社会胡蜂:非酿酒酵母的天然“银行”,为葡萄酒生物保护策略开新局

《Applied Microbiology and Biotechnology》:The social wasps as a reservoir of non-Saccharomyces yeasts for bio-protection strategies in winemaking

【字体: 时间:2025年11月27日 来源:Applied Microbiology and Biotechnology 4.3

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  为解决酿酒葡萄易遭Kloeckera apiculata、Brettanomyces bruxellensis等腐败酵母侵染、需降低SO用量的行业痛点,作者团队首次系统评估托斯卡纳3大DOCG酒庄的社会胡蜂体内酵母资源,证实其肠道富集Metschnikowia pulcherrima(Mp),并筛选出3株野生Mp可令腐败菌下降>90%,为葡萄酒生物保护(BPC)提供“虫源”菌株与“虫媒”传播新思路。

  
在托斯卡纳的秋日葡萄园里,除了采摘者的喧嚣,还有一群“飞行的小酿酒师”——社会胡蜂。它们穿梭行间,咬破果皮吸食糖分,却无意间把“微生物种子”从一个果穗带到另一个果穗。过去,酿酒师谈“菌”色变,担心野生酵母败坏风味;如今,低硫、低干预、原生风味成为潮流,如何找到“好”的野生酵母来提前占位、抑制“坏”菌,成为葡萄酒产业绿色转型的关键瓶颈。传统研究多聚焦葡萄表皮或土壤酵母,而昆虫作为“酵母快递小哥”的角色虽被提及,却缺少系统量化的“菌种银行”评估。于是,一支来自意大利佛罗伦萨大学与DAGRI系的团队,把镜头对准了常在酒庄上空盘旋的Polistes dominula、Polistes gallicus与Vespula germanica,试图回答:胡蜂体内究竟藏着哪些酵母?它们与葡萄表面的菌种有何重叠?能否从中筛选出可替代亚硫酸盐(SO)的生物保护(bioprotection)菌株?
带着这些疑问,Barbato等人在2023年采收季,于Chianti Classico、Brunello di Montalcino、Vino Nobile di Montepulciano三个DOCG酒庄的Sangiovese行间网捕57只胡蜂,同步采集对应地块约2 kg葡萄。研究分四步展开:①定量与定位——比较酵母在胡蜂体表与肠道的CFU差异;②鉴定与分型——PCR-RFLP(ITS区)+26S rDNA D1/D2测序,结合RAPD-PCR区分菌株;③体外拮抗——测定Mp的pulcherrimin产色、铁螯合、对K. apiculata与B. bruxellensis的抑菌圈;④模拟应用——将优选Mp菌株人工接种到被混合腐败酵母污染的白葡萄,经15 h 18 °C与7 d 6 °C冷浸渍,追踪菌落动态。
主要技术方法(≤250字)
  1. 野外配对取样:三酒庄网捕胡蜂+同步采葡萄;
  2. culture-dependent定量:超声洗脱体表、解剖全消化道,WL与MYPG琼脂计数;
  3. 分子鉴定:ITS-PCR-RFLP(HaeⅢ等4酶)+D1/D2测序;
  4. 菌株分型:RAPD-M13指纹,UPGMA聚类;
  5. 体外功能:pulcherrimin产色板、铁限制抑菌圈、Killer毒素敏感/中和测试;
  6. 微型生物保护试验:107 CFU/mL Mp处理人工污染葡萄,低温冷浸后平板计数。
研究结果
  1. 胡蜂是酵母的“肠道仓库”
    74%胡蜂携带酵母,肠道阳性率67%,体表仅19%;浓度最高达7×10 CFU/mL,显著高于体表。V. germanica因群体大、地下巢环境,酵母负荷最高。
  2. 跨酒庄核心菌种——A. pullulans与M. pulcherrima
    从57只胡蜂分离到20种酵母,分属10属;A. pullulans与Mp在三酒庄均出现,后者频率最高(25–70%),且一株Mp在葡萄与胡蜂肠道“双栖”。
  3. 30种Mp基因型,地域聚类明显
    158株Mp经RAPD得30个基因型,各酒庄存在1–2个优势株(频率21–36%)。UPGMA 45%相似度分出5簇,AR酒庄株自成两簇,提示“微地域”特征。
  4. 体外抑菌——野生株优于商业菌
    高pulcherrimin株GR285、MP5、AR14对K. apiculata抑制达“++~+++”,对B. bruxellensis三株皆有不同程度抑制;对照商业菌LEVEL2GUARDIA活性较弱。所有Mp对Killer毒素呈“中性”。
  5. 葡萄冷浸试验——腐败菌下降>90%
    人工污染葡萄经Mp处理后,K. apiculata与Starmerella bacillaris在15 h与7 d两个时点均下降1 log以上,MP5株降菌率>90%;B. bruxellensis在冷浸阶段被MP5与商业菌同步抑制,降幅亦>90%。
结论与讨论
该研究首次把社会胡蜂定义为“可移动的non-Saccharomyces酵母库”,证实其雌工蜂肠道是Mp的富集器,且部分菌株已与葡萄表面形成“虫-果”共享网络。通过铁螯合色素pulcherrimin而非Killer毒素实现拮抗的野生Mp,在低温冷浸的真实酿造场景中显著压制三大腐败酵母,为酿酒师提供了性能优于现有商业菌的候选BPC。更重要的是,地域聚类结果暗示胡蜂参与塑造酒庄“微生物风土”(microbial terroir),未来可通过定向喂食调控其携带菌群,实现“昆虫介导”的精准生物保护。论文发表于《Applied Microbiology and Biotechnology》,为昆虫-酵母互作研究及葡萄酒绿色工艺提供了新的理论依据与菌株资源。
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