近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心副研究员荆晓艳带领研究小组和江南大学教授徐岩团队、副研究员张丽杰课题组基于中心开发的拉曼微流单细胞分选仪，在高温大曲单细胞拉曼分选服务菌群机制解析和原位功能菌资源挖掘等方面取得重要进展。相关成果发表于《生物资源技术》。

揭示白酒酿造菌群原位“代谢接力”机制  青岛能源所供图

长期以来，白酒、食品及生物制造等泛发酵工业普遍面临微生物群落结构复杂、发酵环境条件严苛等问题。传统多组学技术虽然能够描绘发酵体系中微生物的“组成图谱”，但在高温等极端条件下，哪些微生物仍保持活性并真正参与发酵过程，始终缺乏有效判别手段。

研究团队首先建立了适配于高温大曲的群落稳定同位素示踪、拉曼光谱鉴定及单细胞分选技术，对高温大曲发酵过程中酵母菌的原位活性状态及其代谢活力进行了准确定量和精准分选。结果显示，在高温胁迫下，仅约10%–32%的酵母物种仍保持代谢活力。这表明微生物在群落中的“数量及多样性”并不等同于其在发酵过程中的“功能”。

研究进一步表明，高温大曲发酵并非由单一微生物主导，而是多种酵母在不同阶段接力协作。中温阶段，扣囊复膜孢酵母 与 异常威克汉姆酵母主要负责底物降解与风味前体合成；当温度升至45℃以上，仅耐热能力更强的库德里阿兹威毕赤酵母保持高活性。这种各具动态特征、明确分工、多步接力的协作模式，有助于维持高温发酵体系在极端条件下的整体稳定性。基因组与进化分析进一步揭示了库德里阿兹威毕赤酵母在高温环境中保持活性的适应性进化机制。

该研究不仅在中国白酒高温大曲典型发酵体系中，系统揭示了“谁在起作用、如何协同发酵、为何耐受高温”等关键问题，更重要的是，从单细胞尺度出发，重新定义了复杂发酵体系中微生物的原位功能识别、代谢机制解析与功能菌株挖掘方式。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.biortech.2025.133803