近期，江南大学生物工程学院徐岩教授团队在高温大曲单细胞活性功能微生物解析及品质强化方面取得重要进展，以“Reprogramming emergent metabolism by engineering viable and functional fungal SynCom for bioaugmentation”为题正式发表于Chemical Engineering Journal（IF=13.2）。
高温大曲是我国历史经典产业，劳动强度极大、劳动环境恶劣，迫切需要现代化产业转型升级。然而，酿造机制不清、功能菌种不明，是限制高温大曲高品质现代化升级及国际化表达的主要瓶颈。由于大曲具有强空间异质性和极其复杂的菌群结构，传统的宏基因组等技术往往只能反映“群体平均值”，难以精准鉴定在大曲极端环境下真正发挥功能的活性个体。
针对上述问题，本研究开发高温大曲复杂基质中单细胞提取技术，结合基于膜完整性的荧光激活细胞分选 (FACS)，实现高温大曲活性定量微生物检测；基于单细胞水平的解析，研究发现高品质大曲中，中等丰度的真核微生物（真菌）在群落活性与功能中扮演着此前被低估的关键角色；沿着“活性解析—理性设计—功能强化”路径，理性构建了具有明确功能分工与协同机制的真菌合成群落（SynCom），并将其用于低等级成熟大曲的原位生物强化。强化大曲在微生物结构、风味物质定量、发酵参数上实现了优级水平，验证了中等丰度真核微生物的群体功能。基于宏基因组的机制分析证实， SynCom的引入为实际发酵体系构建了一个协调的多酶网络，加速了底物周转，支撑了风味前体积累与香气提升，充分展示了其在白酒产业中的工程应用潜力。
本研究首次建立了针对高温大曲复杂体系的高分辨率单细胞菌群研究技术，构建了一条“活性解析—理性设计—功能强化”的完整研究路径，为发酵工业中功能微生物群落的可预测构建和稳定应用提供了新范式。相关成果不仅为白酒酿造体系的品质提升提供了科学支撑，也为食品发酵及生物制造等泛发酵工业的功能菌开发和过程优化提供了重要方法学参考。
江南大学博士生张怀志为第一作者，徐岩教授、张丽杰副研究员为论文的共同通讯作者，上述研究得到了国家重点研发计划（2022YFD2101203）的资助。
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