良好菌种发酵葡萄酒优化条件的探讨

良好菌种发酵葡萄酒优化条件的探讨 生 物 学 杂 志. . 第 卷第 期 年 月 . : . /.. ?.. .优良菌种发酵葡萄酒优化条件的探讨 孙长花,于智勇 扬州职业大学生物与 工程学院,扬州 摘 要:以诱变耐低温果酒酵母菌种. 和产香酵母 . 为发酵菌株,进行了葡萄酒发酵条件优化的试验研 究。探讨了菌种生长温度、通氧量等因素,通过对菌种的生长情况和发酵醪液中总酯含量的变化分析,确定了自选 酵母酿制葡萄酒的最佳技术参数,并对优化条件下发酵得到的葡萄酒进行 / 分析。结果显示:. 和. 以: 的比例混合发酵,接种量 %,调节醪液 值为 . , ,添加量 / ,发酵温度 ?,主发酵 内 控制以 / 的摇床转速进行摇瓶发酵,并进行 每天. 供氧处理,后发酵 ,酿造出的葡萄酒品质较 佳,具有酒体丰盈,酒液澄清透亮,香气醇和的特征。成品酒香气成分共检测出醇类 种,酯类 种,酸类 种和少 量的醛类、酮类等成分。 关键词:果酒酵母;发酵性能; / 分析 中图分类号:. 文献标识码: 文章编号: ????. ? ,, , : .? .. , ?, / .. .: % .. ?, , /. ?, , , , ? .: ;; /葡萄酒是以葡萄汁为原料,在一定条件下经酵母 在产量、酒质和风味等方面存在明显区别 。葡萄酒 酵母在代谢过程中会产生醇类、酯类等物质,这些物质 部分或完全发酵所得的低度饮料酒。从物化角度看, 是构成葡萄酒滋气味的重要影响因素,直接影响酒香 葡萄酒可以定义为一种多组成分的透明溶液,主要成 气成分的形成 。研究表明,发酵过程中起主导作用 分包含水、酒精、甘油和有机酸,次要成分有芳香气味 的酵母菌株决定了葡萄酒中主要挥发性物质的组成和 和石碳酸复合物等 。葡萄酒含有抗癌作用的反式白 最终含量。酵母菌产生的发酵香气不同,使得酒具有 藜芦醇,具有很好的保健作用 。葡萄酒酵母是葡萄 酒品质的灵魂,对葡萄酒产量和香气、色泽、风格等感 不同的香气与滋味 。 利用现代生物技术选育优良酵母菌种和调控葡萄 官品质影响作用明显,不同菌种发酵生产出的葡萄酒, 收稿日期:一叭 一 ;修回日期: ? ? 基金项目:江苏省现代教育技术研究年度重点课题. . ;江苏省大学生实践创新训练项目 作者简介:孙长花一 ,女,江苏南京人,硕士研究生,讲师,从事食品营养与化学、食品加工技术的教学和研究工作,: .: 通讯作者:于智勇 一 ,男,江苏泰兴人,教授, ? : . 。生 物 学 杂 志. . 第 卷第 期 . 年 月 酒发酵条件已成为葡萄酒热门研究领域。通过改变培。 养环境,延长酵母的时序寿命,防止酿酒酵母细胞衰 . . 不同通氧量对发酵 品质的影响试验 老,保持酵母较高的发酵活力 。利用现代生物技术 主发酵期间,采用/ 、 / 和 种摇床转速进行摇瓶发酵,并且分别进行 、 、 、 改造酿酒酵母,可以在不改变酿酒酵母的原酿造特征 、 、 、 、 通氧处理,测定发酵醪液的总酯含 的条件下,赋予酿酒酵母新的酿造特性。利用混合酵 母发酵可以得到品质优良的葡萄酒产品。试验以诱变 量。 . ./ 分析条件 耐低温果酒酵母菌种. 、筛选出产香酵母. 色谱条件:进样口温度为?,柱温箱起始温度 为发酵菌株,进行了葡萄酒发酵条件优化的试验研究, 以期为工业化生产提供一定的参考依据。 ,保留时间 ,以 ?/ 升至 ?, 保留 ;载气为 ,恒流/ ;分流比 : 。 材料与方法 质谱条件:离子源温度?,接口温度?,电 . 材料、仪器设备 离方式 ,电离电压 ,检测器电压 . ,扫描 .. 菌种及来源 范围 ~/ ,扫描方式。. :天然筛选优良菌种;. :本实验室诱 结果与讨论 变菌种。 . 不同温度对白选酵母的发酵特性影响 .. 主要仪器和设备 在未改变酿酒酵母的酿造特征前提下,实验选育 气质联用仪; 一 出诱变耐低温果酒酵母菌种. 和筛选出的产香× . × . 色谱柱; 一 医用 酵母 . 具有耐低温发酵的特性。因此,研究重点 超净工作台; 氢火焰离子化检测器; 一 型 是确定自选酵母低温条件下的发酵性能。 可见分光光度计;柔性石英毛细管柱;? .. 产香酵母菌株 . 最适生长温度的确定 恒温回转式摇床培养箱。 试验是通过产香酵母在低温下发酵、产香来进行 . 试验方法 葡萄酒的酿制,适宜发酵温度点的选择是菌种发酵的 . . 不同温度对自选酵母的发酵特性影响试验 关键所在。通过对自选产香酵母菌株 . 在不同温 在未改变酿酒酵母的酿造特征前提下,实验选育 度下生长状况的观察,确定其生长的最适温度,结果见 出诱变耐低温果酒酵母菌种. 和筛选出的产香 图 。 酵母 . 具有耐低温发酵的特性。因此,研究重点 是对诱变耐低温果酒酵母菌种 . 、产香酵母 . . 的最适生长温度进行研究,并在此基础上确定 . . 混合菌种的发酵温度。. 将产香酵母菌株 . 按照 %的接种量分别接 .. 种于 的葡萄汁发酵液中,调节醪液 值为 . , ,添加量/ ,分别置于 ?、 ?、 ?、 卜一 一? 一? 卜~ ?/? ?和 ?温度下进行发酵,每天测定 值 ? ? ’ ?? 。 图 发酵温度对. 西种生长情况的影晌 将诱变耐低温果酒酵母菌种. 按照 %的. 接种量分别接种于 的葡萄汁发酵液中,调节醪 从图 可知,菌株 . 在 ?和 ?下,生长较 液 值为 . , ,添加量/ ,分别置于 %、 缓慢,增殖情况不明显,而在 ?、 ?和 ?下生长 【二、 %、和 ?温度下进行发酵,每天测定较好,生长到第 ,增殖情况已 很明显,到第 时均 值 入 。 出现明显的生长高峰,说明此时正是菌株生长的旺盛 根据已经进行的实验研究结果,将诱变耐低温酵 时期,而且也说明该菌种在 发酵早期占主要地位,在葡 母菌. 和产香酵母 . 以 : 的比例 此比 萄酒酿制过程中,具有起酵时间较早的特性。但第 例下,酒的产量、总酯含量均较高,感官品质较好 混 后在 %、 【 下进行生长的酵母数量发生剧烈的减 合, %的接种量接种于葡萄汁发酵液,调节醪液 值 少,这说明在 ?以上温度下生长的酵母出现的衰老 为 . , ,添加量/ ,分别置于 ?、 ?、 现象较为严重,这将影响菌株 . 在葡萄酒酿造期?、 ?和 ?温度下进行发酵,每天测定值 间的活力持续性,故选取 ~ 《 作为此酵母菌株生 物 学 杂 志. . 第 卷第 期 .年 月 的最适生长温度。 状况最好,第 即有明显生长增殖情况,说明在发酵 . . 诱变耐低温酵母菌. 最适生长温度的确 过程中起酵快,第 达到生长高峰。第 之后一直 定 表现出稳定的生长态势。说明两种菌株混合发酵时, 对诱变菌株. 在不同温度下生长状况的观 起酵早,菌种发酵活力持续时间长,发酵速度适中,易 察情况,如图 所示。 于控制。但是在低于 ?或高于时,混合菌种的 发酵性能明显下降。 . 一 般来说,果酒酵母较适宜的发酵温度为 ~ . 凸 .?,随着发酵温度的降低,发酵速度将减慢,并且如. 果温度过低,酵母的生长与繁殖将会被完全抑制,无法 . . 进行葡萄酒的酿制。而产香酵母具有适于低温发酵的 . 特点,在低温下发酵,能充分形成葡萄酒丰富的香气成 分,并且低温下,挥发性香气成分逸出少,保留率高 。 ? 一? 一 ?一? ~ ?? ? ~ ? 试验结果选取时充分考虑酵母在所确定的低温下,能 图 发酵温度对. 菌种生长情况的影响 够继续正常的生命活动,故最终选择发酵最适温度为 .。结合图 和图 总体 而言,产香酵母菌株 . 从冈 可以看出,菌株. 在 ?条件下,几 起酵时间较早,产香能力较强,能促进葡萄酒香气成分 乎不能生长。在 条件下,生长缓慢,到第 才达 的充分形成,提高酒的香气等感官品质;而. 生 到生长高峰,且增殖情况不明显。在 《 条件下,生 长能力和发酵能力较强,能提高酒的产量、色泽和风 长迅速,第 即出现生长高峰期,但是很快就进入衰 / 避躅 格。将 . 和. 这两种酵母进行混合发酵葡 老期。在 和条件下,生长情况较好,第 就 萄酒,发酵 ,可以互补不足,相得益彰,使得酿制葡 表现出明显的增殖现象,于第 达到生长的旺盛期, 萄酒的品质得到很大的改善。 从第开始生长速度逐渐变缓,表现出生长性状稳 . 通氧量对发酵品质的影响 定的特性,且在较低温度下发酵有利于香味物质的保 大多数酯类具有花或果香气,葡萄酒的香气质量 存,提高酒的香气品质。比较 ?和下菌株的生 在很大程度上取决于酯类的含量 。提高酒中酯类含 长情况, 时的生长情况较好一些,故选择 ?为 量的重要操作步骤是控制发酵过程中的供氧量 。试 此酵母菌株的最适生长温度。 验研究了葡萄酒在酿制过程中采用不同的通氧条件, . .. 、. 混合发酵最适生长温度的确定 对发酵醪液中总酯含量进行测定,结果见陶 。 两种优良菌种能否协调同步发酵,是决定发酵技 术参数的关键因素。根据已经进行的实验研究结果筛 选,将酵母菌. 和产香酵母. 以 : 的比 例混合 此比例下,酒的产量、总酯含量均较高,感官品 质较好 ,分别置于 个不同的温度下进行发酵,对其 生长状况的进行观察,结果如图 所示。 , . 时间/ 吕. ? . 一 /一???一 /?.一 / .. 图 通氧条件对发酵醪液中总酯含量的影响. / ? ? ‘ ? ? ?一? ? ‘? ?一? ? ? ? ? 一 从图 可知,在摇瓶发酵期间,摇床转速 /~?? 时,发酵醪液中总酯含量明显高于/ 和 / 图 发酵温度对 . 、. 混合菌种生长情况的影响 .时发酵醪液中的总酯含 量。还可以看出,通氧 时,发酵醪液中总酯含量最高。这是因为通氧过多或 由冈 可知,酵母菌株 . 和. 混合发酵 过少对酵母的产香都是不利的。葡萄酒发酵的主发酵 时表现出良好的生长协调性,且在 ?~ %时生长生 物 学 杂 志 . 第 卷第 期 . 年 月 阶段,进行的是好氧发酵。通氧时间短,供氧量少,不 次,苯乙醇的含量较多, 占总面积的 . %; 一甲基 利于菌体生长增殖,并且会使醇类等厌氧产物增多,必 丙醇含量排第三,占 总面积的 . %。 一甲基丁醇、 要的有机酸类减少,这样会导致酯的产生量相对减小。 苯乙醇和 一甲基丙醇这 种物质占醇类物质的 而通氧时间过长,供氧量过多,会加强氧化作用,更多. %,是自选酵母酿制的葡萄酒中主要的香气成分。 的中间代谢产物进入三羧酸循环,被氧化分解,最终的 并且 一甲基丁醇和 一甲基丙醇的香气特征是具有 青草、植物香气,苯乙醇则是具有令人愉快的玫瑰香 产物中酯的含量大大减少。因此,试验确定葡萄酒主 气,这些香气成分使得自酿葡萄酒的香气醇和、酒体丰 发酵的 时间内,供氧条件为以/ 的摇床转 盈 速,通氧每天通氧 .,发酵醪液中总酯含量较 表 自选酵母发酵葡萄酒香气成分 / 分析结果 高,葡萄酒的香气醇和、芬芳,感官品质较佳。/. 葡萄酒香气成分 / 测定 粕 为了对自选优良菌种的优良发酵葡萄酒特性进行 / 成 分 分子式 分子量 时 验证,对优化条件下发酵得到成品葡萄酒,即采用诱变 筛选耐低温果酒酵母. 和自然界筛选的产香酵 母. 进行 : 比例的混合发酵,接种量 %,调节 醪液 值为 . , ,添加量 / ,发酵温度 《 , 主发酵 内控制以/ 的摇床转速进行摇瓶发 酵,并进行 供氧处理,后发酵 得到的成品葡萄 酒香气成分 / 分析总离子流图见图 。经计算 机谱库检索与 相匹配分 析,检出的香气成分如表 所示。 \、... .? 柏】 图 自选酵母发酵葡萄酒香气成分 / 总离子流图 / 南图 和表 可知,自选酵母优化条件下发酵得 到的成品葡萄酒香气成分的色谱图鉴定出 种物质, 按峰面积计算其含量占挥发性成分的 . %。其中 醇类有 种,酯类有 种,酸类有 种,此外还含有少 量的醛类和酮类等。 酯类物质特有的类似水果香味,使得葡萄酒具有 醇类物质对葡萄酒的品质和风味影响作用明显, 特殊香气,可以显著提高葡萄酒的香气和品质。酯类 是形成葡萄酒浓郁发酵香气的主要物质,适量的高级 物质主要来自于酵母发酵的产物 。从表 可知,葡 醇会使酒的香气更为复杂、醇和,提高葡萄酒的香气品 萄酒样中共检测出 种酯类物质,占总面积的 质,增加酒体的协调性 。葡萄酒中的高级醇主要来. %,主要是 一羟基丙酸 乙酯、丁二酸二乙酯和乙 自于酵母在酒精发酵过程中产生的副产物,通过酵母 酸乙酯,这些具有水果香气的酯类物质的存在,使自酿 的葡萄糖代谢或氨基酸代谢等途径生成? 。从表 葡萄酒的香气芬芳浓郁、风味协调。 可知,葡萄酒样中共检测出 种高级醇类物质,占总面 酸类物质在一定程度上影响葡萄酒的感官品质, 积的 . %,它们是葡萄酒香气形成的主体成分。其 适宜的含酸量能使葡萄酒的口感和滋味更加协调,使 中, 一甲基丁醇的含量最高,占总面积的 . %;其 葡萄酒带有新鲜的水果香,同时,酸类物质还有利于形