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为解析红曲醋生物膜微生物组成及挖掘细菌纤维素（BC）生产菌株，研究人员通过宏基因组测序分析其菌群，并分离鉴定出欧洲驹形杆菌 FMES。该菌株利用 5% 甘油时 BC 产量达 5.89±0.38 g/L，3% 乙醇可促进合成，为 BC 生产及菌群研究提供新方向。
细菌纤维素（BC）作为一种具有高纯度、高结晶度和独特纳米纤维网络结构的生物材料，在生物医药、食品包装等领域展现出巨大应用潜力。然而，目前 BC 生产菌株主要来源于水果或传统发酵食品，对红曲醋这类特色发酵体系的微生物资源挖掘不足。红曲醋是中国四大名醋之一，其生物膜在发酵过程中形成，却缺乏对其中产 BC 菌株的系统研究。因此，探索红曲醋生物膜中的微生物组成，分离高效产 BC 菌株，并解析其代谢机制，对拓展 BC 生产来源和提升发酵食品微生物资源利用具有重要意义。
福建某研究机构的研究人员针对这一问题，开展了红曲醋生物膜微生物组及产 BC 菌株的研究。研究成果发表在《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》，为 BC 生产和红曲醋发酵机制提供了新见解。
研究采用的关键技术包括：宏基因组测序分析生物膜微生物群落结构，通过平板分离和 16S rDNA 测序从生物膜中筛选鉴定产 BC 菌株，利用全基因组测序解析菌株的碳代谢和 BC 合成通路，通过静态发酵优化碳源（甘油、乙醇等）对 BC 产量的影响，并结合多种理化表征技术（如 XRD、ATR-FTIR、SEM 等）验证 BC 的结构和性能。
3.1 红曲醋生物膜微生物群落分析
通过 Illumina 高通量测序，在红曲醋生物膜中检测到 16 个门、24 个纲、46 个目、70 个科、122 个属和 305 个种。其中，醋杆菌科（Acetobacteraceae）为优势菌群（平均相对丰度 96.43%），欧洲驹形杆菌（K. europaeus）是最主要物种（50.88%），表明该生物膜富含醋酸菌，具备产 BC 潜力。功能基因注释显示，代谢相关基因占比最高，尤其是碳水化合物代谢和多糖合成相关基因，进一步支持了 BC 合成的可能性。
3.2 产 BC 菌株的分离与鉴定
从生物膜中分离出 5 株产 BC 菌株，其中 FMES 菌株产量最高。通过 16S rDNA 测序和 31 个管家基因系统发育分析，确认其为欧洲驹形杆菌新菌株。该菌株在 HS 培养基中形成凝胶状膜，经 XRD、ATR-FTIR 和 13C CP MAS NMR 等分析，证实其产物为典型纤维素 I 结构的 BC，纯度达 96.97±0.64%，结晶度 75.14±0.16%，纳米纤维平均宽度 37.60±16.45 nm。
3.3 基因组与代谢通路分析
全基因组测序显示，FMES 菌株基因组包含 1 条染色体和 3 个质粒，GC 含量 61.25%。碳代谢通路分析表明，菌株可通过戊糖磷酸途径代谢葡萄糖，利用甘油、乙醇等碳源。BC 合成由 3 个 bcs 操纵子（bcsⅠ、Ⅱ、Ⅲ）调控，其中 bcsA 基因含 PilZ 结构域，受环二鸟苷酸（c-di-GMP）调控，揭示了其 BC 合成的分子机制。
3.4 碳源优化与 BC 产量提升
静态发酵实验表明，以 5% 甘油为单一碳源时，BC 产量最高达 5.89±0.38 g/L，显著高于葡萄糖等其他碳源。添加 3% 乙醇可使 BC 产量提升 5 倍，可能与乙醇促进能量代谢和 UDP - 葡萄糖合成相关。
研究首次系统解析了红曲醋生物膜的微生物组成，分离出高效产 BC 的欧洲驹形杆菌 FMES 菌株，揭示了其碳代谢和 BC 合成的分子机制，并通过碳源优化显著提升 BC 产量。该研究不仅拓展了产 BC 菌株的来源，为利用发酵食品微生物资源提供了新策略，还为 BC 在医疗伤口护理、可持续包装等领域的应用奠定了基础。未来研究可进一步探索菌株在工业规模生产中的稳定性，以及不同碳源对 BC 理化性质的影响，推动其实际应用。
