近日，江南大學許正宏教授團隊與國家固態釀造工程技術研究中心沈才洪正高工團隊聯合在國際微生物領域著名的經典學術期刊《Applied and Environmental Microbiology》上發表了題為“Metabolite-based mutualistic interaction between two novel clostridial species from pit mud enhances butyrate and caproate production”（濃香型白酒窖泥中產香微生物梭菌和互營球菌的互作機制）的研究論文，雙方團隊重點剖析了瀘州老窖窖泥中重要的功能微生物協同產酸生香的交互作用關系及其分子機制，為瀘州老窖“泥窖生香、老窖出好酒”再添科學依據。
△AEM雜志被Special Libraries Association評選為“過去100年中最有影響力的100個雜志”之一
多菌種協同發酵是白酒等傳統釀造食品生產工藝的典型特色，也是豐富的風味物質形成的關鍵。在釀造生態系統中，微生物不是一座座孤島，它們之間存在著千絲萬縷的聯系，形成了錯綜復雜的社交網絡。物種間的交互作用對釀造微生物群落的結構及功能有著重要影響，這也使得闡明傳統釀造科學機理面臨挑戰。
窖泥中的梭菌綱微生物是濃香型白酒釀造過程重要的生香菌，它們能夠產生多種短/中鏈脂肪酸，對濃香型白酒典型風格的形成發揮著重要作用。其中，互營細菌（如互營球菌、互營單胞菌）和梭菌屬微生物是重要的產酸類群，且它們在老窖泥中的豐度占比高于新窖泥。在前期研究中，雙方團隊通過高通量測序和多元統計分析方法，對窖泥微生物間互作關系進行了預測，發現梭菌和互營細菌間存在潛在的相互作用，但缺乏直接證據。
互營細菌和梭菌屬之間有著什么樣的互作關系？這種互作關系對濃香型白酒，重要的呈香脂肪酸的合成有什么影響？
為解答上述問題，許正宏教授團隊聯合沈才洪正高工團隊，以分離自瀘州老窖窖泥中的互營球菌和不同種梭菌屬微生物為研究對象，通過基因組系統比較分析它們的基因組功能特征，研究不同菌株脂肪酸代謝通路差異、純培養和共培養體系中菌株的生長和脂肪酸代謝差異。
通過研究發現，互營球菌和梭菌的互作關系具有種間差異性，并進一步通過轉錄組學等方法系統研究了共生促生長和產酸的兩菌株——老窖互營球菌（Novisyntrophococcus fermenticellae JN500902, N.902）和老窖梭菌（Clostridium fermenticellae JN500901, C.901）之間的交互作用機制，分析發現共培養體系中老窖梭菌C.901產生的甲酸能被老窖互營球菌N.902通過Wood-Ljungdahl途徑所利用，促進乙酸的產生，乙酸又進一步被老窖梭菌通過逆β-氧化途徑利用，從而促進了丁酸和己酸的積累。
白酒釀造環境極其復雜，種類繁多的窖泥微生物物種間的相互作用，對白酒釀造至關重要。上述研究結果，有助于加深對窖泥中功能微生物間復雜互作關系的科學認識，同時也為人工理性調控窖泥菌群，實現“新窖老熟”奠定理論基礎。
創新驅動發展，科技引領未來。瀘州老窖高度重視科技創新，近年來依托國家固態釀造工程技術研究中心等科技創新平臺，深化產研融合，聯合江南大學許正宏教授團隊圍繞“從泥窖釀造生態系統到關鍵功能微生物”開展了基于“結構、功能與調控”的多層次多體系的研究，并先后在《Applied and Environmental Microbiology》、《mSystems》、《Food Microbiology》、《Food Research International》等國際知名期刊發表論文20余篇，在《微生物學報》、《生物工程學報》、《微生物學通報》等國內重要期刊發表論文近30篇，不斷加深了對泥窖釀造微生物的時空結構與演替規律的認識，篩選獲得了一系列窖泥新物種和關鍵功能微生物，解析了其釀造性能。在此基礎上，開展了人工菌群設計以及泥窖微生態系統功能調控的科技創新，為深刻闡述“泥窖生香、老窖出好酒”以及“新窖老熟”等奠定了堅實的理論和實踐基礎。
△老窖梭菌JN500901和老窖互營球菌JN500902為從瀘州老窖老窖泥中分離的新物種，已公開發表于微生物專業期刊《International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology》
