非釀酒酵母對(duì)葡萄酒香氣的影響

◎ 吳依然

（西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌 712100）

香味是葡萄酒主要感官評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，葡萄酒的香氣大致包括3種，依次是葡萄品種香氣、發(fā)酵后香氣與陳釀香氣，而香氣的復(fù)雜性能夠直接反映葡萄酒的品質(zhì)，所以對(duì)葡萄酒中香味物質(zhì)的研究和改良也一直是當(dāng)今的研究熱點(diǎn)[1]。在發(fā)酵過程中，葡萄汁中的糖、氨基酸和硫化物等會(huì)被酵母分解，生成酒精、二氧化碳和其他代謝物，在陳釀過程中，酵母自溶會(huì)釋放甘露糖蛋白等。其中，酵母的代謝物質(zhì)和自溶物質(zhì)都是葡萄酒發(fā)酵后香味和陳釀香味的關(guān)鍵因素，所以酵母在葡萄酒的釀造流程中必不可少。葡萄酒本來就是大自然的產(chǎn)物，葡萄的表皮、釀酒環(huán)境及酒窖設(shè)備上都存在著天然的酵母與細(xì)菌，用天然的酵母釀造葡萄酒，是最省力且最能發(fā)揮葡萄酒本土特性的方法。人們發(fā)現(xiàn)自然發(fā)酵的過程很難把控，甚至在控制不當(dāng)?shù)那闆r下，會(huì)把葡萄汁釀成醋[2]。但現(xiàn)在，隨著消費(fèi)者對(duì)葡萄酒多元化和多樣化的需求越來越高，“天然葡萄酒”也受到了越來越多消費(fèi)者的喜愛，非釀酒酵母就自然地再次出現(xiàn)在人們的視線中，并成為釀酒行業(yè)的“熱門研究對(duì)象”。釀酒酵母發(fā)酵過程穩(wěn)定及機(jī)理明確，與之相反的是，大多數(shù)非釀酒酵母的發(fā)酵動(dòng)力學(xué)互不相同且機(jī)理尚未被研究清楚[3-4]。但隨著現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室技術(shù)、酒窖技術(shù)和現(xiàn)代酒窖衛(wèi)生水平的提高，一些耐受性強(qiáng)的非釀酒酵母隨之被發(fā)現(xiàn)[2]。相比釀酒酵母來說，非釀酒酵母對(duì)糖類、含硫物質(zhì)和酸類物質(zhì)的代謝方式都有所不同，在一定程度上能夠改善葡萄酒中的萜烯類、硫醇類、酯類和高級(jí)醇類化合物成分的濃度和均衡關(guān)系，對(duì)葡萄酒中的香味也具有修復(fù)功能，但若對(duì)非釀酒酵母控制不當(dāng)，就會(huì)使葡萄酒產(chǎn)生異味。本文對(duì)非釀酒酵母的種類和代謝物質(zhì)對(duì)葡萄酒香氣的影響進(jìn)行了綜述，并對(duì)非釀酒酵母的應(yīng)用提出展望。

1 葡萄酒相關(guān)酵母的分類

葡萄酒相關(guān)酵母菌主要存在于葡萄漿果表皮、葡萄園和葡萄酒釀制過程使用儀器上，共25個(gè)屬，150多個(gè)種[5]。其中，釀酒酵母主導(dǎo)葡萄酒酒精發(fā)酵過程，而非釀酒酵母對(duì)葡萄酒的風(fēng)味有著重要的影響[6]。酵母菌的分類見表1。

表1 酵母菌的分類表

2 影響葡萄酒香氣的非釀酒酵母代謝產(chǎn)物

由于釀酒酵母具有二氧化硫耐受性、酒精耐受性、糖耐受性和發(fā)酵穩(wěn)定性等特點(diǎn)，為葡萄酒的釀造過程提供了諸多便利。因此，商業(yè)釀酒酵母被廣泛地應(yīng)用。但在發(fā)酵過程中，僅采用商業(yè)釀酒酵母會(huì)造成葡萄酒同質(zhì)化問題嚴(yán)重，無法更好地體現(xiàn)葡萄酒的本土特色。近些年來，釀酒師為了釀造出風(fēng)味獨(dú)特的葡萄酒，重新考察了非釀酒酵母在發(fā)酵過程中對(duì)葡萄酒香氣的影響。而非釀酒酵母的發(fā)酵過程具有不可控性與未知性，所以如何有效利用非釀酒酵母釀造獨(dú)具特色的產(chǎn)地葡萄酒逐漸成為研究熱點(diǎn)。非釀酒酵母在釀制過程中的生物反應(yīng)更為復(fù)雜，且能更好地平衡葡萄酒的風(fēng)味，釀造香氣濃郁、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和風(fēng)格獨(dú)特的產(chǎn)地葡萄酒。世界葡萄酒產(chǎn)地國(guó)利用野生酵母釀造的葡萄酒質(zhì)量好，且產(chǎn)地特色非常鮮明。此外，許多研究表明，非釀酒酵母對(duì)葡萄酒香氣的影響也是釀酒酵母無可比擬的，其可以通過自溶、生成代謝物和產(chǎn)酶來使葡萄酒的香味更加復(fù)雜，如假絲酵母、克勒克酵母或有孢漢遜酵母等[7]。

2.1 酯酶

酯類物質(zhì)是葡萄酒發(fā)酵后香氣的主要來源，人類現(xiàn)已在葡萄酒中分離鑒定出多達(dá)160種對(duì)葡萄酒品質(zhì)有積極影響的酯類[7]。一般情況下，非釀酒酵母產(chǎn)生酯類的能力高于釀酒酵母，而這也正是野生發(fā)酵的葡萄酒比普通接種法發(fā)酵的葡萄酒香氣更加復(fù)雜的主要因素。酯類物質(zhì)的合成是以酶反應(yīng)為基礎(chǔ)，某些非釀酒酵母產(chǎn)脂肪酶能力突出。脂肪酶能夠催化合成、分解和轉(zhuǎn)換脂肪，通過調(diào)整各種脂肪的配比，能夠分解葡萄和酵母菌中因自溶形成的脂質(zhì)，并產(chǎn)生不飽和脂肪酸，進(jìn)而平衡葡萄酒的香味[8]。脂肪酶是一類特殊的酯鍵水解酶，其功能是調(diào)節(jié)甘油三酯的酯鍵結(jié)構(gòu)，將甘油三酯分解成脂肪、甘油二酯、單甘油酯和一些短鏈的不飽和脂肪酸。有資料證實(shí)孢漢遜酵母和季也蒙有孢漢遜酵母能形成大量帶有水果、蜂蜜及花香的苯乙酸-2-苯基乙腈；加勒比星形酵母和季也蒙有孢漢遜酵母都能形成乙酸酯，乙酸酯通常是具有梨和香蕉等熱帶水果香氣的特征物質(zhì)[9]。還有研究稱酒香酵母、粘紅酵母、從德巴利漢生酵母也有產(chǎn)酯酶的能力[10]。

2.2 糖苷酶

葡萄糖苷酶主要有β-D-葡萄糖苷酶（β-Dglucosidase）、α-L-阿拉伯糖苷酶（α-l-arabinosidase）和β-D-半乳糖苷類酶（β-D-galactosidase）等[11]。葡萄中的品種香氣成分經(jīng)常以非揮發(fā)性結(jié)合態(tài)前體的形態(tài)出現(xiàn)，且往往是由寡糖和萜烯醇之間以雙糖苷鍵的形態(tài)結(jié)合所產(chǎn)生的物質(zhì)，對(duì)葡萄酒中典型芳香特性的表達(dá)有很大的影響。例如，β-葡萄糖苷酶可打斷糖苷鍵，并把這些無香氣的配糖體降解，從而促使萜烯醇的形成，提高葡萄酒的香氣。而萜烯類化合物如里那醇、香茅醇、α-萜品醇等，對(duì)葡萄酒呈現(xiàn)花香、甜果香和植物香氣都會(huì)產(chǎn)生積極影響[12]。因?yàn)獒劸平湍覆痪哂斜磉_(dá)β-葡萄糖苷酶相關(guān)的基因，所以釀酒酵母無法產(chǎn)生β-葡萄糖苷酶。但研究發(fā)現(xiàn)，一些非釀酒酵母則可以產(chǎn)生β-葡萄糖苷酶。例如，發(fā)酵畢赤酵母和膠紅酵母產(chǎn)生的胞外酶中有5種風(fēng)味糖苷酶，分別為β-D-葡萄糖苷酶、α-L-阿拉伯糖苷酶、α-L-鼠李糖苷酶、β-D-半乳糖苷酶和β-D-木糖苷酶。其中，β-D-葡萄糖苷酶和β-D-半乳糖苷酶活力較高，且兩種非釀酒酵母均能顯著提升葡萄酒香氣，所釀造的葡萄酒有明顯的果香和花香，且比單一接種釀酒酵母的葡萄酒中萜烯醇的含量更高[13]。

2.3 甘露糖蛋白

葡萄酒中的甘露糖蛋白來源主要有兩個(gè)渠道。①在酒精發(fā)酵過程中，由酵母菌產(chǎn)生甘露糖蛋白。②酵母菌自溶釋放出甘露糖蛋白[14]。酵母菌自溶時(shí)會(huì)充分發(fā)揮酶的作用，利用酶促反應(yīng)可以使核酸、脂肪和蛋白質(zhì)分解為單核苷酸、脂肪酸和氨基酸，而這種反應(yīng)物質(zhì)也是合成酯類、雜醇油和高級(jí)醇的重要前體物質(zhì)[15]。酵母自溶后，細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)受到破壞，釋放甘露糖蛋白，甘露糖蛋白可與葡萄酒中的揮發(fā)性物質(zhì)結(jié)合，如乙酸異戊酯、己醇、醋酸丙烯或β-紫羅蘭酮，可以減小芳香類物質(zhì)的揮發(fā)性，以此增強(qiáng)葡萄酒香氣的持久度，從而提高葡萄酒香氣的馥郁性。研究發(fā)現(xiàn)，某些非釀酒酵母自溶后釋放的甘露糖蛋白含量高于釀酒酵母[16]。除此之外，在混合發(fā)酵體系中，甘露糖蛋白的含量會(huì)高于單一釀酒酵母體系。例如，釀酒酵母和克魯維酵母共同發(fā)酵時(shí)，可提高甘露糖蛋白的釋放水平[17]。

2.4 硫醇類物質(zhì)

在發(fā)酵過程中，酵母代謝產(chǎn)生硫化氫，硫化氫與醇類結(jié)合會(huì)形成硫醇。硫醇是一種有機(jī)硫化物，過量會(huì)產(chǎn)生令人不愉快的氣味[18]。但某些痕量級(jí)揮發(fā)性硫醇含有酮、醇和酯等官能團(tuán)，如3-巰基己醇和乙酸酯3-巰基己醇，這種巰基化合物能表現(xiàn)出熱帶水果香氣，強(qiáng)化白葡萄酒的品種特性。酵母的代謝使非揮發(fā)性半胱氨酸前體（Cys-4MMP和Cys-3MH）酶促釋放芳香硫醇，芳香硫醇在發(fā)酵過程中會(huì)被進(jìn)一步修飾，從而提升葡萄酒的香氣復(fù)雜度[19]。某些非釀酒酵母在發(fā)酵過程中具有提高葡萄酒揮發(fā)性硫醇含量的作用。例如，美極梅奇酵母（Metschnikowia pulcherrima）、克魯維畢赤酵母（Pichia kluyveri）和戴爾凱氏有孢圓酵母（Torulospora delbrueckii）都能使葡萄酒表現(xiàn)出水果香氣[20]。揮發(fā)性硫醇是一種芳香化合物，有助于提高許多白葡萄酒的果香味，尤其是長(zhǎng)相思、白索維農(nóng)等。

2.5 異味

不是所有非釀酒酵母的代謝物質(zhì)，都會(huì)對(duì)葡萄酒香氣有好的影響[1]。乙偶姻（Acetoin）是葡萄酒中一種相對(duì)無氣味的化合物，其閾值為150 mg·L-1。在發(fā)酵過程中，非釀酒酵母會(huì)產(chǎn)生較高濃度的乙偶姻，并且乙偶姻可以通過化學(xué)氧化和酵母介導(dǎo)反應(yīng)提取出雙乙酰（黃油味）和2,3-丁二醇，使葡萄酒產(chǎn)生異味。酒香酵母所生成的代謝物相對(duì)較少時(shí)，可以增加葡萄酒的香氣，但其含量一旦過高，就會(huì)給葡萄酒帶來不良?xì)馕?，如馬廄、濕狗味等。有研究人員證明，酒香酵母屬酵母和德克酵母屬有產(chǎn)生2-乙酰基四氫吡啶、2-乙基四氫吡啶和2-乙?；量┑哪芰Γ@3種物質(zhì)能產(chǎn)生老鼠異味[21]。綜上所述，只有精準(zhǔn)控制、利用好非釀酒酵母在發(fā)酵過程中的作用，才能釀造出獨(dú)具特色的優(yōu)質(zhì)葡萄酒。否則，控制不當(dāng)就會(huì)使葡萄酒產(chǎn)生令人難以接受的異味。

3 結(jié)語(yǔ)

非釀酒酵母是發(fā)揮出葡萄酒潛能、生產(chǎn)出具有復(fù)雜香氣葡萄酒的關(guān)鍵因素。目前人工利用非釀酒酵母釀造葡萄酒還面臨著很多挑戰(zhàn)，但挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。相比于單一接種釀造的葡萄酒，非釀酒酵母或混菌發(fā)酵的葡萄酒，在香氣方面的表現(xiàn)更突出。研究顯示，非釀酒酵母的代謝物質(zhì)對(duì)葡萄酒的香味會(huì)產(chǎn)生積極影響，如酯酶、糖苷酶和甘露糖蛋白等[22]。利用非釀酒酵母釀造葡萄酒的好處雖多，但控制不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生一些不良?xì)馕丁Ｔ诳茖W(xué)技術(shù)的支持下，現(xiàn)代混菌發(fā)酵技術(shù)已經(jīng)能夠在不產(chǎn)生異味的情況下，實(shí)現(xiàn)可控的、獲得富有復(fù)雜香氣以及本土特征的高品質(zhì)葡萄酒。

目前，只有意大利、法國(guó)等一些國(guó)家能成熟運(yùn)用自然發(fā)酵方法生產(chǎn)葡萄酒。而在國(guó)內(nèi)，大多數(shù)的酒廠使用的葡萄品種單一，且大都沿用世界葡萄酒產(chǎn)地國(guó)的傳統(tǒng)釀造工藝，葡萄酒同質(zhì)化問題嚴(yán)重，失去了本土特色。自然發(fā)酵法的研究、創(chuàng)新與發(fā)展勢(shì)必會(huì)提高葡萄酒的風(fēng)味，可以為解決我國(guó)葡萄酒同質(zhì)化問題提出新思路。香格里拉產(chǎn)區(qū)瀾滄江流域的研究人員在赤霞珠天然發(fā)酵釀造葡萄酒中共分離鑒定出非釀酒酵母9個(gè)屬，10個(gè)種，這足以證明我國(guó)野生酵母資源豐富[23]。但目前為止，關(guān)于非釀酒酵母的研究還很少，對(duì)非釀酒酵母發(fā)酵與釀酒酵母之間的交互作用與作用機(jī)理、生化變化和發(fā)酵動(dòng)力學(xué)研究還不是很深入。未來可以從開發(fā)本土野生酵母資源入手，篩選出本地的優(yōu)良酵母。在此基礎(chǔ)上通過選育、馴化和基因編輯等方法克服非釀酒酵母在發(fā)酵過程中的缺點(diǎn)，如酒精不耐受性和氧化硫不耐受性等，放大其改善葡萄酒香氣等感官特性的優(yōu)點(diǎn)，并將其開發(fā)為商業(yè)化的非釀酒酵母。商業(yè)化非釀酒酵母的推廣，在一定程度上會(huì)推動(dòng)新型葡萄酒的發(fā)展，對(duì)新釀造工藝的創(chuàng)新與發(fā)展也會(huì)有所促進(jìn)，如混菌發(fā)酵和二氧化碳浸漬法等。相信在未來，隨著人們對(duì)野生酵母認(rèn)識(shí)的深入，非釀酒酵母的運(yùn)用前景將變得非常廣闊。