希伯来大学科学家设计细菌，在葡萄酒风味受到影响之前发出变质信号

希伯来大学的一个研究小组开发出了一种新型生物传感器，可以帮助酿酒厂在葡萄酒变质影响风味和质量之前检测到它。最近发表在《微生物生物技术》（Microbial Biotechnology）上的一项研究介绍了这项创新，它利用工程细菌，当它们感知到醋酸（导致葡萄酒变酸的主要化学物质）时就会发光。

该项目由博士生尤利娅-梅尔尼克-凯斯勒（Yulia Melnik-Kesler）在雅伊尔-赫尔曼（Yael Helman）教授的指导下领导，并得到了奥德-肖谢约夫（Oded Shoseyov）教授的合作。他们的研究工作解决了酿酒过程中一个长期存在的难题：及早发现葡萄酒变质，以防止代价高昂的损失。醋酸积聚是葡萄酒变质的常见原因，会导致类似醋的气味和酸味。一旦醋酸含量超过每升 0.7 克，发酵过程就会停止，葡萄酒也可能变得无法饮用。

检测醋酸的传统方法依赖于气相色谱法或液相色谱法等实验室技术。这些方法昂贵、耗时，而且需要从葡萄酒中提取液体样本。因此，许多酿酒厂很难对发酵过程进行实时监控，往往只能在造成损害后才能发现问题。

新型生物传感器提供了一种不同的方法。研究小组对细菌进行了改造，使其含有一种名为 YwbIR 的天然调节剂，这种调节剂最初存在于枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）中。当这些细菌遇到醋酸时，YwbIR 会激活一个产生光的基因。光的强度会随着醋酸含量的增加而增加，从而提供一个清晰、可测量的信号。

在实验室测试中，生物传感器对每升 0 至 1 克浓度的醋酸做出了强烈而一致的反应--这一范围涵盖了腐败的临界阈值。在通常开始变质的浓度水平上，光信号比基线读数增加了五到八倍。这样，酿酒师就能在葡萄酒无法饮用之前收到预警。

该生物传感器的一个显著特点是，它不仅能检测液体样品中的乙酸，还能检测葡萄酒上方空气中的乙酸，即所谓的酒瓶或发酵罐顶空。这意味着酿酒厂可以在不打开容器或干扰发酵过程的情况下监测葡萄酒是否变质。在对商用红葡萄酒和白葡萄酒的测试中，生物传感器能在两小时内区分正常样品和人工变质样品。

生物传感器的另一个优势是在高酒精环境中的适应性。许多电子或光学传感器在酒精含量较高时难以准确发挥作用，但这种新型生物传感器却能在酒精含量高达 14.5% 的葡萄酒中可靠地工作。

研究人员认为，他们的技术可以应用于酿酒以外的领域。醋酸是食品生产和生物燃料等其他发酵工业的重要标记。乙酸还被研究用作某些疾病的潜在生物标志物，这使得未来版本的生物传感器有可能用于呼吸分析等非侵入性医疗诊断。

赫尔曼教授说，这种系统可以实时检测乙酸，无需复杂的设备或样本处理。她指出，这可以让生产商更经济地进行现场监测，并最终支持基于挥发性生物标记物的医学诊断。

这种活体生物传感器的开发标志着酿酒师和其他依赖发酵的行业在质量控制方面向前迈进了一步。通过提供变质预警，它可以帮助减少浪费，提高产品的一致性，同时降低与传统实验室检测相关的成本。