红葡萄酒的酿造过程主要包括两次发酵阶段,即酒精发酵(alcoholic fermentation,AF)和苹果酸-乳酸发酵(malolactic fermentation,MLF)。在AF过程中,葡萄汁中的糖被转化成乙醇和CO2,这个过程主要是由酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)完成[1]。然而,近几年的研发发现,酒精发酵前期主要依靠葡萄醪中大量存在的非酿酒酵母启动发酵[2],并且一些非酿酒酵母具有独特的代谢通路和较强的酶活性,可以在降低酒精生成的同时增加甘油、萜烯类和酯类物质含量,释放甘露糖蛋白或多糖改善口感,增强颜色稳定性[3];同时非酿酒酵母具有更多的胞外水解酶,如糖苷酶、果胶酶、蛋白酶、β-葡萄糖苷酶、纤维素酶、脂肪酶、酯酶等[4]。这些酶在发酵过程中,在释放或产生萜烯类化合物、高级醇、酯类等方面都发挥重要的作用,有助于增加香气复杂性,提高葡萄酒的感官特性[5-6]。
葡萄汁有孢汉逊酵母(Hanseniaspora uvarum)广泛存在于酿酒葡萄产区环境中,是葡萄酒发酵醪液中优势非酿酒酵母菌种之一[7]。相关研究表明,相比酿酒酵母纯种发酵,H.uvarum纯种发酵产生较低的挥发酸,较高的甘油、有机酸、醛和次级醇,感官品评得分更高[8]。但大多数H.uvarum不能独自完成酒精发酵,采用和S.cerevisiae混合发酵策略是提升其应用效果的重要手段。王星晨等[5]研究了利用高产β-葡萄糖苷酶活性的H.uvarum与S.cerevisiae顺序接种发酵的动力学,结果表明,酒精发酵过程中H.uvarum菌株细胞数量多,存活时间长,酒精发酵能够正常完成;TESTA等[6]使用H.uvarum AS27与S.cerevisiae顺序接种发酵,表明H.uvarum AS27可以使葡萄酒具有更多令人愉快的香气表现。TRISTEZZA等[9]在实验室、小试和工厂水平均发现,与纯种发酵相比,混合接种发酵有助于提高葡萄酒感官品质,降低挥发酸。另外,陶永胜等[10]研究也发现H.uvarum菌株对高糖、高SO2均具有良好的耐受性[11],并且具有葡萄酒增香酿造的应用潜力。
本实验室前期工作中优选出一株高产β-葡萄糖苷酶的H.uvarum菌株BF345,该糖苷酶的产生与菌株细胞生长同步进行,通过酿酒学特性研究也证实该菌株具有较高的葡萄酒生境耐受性和低酸条件下的高酶活性[12],与S.cerevisiae顺序接种发酵的微酿试验中可以显著增加酯类和萜烯类等挥发性香气物质[10]。目前关于非酿酒酵母与S.cerevisiae混菌发酵的研究大部分是在实验室微酿条件下的结果,中试规模下的应用研究鲜有报道,而中试试验是将实验室成果与产业化应用连接起来的重要桥梁。因此,本研究以赤霞珠葡萄为原料,在2 t的发酵罐的中试水平,研究H.uvarum BF345与S.cerevisiae顺序接种发酵过程中酵母的生长状况以及葡萄酒理化指标、香气成分和感官特征,以期充分发掘本土优选H.uvarum BF345菌株在工业化生产中的应用潜力。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
1.1.1 葡萄原料
2021年10月采摘于宁夏博纳伯馥酒庄的赤霞珠(Cabrnet Sauvignon),还原糖含量226.8 g/L,可滴定酸5.8 g/L(以酒石酸计),pH 3.87。
1.1.2 供试发酵菌剂与培养基
H.uvarum BF345菌株由甘肃省葡萄与葡萄酒工程学重点实验室前期筛选所得,并经过 26S rRNA 鉴定,原始编号BF345,现保藏于北京中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC NO:23154)。
H.uvarum BF345干粉由本课题组前期制备所得;ZYMAFLORE FX10商业酿酒酵母,法国 LAFFORT公司;乳酸菌剂(LACTOENOS® 450 PreAc),天津盛丰天成商贸有限公司。
YPD固体培养基(g/L):葡萄糖20.0,蛋白胨 20.0,酵母浸粉10.0,琼脂20.0;YPD液体培养基:同YPD培养基,不加琼脂;WL培养基,北京奥博星生物技术有限责任公司。
1.2 试剂与仪器
1.2.1 试验试剂
2-辛醇(色谱级),美国 SIGMA-ALDRICH 贸易有限公司;氯化钠(分析纯),天津市科密欧化学试剂有限公司;LAFASE HE GRAND CRU 果胶酶(食品级),法国 LAFFORT 公司。
1.2.2 仪器与设备
WINESCAN S20 FLEX多功能葡萄酒分析仪,福斯华(北京)科贸有限公司;Genesis 10s紫外-可见分光光度计,美国 Thermo VRientific 公司;TRACE 1310-ISQ气相色谱质谱仪,美国Thermo Scientific公司。
1.3 试验方法
中试发酵:2 t的发酵罐中加入约1.4 t的赤霞珠葡萄醪(装液量为70%),并加入果胶酶(3～5 g/100 kg葡萄),10 ℃浸渍24 h后按照接种方案分别接入酵母种子液,25 ℃控温发酵,当比重降至993～996并保持恒定,视为酒精发酵结束[13];酒精发酵结束后转罐分离,不添加SO2,接种乳酸菌活化液(1 g/t)启动MLF,MLF结束后倒灌去酒泥,满罐陈酿,所有试验组设置3个平行。
菌种活化及扩培:H.uvarum BF345和 S.cerevisiae FX10酵母干粉以20～30 g/100 L的接种量分别缓慢的加入其10倍质量的37 ℃纯水中活化,然后静置20 min后分别加入100 L葡萄醪中提前扩培12 h后加入发酵罐。
接种方案:以先接种H.uvarum BF 345,36 h后接入FX10为处理组。酒精发酵过程中进行酵母生长状况监测,取样点设置见表1;酒精发酵结束和陈酿5个月时再分别进行取样,对其酿酒参数、颜色及香气指标等进行分析,处理酒样编号分别为BF-SC-0,BF-SC-5;对照酒样编号分别为SC-0,SC-5。所有试验设置3个平行。
表1 酒精发酵过程取样时间表
Table 1 Alcohol fermentation process sampling schedule
取样点SCBF-SC1接种S.cerevisiae后12 h接种H.uvarum后12 h2接种S.cerevisiae后36 h接种S.cerevisiae前(36 h)3AF中期,比重约1 050,发酵第4天AF中期,比重约1 050,发酵第4天4AF后期(发酵第16天)AF后期(发酵第16天)
1.4 指标测定
1.4.1 酵母生长动态监测
采用WL营养琼脂培养基平板菌落计数法,检测H.uvarum和S.cerevisiae在酒精发酵过程中的生长动态及细胞浓度。酒样梯度稀释到适当浓度,涂布于WL平板,在28 ℃下培养48 h后,根据H.uvarum BF345菌落的形态特征为扁平深绿色,而酿酒酵母菌落表现为边缘白色,中间浅绿色凸起等特征进行统计。
1.4.2 理化指标测定
乙醇、总酸、挥发酸、残糖、甘油等利用多功能葡萄酒分析仪测定。
1.4.3 颜色指标的测定
1.4.3.1 CIELAB参数
参照SN/T 4675.25—2016《出口葡萄酒颜色的测定CIE 1916(L* a* b*)色空间法》进行测定。
1.4.3.2 总花色苷
参考彭传涛等[14]的方法测定。
1.4.3.3 离子化指数
参考FIGUEIREDO-GONZ
LEZ等[15]的方法进行测定。
1.4.4 香气化合物测定
参考GAO等[11]的方法进行测定。
1.4.5 感官分析
由甘肃农业大学食品科学与工程学院拥有葡萄酒品鉴资格证的专业品鉴员(10名女性和10名男性)组成的品尝小组对陈酿5个月后的2种葡萄酒进行感官评定。分别从色泽、澄清度、还原味、氧化味、醋酸味、其他异味、花香、果香、香气强度、酸度、酸甜平衡感、收敛性、酒体、余味、整体评分这15个方面对2种酒样进行评价,以9分结构数值量化为标准[16]。
1.5 数据分析
通过Microsoft Office Excel 2016、SIMCA 14.1、Origin 2021和IBM SPSS Statistics 26进行数据处理与绘图。
2 结果与分析
2.1 AF进程分析
通过比重法监测AF进程,两种酒样发酵过程中其比重变化趋势相似(图1)。在发酵第2～6天,比重下降速度较快,说明发酵速率较高;在第6天之后,比重下降趋势变缓,发酵速率开始减慢;第14天之后,比重基本保持不变,表示发酵结束。发酵结束后,BF-SC处理组的比重略高于SC对照组,且发酵完成的时间比SC对照组时间延长3 d左右。
2.2 AF过程中酵母生长状况分析
酒精发酵过程中酵母生长状况如表2所示,在SC对照组中,接种S.cerevisiae 12 h后其生物量达到4.17×106 CFU/mL,36 h后达到3.17×107 CFU/mL,直至发酵后期,S.cerevisiae的数量依然维持在2.23×107 CFU/mL。在BF-SC处理组中,H.uvarum在接种12 h后生物量达到最大,约为3.33×107 CFU/mL,36 h后即接种S.cerevisiae前,H.uvarum数量略有下降,细胞水平在2.23×106 CFU/mL左右,接入S.cerevisiae后,随着S.cerevisiae生物量的迅速增加,H.uvarum微生物数量开始下降,当达到AF中期时,H.uvarum生物量下降为2.67×105 CFU/mL,这一时期,S.cerevisiae生物量依然维持在3.33×107 CFU/mL的水平,到了AF后期,H.uvarum 彻底消亡,而S.cerevisiae生物量为2.07×107 CFU/mL。顺序接种发酵中,H.uvarum能够在发酵中期前一直存在于发酵醪液发挥作用。
图1 酒精发酵进程监测
Fig.1 Specific gravity changes during alcohol fermentation
表2 酒精发酵过程酵母生物量监测 单位:CFU/mL
Table 2 Biomass of different fermentation processes
阶段SCBF-SCS.cerevisiaeS.cerevisiaeH.uvarum接种后12 h4.17E+063.33E+043.33E+07接种S.cerevisiae前(36 h)3.17E+075.33E+052.23E+06发酵中期(比重1 050,4 d)2.50E+073.33E+072.67E+05发酵后期(16 d)2.23E+072.07E+07-
注:-表示未检出
2.3 常规理化指标分析
由表3可知,AF结束后,4个酒样残糖含量均<4 g/L,挥发酸含量(以乙酸计)在0.45～0.68 g/L,远低于1.0 g/L的要求,酒精度在13.98%～14.25%,可以看出,各酒样理化指标均符合GB 15037—2006《葡萄酒》对干红葡萄酒的要求。从AF结束时以及陈酿5个月之后的酒样中可以看出,BF-SC-0和BF-SC-5酒样的总酸含量(以酒石酸计)均低于对照组酒样,从BF-SC-0 和SC-0酒样的pH值上也有所体现,但随着陈酿时间延长,酒样pH有所上升,但处理组和对照组之间差异不显著。从酒样乙醇体积分数来看,酒样SC-0和SC-5均显著高于顺序接种酒样BF-SC-0和BF-SC-5,说明BF菌株参与发酵能够在一定程度上降低乙醇含量;顺序接种的BF-SC-0酒样在酒精发酵结束时的甘油含量高于对照SC-0酒样0.14 g/L,但随着5个月的陈酿,甘油含量之间的差异不再显著。
表3 不同发酵处理酒样理化指标
Table 3 Physical and chemical indexes of wine samples treated by different fermentation
参数SC-0BF-SC-0SC-5BF-SC-5乙醇/%14.25±0.01a13.98±0.02b14.23±0a14.03±0c总酸/(g·L-1)5.68±0a5.55±0d5.62±0b5.58±0c挥发酸/(g·L-1)0.45±0c0.45±0c0.62±0a0.68±0b残糖/(g·L-1)1.53±0.05b1.93±0.05a1.57±0.05b1.93±0.05apH3.84±0c3.96±0b4.01±0a4.02±0a甘油/(g·L-1)9.63±0.05b9.77±0.05a9.78±0.05a9.83±0.05a
注:不同的小写字母(在行上)表示不同之间存在显著性差异(P<0.05,anova-TukeyHSD检验,α=0.05)(下同)
2.4 颜色指标的分析
酒样CIELAB 颜色参数结果如表4所示,其中L*值代表酒样明暗程度,4个酒样L*值为6.04～14.74,AF结束时,BF-SC-0酒样的L*值高于SC-0酒样88.11%,陈酿5个月后,BF-SC-5酒样的L*值高于SC-5酒样103.07%。两处理之间差异明显,与对照组相比,H.uvarum BF345处理组酒样明度较高。a*值代表酒样红绿色程度,4个酒样a*值为34.24～46.12,AF结束时,BF-SC-0酒样的a*值高于SC-0酒样22.55%,陈酿5个月后,BF-SC-5酒样的a*值高于SC-5酒样26.44%。b*值代表酒样黄蓝色程度,4个酒样b*值为10.41～25.28,AF结束时,BF-SC-0酒样(19.49)的b*值较大;陈酿5个月后,BF-SC-5酒样(25.28)的b*值较大。色度C* ab包含a*和b*分量的贡献,4个酒样C* ab值为35.78～52.59,AF结束时,BF-SC-0酒样的C* ab值高于SC-0酒样29.29%,陈酿5个月后,BF-SC-5酒样的
值高于SC-5酒样36.40%。色调hab表征色彩的总体倾向。4个酒样hab值为0.3～0.5。AF结束时,BF-SC-0酒样的hab值高于SC-0酒样47.33%,陈酿5个月后,BF-SC-5酒样的hab值高于SC-5酒样51.79%。
花色苷(anthocyanin)是红葡萄酒颜色的物质基础,供试酒样的总花色苷含量为322～529.08 mg/L,BF-SC-0酒样比SC-0酒样总花色苷含量减少42.75%,BF-SC-5酒样比SC-5酒样减少39.14%,与对照组相比,H.uvarum BF345处理组总花色苷含量明显降低。离子化指数反映红葡萄酒中对颜色起贡献的花色苷的比例,4个酒样的离子化指数在8.18%～15%,AF结束时,BF-SC-0酒样(15%)离子化指数较大,陈酿5个月后,BF-SC-5酒样(14.44%)离子化指数较大。与对照相比,H.uvarum BF345处理组离子化指数明显增加,说明H.uvarum BF345处理组葡萄酒中对颜色起贡献的花色苷的比例较大。
表4 不同发酵处理酒样颜色指标
Table 4 Color indexes of wine samples treated by different fermentation
参数SCBF-SC-0SC-5BF-SC-5L∗6.04±0.1d11.36±0.01b 7.26±0.06c14.74±0.03aa∗34.24±0.25d41.96±0.04b36.47±0.14c46.12±0.03ab∗10.41±0.17d19.49±0.02b12.51±0.11c25.28±0.05aC∗ ab35.78±0.28d46.26±0.03b38.56±0.17c52.59±0.05ahab0.3±0d 0.43±0b 0.33±0c 0.5±0a 总花色苷/(mg·L-1)562.92±2.89a 322.29±2.7c 529.08±5.17a 322±4.68b离子化指数/%8.18±0.1d 15±0.05a 9.03±0.13c14.44±0.04b
2.5 基于SPME-GC-MS对香气化合物分析
葡萄酒的风味是由不同挥发性化合物共同作用的结果,挥发性化合物的含量及种类是评价分析葡萄酒感官品质的重要指标。通过固相微萃取气质联用(solid phase microextraction gas chromatography-mass spectrometry,SPME-GC-MS)分析检测到56种挥发性化合物,包括醇类、酯类、脂肪酸类、萜烯类、醛酮类以及1种其他类化合物(附表1,https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?FileName=SPFX202210080 0A&DbName=CAPJ2022)。
醇类物质是酵母代谢的次级产物之一,是葡萄酒中主要的香气物质。与对照相比,H.uvarum BF345菌株参与发酵处理的酒样中醇类物质的总量较高,如图2所示,AF结束后,BF-SC-0酒样高于SC-0酒样8%,陈酿5个月后,BF-SC-5酒样高于SC-5酒样5%。其中,2-苯乙醇的浓度显著增加,且香气活性值(odor activity value,OAV)大于阈值,能够赋予葡萄酒玫瑰和蜂蜜的香气。
酯类物质与对照组相比,AF结束后,BF-SC-0酒样中的酯类总量(12 125.12 μg/L)明显高于SC-0酒样(10 762.04 μg/L),与对照组相比,H.uvarum BF345菌株参与发酵处理的酒样中明显增加了乙酸乙酯、乙酸异戊酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯和乙酸苯乙酯的浓度,这些物质能够为葡萄酒带来浓郁的花香和果香。
酸类物质能够增加葡萄酒香气的复杂性,其部分物质可以赋予葡萄酒果香、奶酪和脂肪等的风味。AF结束后,两酒样之间脂肪酸类物质总量相差不大。陈酿5个月之后,BF-SC-5酒样高于SC-5酒样15%,但乙酸、己酸和辛酸3种脂肪酸OAV都远远小于阈值,这可能对葡萄酒的感官质量影响不大,但仍需进一步的感官评价确定。
葡萄酒中的萜烯类物质感官阈值低,这类物质具有浓郁的香味,对葡萄酒的香气有很大的积极贡献。AF结束后,两酒样之间萜烯类物质相差不大,SC-0酒样高于BF-SC-0酒样3%,陈酿5个月之后,两酒样萜烯类物质均增加,BF-SC-5酒样高于SC-5酒样7%,其中H.uvarum BF345菌株参与发酵处理的酒样中明显促进酒样中α-萜品醇、香叶醇、橙花醇、反式橙花醇和大马士酮等香气物质的积累,这些萜烯类化合物为葡萄酒提供了强烈的花香和果香。
尽管醛酮类化合物的含量较低,但它们对葡萄酒的复杂性有积极影响,H.uvarum BF345菌株参与发酵处理的酒样中醛酮类化合物的种类和含量与对照组相比明显降低,这是酵母新陈代谢形成新的香气化合物的结果。
图2 不同发酵处理酒样挥发性化合物含量堆积柱状图
Fig.2 Accumulation of volatile compounds in wine samples under different fermentation treatmen
2.6 主要香气化合物的主成分分析
OAV是评价单一香气化合物对葡萄酒整体香气贡献程度的指标[17]。为了揭示H.uvarum BF345菌株对香气成分整体的影响,对供试酒样香气成分OAV>0.1进行主成分分析(principal component analysis,PCA),结果见图3。PC1的方差贡献率为44.3%,PC2的方差贡献率为39.9%,主成分累计贡献率为84.2%,表明所建PCA模型聚类良好。
由图3可知,AF结束后,BF-SC-0酒样与PC1负半轴、PC2正半轴相关,主要呈现乙酸乙酯、乙酸异戊酯、丁酸乙酯、己酸乙酯、庚酸乙酯和3-甲基丁酸乙酯等酯类物质和正庚醇等醇类物质,对BF-SC-0酒样花香、果香、草莓香贡献较大;SC-0酒样位于PC1负半轴、PC2正半轴,主要呈现了辛酸乙酯和辛酸甲酯,对SC-0酒样水果香、玫瑰香和柑橘香贡献较大。
陈酿5个月结束后,BF-SC-5酒样与PC1、PC2正半轴相关,主要呈现乙酸苯乙酯、苯乙酸乙酯等酯类物质以及苯乙醇、异戊醇等醇类物质和香叶醇等萜烯类物质,对BF-SC-5酒样花香、水果香、青草味贡献较大;SC-5酒样位于PC1正半轴、PC2负半轴,主要呈现2-甲基丁酸乙酯、辛醇和壬醛等物质,对SC-5酒样青苹果味、生青味贡献较大;PCA结果表明,H.uvarum BF34菌株顺序接种能提升“赤霞珠”干红葡萄酒中花香、水果香,增加香气的复杂性。
图3 香气化合物主成分分析
Fig.3 Aroma compound PCA 注:供试酒样香气成分OAV>0.1
2.7 感官分析
各酒样感官分析雷达图(图4)结果表明,在外观方面,SC-5与BF-SC-5酒样没有太大的差别,两款酒样颜色饱满,均呈深宝石红色,澄清透明。在香气方面,两款酒样都没有还原味、氧化味、醋酸味和其他异味,BF-SC-5酒样的花香、果香和香气强度明显高于SC-5酒样。在口感方面,两酒样的酸度和收敛性没有太大的差别,BF-SC-5酒样的酒体比SC-5酒样更加饱满,余味更长,酸甜平衡感更优一点。从总体上看,BF-SC-5酒样的整体评分明显高于SC-5酒样。结果表明,H.uvarum BF345菌株顺序接种发酵的酒样感官评价最优。
图4 感官分析雷达图
Fig.4 Sensory analysis radar diagram
3 讨论
在颜色方面,花色苷是红葡萄酒主要呈色物质,其含量、种类和比例决定着红葡萄酒的颜色,HAN等[18]采用主成分回归分析法研究了‘赤霞珠’葡萄新酒中花色苷与颜色的关系,发现参与分析的花色苷可以解释葡萄酒红色的64.56%～81.57%。与对照组相比,H.uvarum BF345处理组总花色苷含量明显降低,这可能归因于H.uvarum BF345菌株高产β-葡萄糖苷酶,YANG等[19]研究表明,花色苷是花青素中稳定的糖苷形式,β-葡糖苷酶的使用导致葡萄糖苷键断裂,游离的花青素迅速降解成无色化合物,导致红酒色泽变差。通过CIELAB结合总花色苷含量对酒样颜色进行分析,总花色苷含量SC-0酒样(529.08 mg/L)高于BF-SC-0酒样(322 mg/L),a*值SC-0酒样(34.24)低于BF-SC-0酒样(41.96),b*值SC-0酒样(10.41)低于BF-SC-0酒样(19.49),陈酿5个月后,变化趋势保持不变。其中a*值的变化趋势与其他学者研究结果不一致,兰圆圆等[20]研究表明,红葡萄酒呈色品质与花色苷含量呈现出较好相关性,即花色苷含量越高,呈色质量越好(红色色调重,黄色色调浅)。a*值(红色色调)的变化趋势与别的学者的结果不一致的原因可能为,与对照组相比,H.uvarum BF345处理组离子化指数明显增加,说明H.uvarum BF345处理组葡萄酒中对颜色起贡献的花色苷的比例大于对照组,从而导致a*值较大,红色色调重;也有可能是花色苷的种类或者辅色素的影响[21],具体原因尚未研究清楚,需在后续研究中加大采样量、丰富研究方法,从而对红葡萄酒中不同成分对颜色的具体影响进行进一步研究确认。通过感官评价对供试酒样颜色进行评价,结果显示,H.uvarum BF345处理组与对照组两酒样之间颜色与澄清度并没有明显的差异。这表明,H.uvarum BF345处理组虽然对总花色苷含量有所影响,但总体上看,对酒的颜色并没有产生消极影响。
在挥发性化合物方面,乙酸酯是Hanseniaspora属的代谢标志物,也是葡萄酒发酵过程中果味酯的高产者[22]。在低水平时它会给葡萄酒带来果香,然而,该成分的质量浓度很容易超出可按受的水平(≥100 mg/L),其特征是具有溶剂、指甲油般的气味。H.uvarum BF345处理组和对照组酒样中均未出现过量的乙酸酯,其中乙酸异戊酯BF-SC-0酒样含量高于SC-0酒样144.72%,具有甜果香、香蕉等气味;乙酸苯乙酯BF-SC-0和BF-SC-5酒样分别高于SC-0和SC-5酒样99.16%、76.15%,具有浓郁的花香和果香等气味。CAPOZZI等[23]也指出,H.uvarum顺序接种发酵会产生更高含量的乙酸酯类化合物,如乙酸苯乙酯和乙酸异戊酯。研究发现,在H.uvarum与酿酒酵母混合发酵中,产生的乙酸酯的浓度可能会增加果香味,并能增加所生产葡萄酒的总体复杂性[24]。此外,H.uvarum参与的葡萄酒酿造可能会产生大量的乙酸,这对葡萄酒风味有害[25]。但本研究中并没有在葡萄酒中观察到高水平的乙酸,这种特征通常与H.uvarum酵母的代谢有关[26]。
苯乙基类物质可为葡萄酒带来玫瑰香等愉悦的香气特征,与对照相比,H.uvarum BF345菌株参与发酵处理的酒样中,检测到了更高浓度苯乙醇,PADILLA等[27]认为非酿酒酵母具有较高的苯乙醇合成能力。另外,H.uvarum BF345菌株参与发酵处理的酒样中,检测到了更高浓度α-萜品醇、香叶醇、橙花醇和反式橙花醇。据报道,H.uvarum菌株表现出比本土酿酒酵母菌株高6.6%的β-葡萄糖苷酶活性,这一特征可以增加挥发性化合物的含量,如游离萜烯、挥发性酚和C13-降异戊二烯类化合物[28]。在TESTA等[6]的研究中,也出现了类似的结果,这可能归因于H.uvarum的新陈代谢,通过其β-葡萄糖苷酶的活性可以促进挥发性萜烯类物质含量的增加。葡萄酒的香气是所有挥发性化合物的总和,作为协同作用的结果,一些挥发性化合物可以通过其他化合物的存在而得到加强,因此,即使是浓度低于其气味阈值的萜烯醇,也会对香气的复杂性做出贡献[29]。
4 结论
在2 t发酵罐的中试水平下,以赤霞珠葡萄为原料,利用本土H.uvarum BF345菌株与S.cerevisiae菌株顺序接种发酵,探究其酵母的生长状况以及葡萄酒理化指标、香气成分、感官特征。对两供试酒样在AF过程中菌体数量的动态监测,结果表明,H.uvarum BF345菌株在AF过程中表现出良好的定殖能力,AF中期依旧存在,最终全部消亡。与对照组相比,H.uvarum BF345总花色苷含量在一定程度上降低,但明度和红色色调高于对照。葡萄酒的香气是所有挥发性化合物的总和,作为协同作用的结果,H.uvarum BF345处理组能明显提升乙酸异戊酯、乙酸苯乙酯、苯乙醇、α-萜品醇、橙花醇和反式橙花醇等香气化合物含量,对花果香类成分有较好的促进作用。
[1] CAPOZZI V, GAROFALO C, CHIRIATTI M A, et al.Microbial terroir and food innovation:The case of yeast biodiversity in wine[J].Microbiological Research, 2015, 181:75-83.
[2] LIU P T, LU L, DUAN C Q, et al.The contribution of indigenous non-Saccharomyces wine yeast to improved aromatic quality of Cabernet Sauvignon wines by spontaneous fermentation[J].LWT - Food Science and Technology, 2016, 71:356-363.
[3] 战吉宬, 曹梦竹, 游义琳, 等.非酿酒酵母在葡萄酒酿造中的应用[J].中国农业科学, 2020, 53(19):4 057-4 069.
ZHAN J C, CAO M Z, YOU Y L, et al.Research advance on the application of non-Saccharomyces in winemaking[J].Scientia Agricultura Sinica, 2020, 53(19):4 057-4 069.
[4] FERN
NDEZ M, 
J F, BRIONES A I.Typing of non-Saccharomyces yeasts with enzymatic activities of interest in wine-making[J].International Journal of Food Microbiology, 2000, 59(1-2):29-36
[5] 王星晨, 胡凯, 陶永胜.葡萄汁有孢汉逊酵母和酿酒酵母的混合酒精发酵动力学[J].食品科学, 2016, 37(3):103-108.
WANG X C, HU K, TAO Y S.Kinetics of alcohol fermentation by mixed cultures of Hanseniaspora uvarum and Saccharomyces cerevisiae[J].Food Science, 2016, 37(3):103-108.
[6] TESTA B, COPPOLA F, LOMBARDI S J, et al.Influence of Hanseniaspora uvarum AS27 on chemical and sensorial characteristics of aglianico wine[J].Processes, 2021, 9(2):326-326.
[7] ZOTT K, MIOT-SERTIER C, CLAISSE O, et al.Dynamics and diversity of non-Saccharomyces yeasts during the early stages in winemaking[J].International Journal of Food Microbiology, 2008, 125(2):197-203.
[8] HONG Y A, PARK H D.Role of non- Saccharomyces yeasts in Korean wines produced from Campbell Early grapes:Potential use of Hanseniaspora uvarum as a starter culture[J].Food Microbiology, 2013, 34(1):207-214.
[9] TRISTEZZA M, TUFARIELLO M, CAPOZZI V, et al.The oenological potential of Hanseniaspora uvarum in simultaneous and sequential co-fermentation with Saccharomyces cerevisiae for the industrial wine production[J].Frontiers in Microbiology, 2016, 7:670.
[10] 陶永胜, 朱晓琳, 马得草, 等.葡萄汁有孢汉逊酵母糖苷酶增香酿造葡萄酒的潜力分析[J].农业机械学报, 2016, 47(10):280-286.
TAO Y S, ZHU X L, MA D C, et al.Application of glycosidase from Hanseniaspora uvarum on wine aroma enhancement[J].Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016, 47(10):280-286.
[11] GAO P P, PENG S A, SAM F E, et al. Indigenous non-Saccharomyces yeasts with β-glucosidase activity in sequential fermentation with Saccharomyces cerevisiae: A strategy to improve the volatile composition and sensory characteristics of wines. Frontiers in Microbiology, 2022, 13:845837.
[12] 高娉娉, 朱亚同, 刘宇, 等.高产酸性β-葡萄糖苷酶的优良本土酵母菌株筛选、鉴定及酶学性质分析[J].食品与发酵工业, 2022, 48(12):30-36.
GAO P P, ZHU Y T, LIU Y, et al.Selection, identification and enzymatic property analysis of excellent native yeast strains with high acidic β-glucosidase productivity[J].Food and Fermentation Industries, 2022, 48(12):30-36.
[13] 蒋文鸿, 严斌, 陶永胜.昌黎赤霞珠葡萄相关酿酒酵母的分离与筛选[J].食品工业科技, 2014, 35(12):202-206;209.
JIANG W H, YAN B, TAO Y S.Isolation and screening of Sacchamyces cerevisiae from grape harvested in Changli[J].Science and Technology of Food Industry, 2014, 35(12):202-206;209.
[14] 彭传涛, 贾春雨, 文彦, 等.苹果酸-乳酸发酵对干红葡萄酒感官质量的影响[J].中国食品学报, 2014, 14(2):261-268.
PENG C T, JIA C Y, WEN Y, et al.Influence of Malo-lactic fermentation on the sensory quality of dry red wine[J].Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology, 2014, 14(2):261-268.
[15] FIGUEIREDO-GONZLEZ M, CANCHO-GRANDE B, SIMAL-GNDARA J.Garnacha Tintorera-based sweet wines:Chromatic properties and global phenolic composition by means of UV-Vis spectrophotometry[J].Food Chemistry, 2013, 140(1-2):217-224.
[16] GAO P P, SAM F E, ZHANG B, et al.Enzymatic characterization of purified β-glucosidase from non-Saccharomyces yeasts and application on chardonnay aging[J].Foods, 2022, 11(6):852.
[17] 赵美, 田秀, 李敏, 等.粟酒裂殖酵母与酿酒酵母共同接种发酵对‘黑比诺’干红葡萄酒品质的影响[J].食品科学, 2021, 42(24):108-116.
ZHAO M, TIAN X, LI M, et al.Effect of mixed culture fermentation with Schizosaccharomyces pombe and Saccharomyces cerevisiae on the quality of ‘pinot noir’ dry red wine[J].Food Science, 2021, 42(24):108-116.
[18] HAN F L, ZHANG W N, PAN Q H, et al.Principal component regression analysis of the relation between CIELAB color and monomeric anthocyanins in young cabernet sauvignon wines[J].Molecules, 2008, 13(11):2 859-2 870.
[19] YANG H A, CAI G L, LU J A, et al.The production and application of enzymes related to the quality of fruit wine[J].Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2021, 61(10):1 605-1 615.
[20] 兰圆圆, 陶永胜, 张世杰, 等.我国多产区干红葡萄酒颜色相关指标的关联分析[J].食品科学, 2013, 34(11):1-4.
LAN Y Y, TAO Y S, ZHANG S J, et al.Correlation analysis of color parameters and chemical components of Chinese red wines from different growing regions[J].Food Science, 2013, 34(11):1-4.
[21] 唐柯, 倪高玉, 李记明, 等.辅色素对葡萄酒单体花色苷及颜色的影响[J].食品与发酵工业, 2019, 45(22):54-59.
TANG K, NI G Y, LI J M, et al.Effect of co-pigment on monomeric anthocyanin and color of wine[J].Food and Fermentation Industries, 2019, 45(22):54-59.
[22] DOMIZIO P, ROMANI C, LENCIONI L, et al.Outlining a future for non-Saccharomyces yeasts:Selection of putative spoilage wine strains to be used in association with Saccharomyces cerevisiae for grape juice fermentation[J].International Journal of Food Microbiology, 2011, 147(3):170-180.
[23] CAPOZZI V, BERBEGAL C, TUFARIELLO M, et al.Impact of co-inoculation of Saccharomyces cerevisiae, Hanseniaspora uvarum and Oenococcus oeni autochthonous strains in controlled multi starter grape must fermentations[J].LWT-Food Science and Technology, 2019, 109:241-249.
[24] CIANI M, BECO L, COMITINI F.Fermentation behavior and metabolic interactions of multistarter wine yeast fermentations[J].International Journal of Food Microbiology, 2006, 108(2):239-245.
[25] HU K, JIN G J, XU Y H, et al.Wine aroma response to different participation of selected Hanseniaspora uvarum in mixed fermentation with Saccharomyces cerevisiae[J].Food Research International, 2018, 108:119-127.
[26] BELY M, RINALDI A, DUBOURDIEU D.Influence of assimilable nitrogen on volatile acidity production by Saccharomyces cerevisiae during high sugar fermentation[J].Journal of Bioscience and Bioengineering, 2003, 96(6):507-512.
[27] PADILLA B, GIL J V, MANZANARES P, et al.Past and future of non-Saccharomyces yeasts:from spoilage microorganisms to biotechnological tools for improving wine aroma complexity[J].Frontiers in Microbiology, 2016, 7:411.
[28] MARTIN V, VALERA M, MEDINA K,et al.Oenological impact of the Hanseniaspora/Kloeckera yeast genus on wines-a review[J].Fermentation, 2018, 4:76.
[29] STYGER G, PRIOR B, BAUER F F.Wine flavor and aroma[J].Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 2011, 38(9):1145.
