▎解乳酸己小杆菌（JNU-WLY1368）是酒行业首个以企业名字命名的菌种，也意味着JNU-WLY1368菌株是五粮液窖泥中独有的。图为显微镜下看到的JNU-WLY1368。图源@江南大学

更为重要的是，团队并未止步于解密，他们创新性地从窖泥中构建出精简微生物菌群，成功将富含乳酸和乙醇的酿酒废水高效转化为高价值的短、中链脂肪酸，变“废”为宝，用于窖池养护等应用，实现了从解析自然奥秘到创造可持续工艺的飞跃，让古老的酿造智慧焕发出新的绿色价值。

随着这些研究不断积累，行业内部的认知也在发生变化。

一方面，微生物组学被更多用于辅助判断发酵状态和解释异常波动，成为降低生产不确定性的重要工具；另一方面，研究关注点逐步从菌群组成描述，转向菌群在不同条件下的稳定性及其变化规律，为工艺管理提供了动态参考。

需要指出的是，微生态研究并不会替代传统工艺和感官评价，而是在经验体系之上增加了一层可解释的分析工具。通过这种方式，企业能够更清晰地区分需要保持稳定的核心特征和可以适度调整的生产变量。

从行业角度看，微生物组学与生态酿造的结合，正在帮助白酒建立一种新的理解框架，这种变化或许不会立刻带来颠覆性的产品差异，但它正在影响白酒未来的品质稳定、绿色生产和风格表达方式。

对白酒行业来说，这是一次缓慢但意义深远的转向。

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