茅台擁抱合成生物學：生物製造1.0的代表，如何用好5.0版本的前沿智慧？
微生物的豐富、複雜，造就了茅台酒的美妙。
這些釀造產生的豐富微生物資源，能否成為下一個新興產業的起點？由數萬個生態位的微生物塑造的茅台酒，還有哪些奧秘有待發現？品質是否還有繼續精進的空間？釀造過程產生的大量副產物，有沒有更多「變廢為寶」的辦法？
茅台從傳統釀酒的經驗中誕生，在傳承技藝的過程中逐步形成對釀酒的科學化認知，讓茅台可以在科學的指導下優化生產、提升質量。
隨著傳統生產力的效能逐步釋放，未來要如何繼續提升釀酒主業的高度、拓展產業價值的寬度？茅台將視角投向了生物科技最前沿。
3月20日，2025年春分論壇合成生物學創新與發展大會在茅台國際大酒店舉行。來自清華大學、中國科學院、深圳理工大學、凱賽生物科技、中國食品工業協會、中國輕工業聯合會、中國酒業協會等學界、產業、協會的代表，分享了對於合成生物學的思考、探索和實踐。
合成生物學是一門融合生物學、工程學、信息科學的前沿交叉學科，作為第五代生物技術，其將工程學的原理與方法應用於生物技術領域，實現對生命體功能的定向改造或全新創造，在食品等眾多行業有廣闊的應用前景。茅台集團黨委書記、董事長張德芹認為，合成生物學是解碼生命規律的鑰匙，更是推動可持續發展、實現綠色躍遷的核心引擎，是傳統與未來的「共生密碼」。
茅台集團黨委副書記、總經理王莉結合茅台實際，在大會上分享了茅台對新質生產力的實踐與思考，並談到了合成生物學如何助力於茅台的未來發展。
王莉指出，茅台是第一代生物科技的代表，在長期釀酒生產中，自然生態、人文生態和微生態互相促進、互為支撐，構成了釀造生態體系，形成了茅台傳統生產力的核心。如今擁抱合成生物學，是茅台由傳統生產力向新質生產力轉變的機遇。
「茅台現在的體量決定了我們必須進入高質量發展時代，而傳統產業的高質量發展離不開創新驅動的產業支撐。」王莉說。
作為生物科技5.0版本的合成生物學近年突飛猛進，讓1.0版本的茅台看到了向新質生產力轉變的可行路徑。
茅台如何科學化認知生產力？
釀酒，其實正是最早的生物製造技術之一。
中國食品工業協會總工程師李宇指出，以傳統釀造為代表的第一代生物技術，利用自然界的微生物開展發酵，依賴長期的經驗積累。
早期的白酒釀造，正是對傳統生產經驗積累、總結、運用的過程，但早期對於微生物的科學認知有限。隨著需求端對於生產力的要求提升，基於經驗的釀酒實踐不可避免會遭遇瓶頸，要麼無法擴大產量，要麼無法保證品質穩定。
在這樣的背景下，茅台很早開始嘗試從科學視角認知釀酒。
1964年啟動的「兩期試點」，確立了茅台酒「醬香、醇甜、窖底」三種典型體的劃分，並嘗試用現代生物工程理論解析茅台工藝的科學機理，試點團隊通過傳統培養技術，從茅台釀造環境中分離微生物菌株。
1974年，國家科技攻關計劃開展了茅台酒易地生產大規模試驗，證明茅台鎮釀造微生態獨特且不可複製。
這一階段的茅台，完成了第一步——初步建立對釀酒微生物的科學認知，印證了茅台釀酒具有工藝和產地的不可替代性，明確了茅台獨特的自然生態。
在當時的白酒行業，這是超前的發現，為後續優化、提升生產力提供了依據。
此後二三十年，液態發酵產業快速發展，技術研發快速跟進，白酒等固態發酵產業的科研相應冷落下來。白酒行業的生產力提升，主要是基於釀酒經驗的複製，以及一部分科研成果的應用。
一直到新千年後，隨著液態發酵產業穩定，科研重心重新轉向了固態發酵，白酒產業再次進入快速發展階段，相關的科學研究成果持續湧現。
在這一階段，釀酒行業多次獲得國家科學技術獎，推動白酒行業進入新一輪生產力優化提升週期。如由江南大學與茅台等酒企共同完成的「基於風味導向的固態發酵白酒生產新技術及應用」項目，獲得了2013年度國家科技發明二等獎，後續就運用到了白酒生產環節中。
此後，茅台關於釀酒生態的科學研究持續深入化、系統化，包括持續開展對微生物的研究和核心菌株的發現，這些都幫助茅台從科學視角充分認識了自身的生產力構成。
在3月20日的2025年春分論壇合成生物學創新與發展大會上，發酵與輕工生物技術出身的王莉，系統化介紹了茅台對其傳統生產力的認識。
王莉介紹，茅台的傳統生產力核心是「三個生態」：自然生態、人文生態、微生態。自然生態主要是茅台鎮以水、土、氣、植被構成的生態稟賦，帶來了不可複製的自然生態環境；人文生態主要是基於二十四節氣開展生產而形成的茅台酒工法體系，包含30道工序，165個工藝環節，結合背後的工匠精神和技藝；微生態則是基於自然生態、人文生態釀造基酒而奠定的微生物環境，具有多樣性、穩定性和功能性。
「這三個生態之間互相促進，互為支撐，構成了釀造生態體系，奠定了基酒的典型性和多樣性。」王莉介紹。
微生態的多樣性有數據可證——在茅台酒的釀造過程中，目前已經發現了3000餘種微生物。
而這種多樣性是由時空要素塑造的。在不同的時節、空間，從微觀、中觀、宏觀不同視角觀察，微生態都會有所不同，從而對製酒生產帶來不同影響。
王莉舉例，茅台在釀造過程中就發現，不僅不同產區的微生物主要菌種不同，不同海拔對製曲廠房的微生物環境也會帶來影響，較高海拔製曲廠房具有更高的芽孢杆菌丰度，且糖苷酶系多樣性更高，而較低海拔製曲廠房的克羅彭斯特菌佔比更高。而在微觀層面，即使是在同一個大曲發酵倉里，不同溫區的主要菌種也會不同。此外就連釀酒的酵母菌，也要「休息生息」。
對於微生態在不同時節、不同空間的變化，茅台基於研究已經掌握了一些規律，用於調節生產需求，保證工藝的穩定性和一致性。
研究過程中，茅台也在不斷髮現新菌種。在茅台的窖底泥中，茅台分別新發現並命名了「石窖梭菌」和「茅台梭菌」兩株新種，其與茅台酒基酒的窖底香有很大關聯。
「‘時’‘空’‘法’之間的相互配合、協同、平衡，是茅台傳統生產力的體現，形成了茅台獨具特色的‘時空法’匠心質量管理模式。」王莉介紹。
如何借力合成生物學？
把握「三組關係」
隨著茅台進入高質量發展階段，做到以上這些，還不夠。
「茅台現在的體量決定了我們必須進入高質量發展時代，就是要抓好科技創新、產業創新、抓好科技創新和產業創新的融合，因地製宜的加快開展新質生產力。」王莉認為
一方面，茅台乃至整個白酒行業對於釀酒微生態的研究，也只是揭開了微生物王國的「冰山一角」。釀酒這門學問還有廣大探索空間，還有更多的未知微生物、微生物之間更複雜的關係，等待科學去揭示。
另一方面，茅台研究微生態過程中所發現一些有價值的微生物，以及釀酒廢棄物中的有益成分，能否更好地產業化，從而形成更大的環保效益乃至經濟效益？
作為生物科技5.0版本的合成生物學，可能蘊藏著這兩方面的解題思路。
在20日的大會上，生物科技領域的各位大咖紛紛展示了合成生物學在不同領域的前沿進展。
上海凱賽生物科技副總裁、首席運營官楊晨介紹了其在生物製造和生物基材料方面的探索，清華大學合成與系統生物學中心主任陳國強介紹了嗜鹽菌對生物製造的顛覆性變革，深圳理工大學合成生物學院院長張先恩、中國科學院院士丹恩子新分別介紹了合成生物學對生物製造的驅動作用和合成生物學對大健康產業發展的重要影響。
正如與會嘉賓所說，合成生物學近十年來飛速發展，研究成果的問世週期不斷縮短，尤其是借助人工智能的支持後，研究進程有望進一步加快。
對於茅台所處的釀酒行業，合成生物學同樣大有可為。
王莉提到，以在食品醫藥領域廣泛應用的角鯊烯為例，最早是在鯊魚魚翅中發現，但研究發現其在釀酒酵母中也存在，說明釀酒環境中有微生物能生成這一物質。如果能通過合成生物學的細胞工廠模式將其生產出來，既有利於環保，也造福大眾。
「合成生物學一定是開創未來的生物技術，茅台作為生物製造1.0版本的企業，要積極擁抱合成生物學。」王莉認為。
對於一家不斷優化、提升傳統生產力而成長起來的企業，如何讓前沿科學更好地服務其發展，從而向新質生產力轉變？
王莉認為，核心是要處理好「科學與技術，傳承與創新，科技創新與產業創新」三組關係。
對於科學與技術，王莉認為，白酒釀造是本質主義和經驗主義的結合體，一方面要通過合成生物學等先進的技術手段，解析微生物的釀造密碼，不斷詮釋技術背後的科學本質。另一方面要把對科學層面的認識轉化到生產釀造實踐中。
對於傳承與創新，王莉認為，只要解釋不通微生物來源、影響微生物多樣性的工藝工序都不可隨意改變，因為會影響到微生物的穩定性和多樣性，進而影響到基酒的穩定性和多樣性。而對於非生物關聯的工序，王莉認為都可以做相應創新，如酒庫巡檢、有機原料基地巡檢等，都可以考慮用AI訓練的機器人代替。
而對於科技創新和產業創新，王莉認為，需要設法將科技創新成果轉化為產業創新的應用，轉化到對傳統產業鏈的綠色化、高端化轉型升級之中。
為我所用、我為其用：
茅台的合成生物學實踐觀
有了辯證認識「三組關係」的指導思路，茅台具體在實踐上，該如何去擁抱合成生物學？
王莉認為可總結為兩方面：為我所用，我為其用。
為我所用，是指通過合成生物學的手段和工具，對茅台複雜的微生物體系進行解析，幫助我們研究清楚微生物間的協作關係，發現更多的新物質以及風味代謝相關的功能。
我為其用，一方面是指結合茅台豐富的微生物資源庫開展利用。茅台在思考，其釀酒酵母、芽孢杆菌等一些極端微生物，是否可以成為工業性的底盤微生物，開發工程菌，用於生產一些有益健康的物質？
另一方面，是指茅台所處的傳統產業，具有眾多挑戰性的場景，可給新興的生物科技等產業提供產業應用場景，幫助這些產業更快步入產業化、商業化，完成從1到100的跨越。
在這樣的實踐觀指導下，就合成生物學的具體應用，茅台已明確初步方向。
一大方向是環保領域，主要基於茅台對釀酒副產物的資源化利用，茅台已有諸多探索，但仍然有提升空間。
過去十多年來，在結合科研成果提升主業生產力的同時，茅台也在用科學手段為釀酒的副產物尋找出路。2013年成立的茅台循環產投公司，圍繞酒糟、窖泥、曲草等釀酒副產物資源化循環利用，建設了茅台生態循環經濟產業示範園。這一產業園每年可處理酒糟30餘萬噸，年產有機肥12萬噸、發酵飼料2萬噸、生物質沼氣1000萬立方米。
「茅台通過十多年的努力，實現了‘從土裡來，到土裡去’的產業循環，但只是實現了資源化，綠色化和高端化還有較大提升空間。」王莉認為。
合成生物學技術，為廢棄物利用向資源化、高端化發展提供了路徑。
茅台科學與技術研究院釀造環境生態研究中心主任陳筆介紹，茅台目前正在探索包裝材料覆膜及酒瓶底座的化石基材料替代研究，利用合成生物學技術將酒糟、窖底水中的有機成分轉化為可降解生物基材料，形成的生物基材料相比現有生物基產品可降低50%成本，目前項目正處於中試驗證階段。
茅台也在與合作方研究將酒糟廢棄物轉化為高蛋白飼料的路徑。目前這一項目已經完成小試，從目前試驗結果來看，1噸酒糟可生產0.4噸寵物飼料，轉化率突出。這一技術的產業化路徑如能打通，將大幅提升釀酒廢棄物的經濟價值，實現綠色化、高端化發展。
「茅台酒含有非常豐富的成分，一些有益成分雖然微量，但一定是有微生物來產生的，我們要研究清楚它的產生途徑，推動向產業化轉化，從而給中國白酒行業做示範，探索新的增長極。」王莉表示。
在中國酒業協會秘書長何勇看來，中國酒業已邁入高質量發展的新階段，隨著合成生物學等生物製造關鍵技術的突破，科技未來將深刻改變中國酒業的發展規律，茅台結合合成生物學開展的科研探索，不僅推動自身的轉型升級，也有望為白酒產業的可持續發展提供寶貴經驗。
文/肖夏
