Characterization of lactic and acetic acid bacteria and their phages from a California winery
本研究表征了加州一家酒庄中持续存在的乳酸菌和醋酸菌，并分离出能够抑制这些腐败微生物的新型噬菌体，表明其作为葡萄酒生产过程中针对性微生物控制剂的潜力。
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葡萄酒是一种生命体，是一个酵母将葡萄汁转化为酒精的液体生态系统。但这种转化是一种微妙的平衡，极易被隐形的入侵者打破。当葡萄酒变质时，两类被称为乳酸菌和醋酸菌的细菌通常是“嫌疑人”。第一类细菌可以将清爽的红葡萄酒变得酸涩，或使其带有类似醋的刺痛感；而第二类细菌则是产生那种尖锐醋酸味的主要引擎。长期以来，酿酒师一直依赖化学添加剂来控制这些细菌，但这些方法属于“钝器”；它们可能会杀死对葡萄酒最终风味轮廓至关重要的益生菌，并且往往会留下现代消费者倾向于避免的化学残留物。科学家们长期以来一直怀疑，自然界提供了一个更精确的解决方案：只猎杀特定细菌的病毒。这些被称为噬菌体的病毒就像“生物狙击手”，在攻击单一细菌物种的同时，让其余的微生物群落保持不受干扰。
在最近的一项研究中，研究人员试图探索是否可以寻找并训练这些病毒猎手，从而由内而外地保护葡萄酒。通过与加利福尼亚州利弗莫尔（Livermore）的一家酒庄合作，团队在酿酒过程的每个主要阶段都采集了样本，从最初的葡萄冲洗到最后的发酵。他们一直在寻找那些能在葡萄酒桶内严苛、酸性且含酒精的环境中生存下来的特定类型细菌。利用基因测序技术，他们绘制了细菌图谱，发现虽然许多物种随着葡萄酒的成熟而消亡，但仍有少数顽强的乳酸菌和醋酸菌菌株从最初的葡萄冲洗阶段一直持续到了成品阶段。这些幸存者包括已知会导致变质的特定类型细菌，证实了威胁贯穿了葡萄酒整个旅程。
在确定了这些持久存在的细菌元凶后，研究人员将注意力转向寻找它们的天然天敌。他们在废水和发酵食品中进行搜寻，寻找能够攻击这些特定酿酒细菌的病毒。他们成功分离出几种新病毒，其中包括两种专门猎杀常见变质菌的病毒，以及另外两种针对醋酸菌的病毒。其中一项发现尤其令人惊讶：一种巨大的病毒，因其体积巨大而被归类为“巨型”噬菌体，它会感染制造醋酸的细菌。这种巨型病毒携带的基因组几乎是其宿主细菌的四倍大，并拥有独特的遗传结构，包括多份看起来像“分子剪刀”的基因副本，这表明其在对抗宿主防御机制的过程中有着复杂的进化史。研究中发现的另一种病毒则携带有助于修改自身遗传物质的基因，这种手段可能有助于它逃避细菌的免疫系统。
随后，研究人员测试了这些病毒是否能在模拟真实酿酒条件的条件下阻止细菌生长。他们将细菌与病毒混合在葡萄汁和葡萄酒中，创造出与酒厂中相同的酸度和酒精水平的环境。结果令人鼓欣喜。在葡萄汁中，这些病毒能够将变质细菌的生长抑制长达一周之久，使果汁在静置期间保持较低的细菌水平。在葡萄酒本身中，由于高酒精含量，细菌很难生长，但在它们确实出现的地方，病毒使细菌的数量显著低于未处理的样本。这项研究表明，这些病毒可以作为酿酒师的一种精准工具，使他们能够在不伤害益生菌或使用严苛化学物质改变葡萄酒化学性质的情况下，抑制不需要的细菌。虽然该研究仍处于早期阶段，代表的是一种概念验证而非成熟的商业产品，但它证明了自然的病毒猎手或许正是保持葡萄酒洁净、清澈并还原其预期风味的钥匙。
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