不同酒类酒球菌苹果酸-乳酸发酵对葡萄酒中氨基酸的影响

第3卷第4期 2003年12月 中国食品学报 JournalofChineseInstituteofFoodSconceandTechnok“gy V013 No4 Det；200 3 不同酒类酒球菌苹果酸一乳酸发酵对葡萄酒中氨基酸的影响 王华‘刘 芳2李 华1 (1西北农林科技大学葡萄酒学院 杨凌712100 2北京理工是学生命科学与技术学院 北京100081) 摘要不同酒类酒球菌茵株完成MLF后，葡萄酒中氨基酸均发生显著变化：种类增多，诸多氨基酸含量提高。 SD一2a发酵酒样中的丙氨酸和谷氨酸、SD—lb发酵酒样中甘氨酸、丝氨酸和脯氨酸、SD一2h酒样中谷氨酸、 甘氧酸、丝氨酸、脯氨酸含量明显增加；含量呈极显著增加的氨基酸为：在SD一2h发酵酒样中的丙氨酸、在 SD一1b发酵酒样中的丙氨酸、缬氨酸和瓮氨酸；对照菌株31DH发酵酒样中各种氨基酸的增减没有迭到显著 水平。葡萄酒学院分离筛选的3个菌株发酵酒样中的精氨酸含量增加，而对照菌株31DH则有所降低。因此， 3个菌株代谢特性良好，在葡萄酒中不会导致致癌物质——氨基甲酸乙酯的前体物脲、瓜氨酸等的过多合成。 鉴于各种氨基酸独特的生化和生理特性，3株酒类酒球茵菌株完成MLF后，氨基酸种类、含量的增加可以提 高葡萄酒的营养价值和保健功能。 关键词 酒类酒球茸 苹果酸一乳酸发酵氨基酸葡萄酒 文章编号1009—7848(2003)04—0051-05 苹果酸一乳酸发酵(malolacticfermentation， MLF)是葡萄酒生产中一种主要的生物降酸方 法，是酿造优质干红葡萄酒必须进行的工艺“}。 这一发酵过程可使葡萄酒达到理想的酸度平衡， 使其成分组成发生改变，风味复杂性提高，葡萄 酒的整体质量得到改善和提高。 氨基酸作为营养、增味成分，对葡萄酒的质 量起着相当重要的作用。不同的酒类酒球菌具有 不同的氨基酸代谢特性，从而完成MLF后对葡 萄酒的感官品质会产牛不同的影响。近年来，为 了防止一种致癌物质——氨基甲酸乙酯(ethyl carbamate，EC)在葡萄酒中的过量生成，MLF 中酒类酒球菌的精氨酸代谢也开始作为优良菌种 筛选与应用的一个重要指标和依据[21。本文以商 、№化菌株31DH作对照，对葡萄酒学院分离筛选 的3个酒类酒球菌菌株MLF对葡萄酒中氨基酸 的影响进行了研究。 收稿日期 基金项目 作者简介 2003—07一15 陕西杨凌农业高新技术示范区科研专项基金 (2000KG—A07) 王华，女，1959年出生，教授 1材料和方法 1．1材料 酒类酒球菌菌株：SD一2a、SD一1b、SD一2h． 由西北农林科技大学葡萄酒学院分离筛选。 对照菌株：31DH，为商品化菌株。 供试葡萄品种：赤霞珠(cabernetsauvi— gnon)。 1．2干红葡萄酒工艺流程 原料分选一除梗(>70％)。一破碎(< 30％)一人罐一加S02(50mg／L)、果胶酶 (30mg／L)、活性T酵母，浸渍发酵(20-28℃) 一分离、压榨一酒精发酵(18～20℃)一分装 一分别接种4个乳酸菌菌株一MLF(18+20。C) 一3次重复。 1．3酒类酒球菌预培养 菌株的驯化和扩大培养：分别采用改良型 ATB培养基驯化法和葡萄汁液体培养基法【3】。 1．4分析方法 游离氨基酸：121MB型氨基酸分析仪测定， 由西北农林科技大学实验中心检测分析。 MLF监测：纸层析法18I。 万方数据 52 中国食品学报 2003年第4期 2结果与分析 2．1 组氨酸含量的变化 表1 不同菌株MLF酒样组氨酸含量比较 Tablel Comparisonofhistidinecontentsinwines afterMLFbydifferentstrains 由表l可知，各菌株发酵酒样的组氨酸含量 SD一2h>SD一2a>原酒>SD—lb>31DH，即接种SD一 2h、SD一2a进行MLF使酒中组氨酸含量有所增 加，SD一1b和31DH发酵酒样中组氨酸含量有所 降低，其中以对照菌株31DH降解组氨酸最多。 2．2几种必需氨基酸的变化 2．2．1亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苏 氨酸从葡萄酒原酒中测出14种常见的氨基酸， 其中有6种是必需氨基酸；而经过MLF后的酒 样中测出17种氨基酸(在仪器分析范围之内)， 含7种人体必需氨基酸。SD一2h发酵酒样中苏氨 酸、蛋氨酸含量分别比对照菌株31DtI高出3．3、 416倍；SD一2a酒样中苏氨酸、蛋氨酸含量分别 比对照菌株31DH高17倍和205倍；SD一2h、 SD一2a发酵酒样赖氨酸含量分别高于对照菌株 2．37和2．91倍；SD—lb发酵酒样中苏氨酸、赖 氨酸含量要高于31DIt(见表2)。由此可见，所 筛选的3个菌株完成MLF以后，均使酒中氨基 酸种类增多，儿种人体必需氨基酸含量提高。 2．2．2丙氨酸、缬氨酸从表3町以看出，经过 MI．F以后，酒样中丙氨酸、缬氨酸含量均有不同 程度的提高。其中，SD—lb、SD一2h的丙氨酸含 量极显著高于对照菌株31DH发酵酒样，SD一2a 与31DH差异不显著。缬氨酸含量，SD一2h、 SD一2a与对照菌株发酵酒样含量相当，SD一1b则 极明显地高于对照。 表2不同菌株MLF酒样亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苏氢酸含量比较 Table2 Comparisonofleucine，isoleucine，lysine，methionineandthreoninecontents inwinesafterMLFbydifferentstrains 表3不同菌株MLF酒样丙氨酸、缬氨酸含量比较 Table3 Comparison0falanineandvalinecontentsinwinesafterMLFbydifferentstrains 万方数据 第3卷第4期 不同酒类酒球菌苹果酸一乳酸发酵对葡萄酒中氨基酸的影响 2．3苯丙氨酸、酪氨酸含量的变化 由表4可知，各个菌株苹果酸一乳酸发酵洒 样中苯丙氨酸、酪氨酸含量都有增加。其中， SD一2a、SD—lb与对照菌株31DH发酵酒样中苯 丙氨酸的含量较多，SD一1b和31DH酒样中酪氨 酸含量也相对较高，而在原酒中这两种氨基酸含 量甚微，在检测水平之下。 2．4胱氨酸、天冬氨酸含量的变化 从表5可以看出，不同菌株MLF酒样中天 冬氨酸、胱氨酸都有所增加，其中筛选的3个菌 株增加天冬氨酸的量均高于对照菌株31DH。 2．5谷氨酸、脯氨酸含量的变化 研究结果表明，3个酒类酒球菌菌株进行 MLF以后，使酒中谷氨酸及脯氨酸含量显著提 高，而对照菌株31DH发酵酒样与原酒相比，没 有明星差异(见表6)。有研究报道，脯氨酸、谷 氨酸属于葡萄酒中的主要氨基酸，含量一般在 0～3400mg／L和1—390mg／L左右”I。本实验测试 结果与此相一致，酒样中脯氨酸含量高达 1368．7mg／L，远远高于其它氨基酸含量，因此是 赤霞珠干红葡萄酒新酒中最主要的氨基酸。 表4不同菌株MLF酒样苯丙氨酸、酪氨酸含量比较 Table4 ComparisonofphenylManine，tyrosinecontentsinwinesafterMLFbydifferentstrains 表5不同菌株MLF酒样胱氨酸、天冬氨酸含量比较 Table5 ComparisonofCystineandAspartieacidcontentsinwinesafterMLFbydifferentstrains 表6不同菌株MLF酒样谷氨酸、脯氨酸含量的比较 Table6 ComparisonofglutamicacidandprolinecontentsinwinesafterMLFbydifferentstrains 2．6甘氨酸、丝氨酸含量的变化 丝氨酸味甜、有特殊风味，甘氨酸有特殊滋 味和酸味，味觉阈值0．13％，在食品工业上还被 用作增味剂改善各种食品的风味，如一些葡萄酒 中需添加0．4％，威士忌酒中添加0．2％，香槟酒 中添加1．0％[唧。本研究测试结果表明，SD—lb、 SD一2hMLF酒样中甘氨酸、丝氨酸含量明显高 于对照，SD一2a发酵酒样中甘氨酸、丝氨酸含量 也高于对照，而对照菌株31DH发酵酒样中这两 种氨基酸含量与原酒相比则没有什么差异(见 表7)。 27精氨酸代谢 研究结果表明(见表8)，筛选的3株酒类 酒球菌完成MLF以后，均使酒中的精氨酸含量 有所增加，而对照菌株31DH则使酒中精氨酸含 量降低。另由差异显著性分析表明，在精氨酸降 万方数据 中国食品学报 2003年第4期 衰7不同菌株MLF酒样甘氨酸、丝氨酸含量的比较 Table7 ComparisonofglycineandserinecontentsinwinesafterMLFbydifferentstrains 解代谢方面，3个筛选菌株与对照菌株31DH之 间没有明显差异。 3讨论 3．1组氨酸代谢 MLF过程中，由于酒类酒球菌的生长代谢， 会使酒中的氨基酸含量发生显著变化。一些氨基 酸在酒类酒球菌相关酶的作用下发生脱羧反应， 可生成相应的胺类化合物。如组氨酸在组氨酸脱 羧酶的作用F町生成组胺。据报道，酒类酒球菌 9204的组氨酸脱羧酶(histidinedecarboxylase， HDC)已被纯化、克隆和基凶测序[41。组胺为非 风味性物质，在葡萄酒中普遍存在。组胺的产 牛，除r与细菌生长速率、酒度、pH、酿酒丁艺 有关外，也与前体物数量、菌株酿酒特性有关。 组氨酸在人体内合成较慢，是婴幼儿的必需 氨基酸，并且其具有独特风味，还可作为香料起 到改善食品风味的作用”,61。研究结果表明，所选 菌株SD一2h、SD一2a具有较低的HDC活性。 32精氨酸代谢 不同的苹果酸一乳酸菌其发酵特性不同，对 精氨酸的代谢也有很大差异9I。Orduna等研究报 道，葡萄酒中的一些酒类酒球菌进行精氨酸代 谢，可以产生脲、瓜氨酸等化合物，而这砦物质 可以通过多种途径生成氨基甲酸乙酯(EC)，即 一种致癌物质。不同菌株EC生成量差异很大㈣。 近年来，EC的代谢合成开始作为优良菌种筛选 与应用的一个重要指标和依据”ol。本研究利用的 3株酒类酒球菌完成MLF以后，酒中的精氨酸含 量并未降低，因此，其代谢特性良好，并不会导 致EC的大量合成。 3．3必需氨基酸代谢 目前，已发现的氨基酸有175种以上，但人 体中必需的氨基酸只有8种，包括亮氨酸、异亮 氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、丙氨酸、苏氨酸、色氨 酸和缬氨酸。这些氨基酸各具独特的生理生化功 能，如L一内氨酸具有特殊甜味，甜度为蔗糖的 70％、为甘氨酸的1．6倍，属最甜的氨基酸，并 能增强甜感醇厚度、改进酸感调味效果、缓和涩 味、苦味、辛辣味，对有机酸的酸味和甜味剂的 不愉快风味具有矫正和增质作用；而缬氨酸在营 养、生理功效方面具有不可替代的作，}1，如缺乏时 可引起神经障碍、停止发育、贫血症状等等17]。本 研究所用的3个菌株完成MLF以后，均使酒中 氨基酸种类增多，几种人体必需氨基酸含量提 高。这对提高葡萄酒的营养价值、改善葡萄酒的 感官风味、提高葡萄酒的整体质量，无疑是十分 有益的。 万方数据 第3卷第4期 不同酒类酒球菌苹果酸一乳酸发酵对葡萄酒中氨基酸的影响 55 参考文献 1．李华现代葡萄酒工艺学『M1．西安：陕西人民出版社，2001 2．陆健酒精饮料中的氨基甲酸乙酯【J]江苏食品与发酵，1994(3)：27—29 3．王华，张春晖乳酸菌在葡萄酒酿造中的应用『J1．西北农林科技大学学报，1996，24(6)：92—96 4．CotonE，RonanGC，LonvaudFunelA．HistidineearboxylaseofLeucocostocoen089204：purification，kineticprop— erties，andcloningandnucleotidesequenceofthehdcgeneI：J_|JApplMicrobiol，1998，84(2)：143—151 5．朱宝镛主编．葡萄酒工业手册北京：中国轻T业出版社，1999 6．凌关庭主编．天然食品添加剂手册北京：化学工业出版社，2000 7．袁惠新，陆振曦，吕季章编著食品保藏与加工技术『M1北京：化学工业出版社，2001 8．李华葡萄洒酿造与质量控制『M1陕西杨凌：天则出版社，1990 9．LiuS Q，PfitehardG G，HardmanMJ，etal Occurrenceofargininedeiminasepathwayenzynlesinarginine catabolismbywinelacticacidbacteriaApplEnvironMicrobi01．1995，61(1)：310一316 10OrdunaRMde．“uSQ．PatchettML．eta1．Ethylcm'banmteprecursoreitmllineformationfromargininedegra— dationbymalolacticwinelacticacidbacteriaFEMSMierobiolLett．2000．183(1)：31—35 EffectofMaiolacticFermentation ollAmino byDifferentOenoeoccnsOeaiStrains AcidsinWine WangHualLiuFan92LiHual (7CollegeofEnology,NorthwestSci—TechUniversityofAgricultureandForestry, Yangling712100 2CollegeofLifeScienceandTechnology，BeijinglmituteofTechnology, Beijing100081) AbstractThechangesofaminoacidsweremarkedin wineaftermalolacticferrnentationbydifferentoenococcus oenlstrains：thevarietyandtheconcentrationofaminoacidshadincreasedTheaminoacidsincreasedobviouslyinclud— ed：prolineandglutamicacidofwinefromSD一2a，glyein，serineandprolineofwinefromSD—lb，glutamieacid，glycine， serineandprolineofwinefromSD一2h．whilealanine．valinandglutamicacidofwinefromSD1bandalanineofwine fromSD一2hhadincreasedwithextremelyapparent，nloreover，otheraminoacidsalsohadcertainaugmentation．However， thejncreaseandreductionofaminoacidsfromthecontroj31DHhadn3reachtotheobviouslevel．Theconcentrationof argininefromthethreestrainsandthecontrol31DHincreasedandreducedrespectively．Therefore．山echaracteristicof threestrainsonargininemetabolismwereexcellent，theycouldn'tinducetheovermuchsynthesisofcitrulline，ctc，which wereprecursorsofthecarcinogenicethylcarhamate．Duetotheparticularbiochemicalandphysiologicalpropertiesofvat— iousaminoacids．the,increaseofvarietyandconcentrationofaminoacidsafterMLFbythreeOenococcusoenistrains couldimprovethenutritionalvalueandsanitarianfunetionindeed KeywordsOenococcusoeniMalolacticfermentationAminoacidsWine 万方数据 不同酒类酒球菌苹果酸-乳酸发酵对葡萄酒中氨基酸的影响 作者： 王华， 刘芳， 李华， Wang Hua， Liu Fang， Li Hua 作者单位： 王华,李华,Wang Hua,Li Hua(西北农林科技大学葡萄酒学院,杨凌,712100)， 刘芳,Liu Fang(北京理工大学生命科学与技术学院,北京,100081) 刊名： 中国食品学报 英文刊名： JOURNAL OF CHINESE INSTITUTE OF FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2003,3(4) 被引用次数： 3次 参考文献(10条) 1.王华;张春晖 乳酸菌在葡萄酒酿造中的应用[期刊论文]-西北农林科技大学学报（自然科学版） 1996(06) 2.陆健 酒精饮料中的氨基甲酸乙酯 1994(03) 3.李华 现代葡萄酒工艺学 2001 4.Orduna R M de;Liu S Q;Patchett M L Ethyl carbamate precursor citrulline formation from arginine degradation by malolactic wine lactic acid bacteria[外文期刊] 2000(01) 5.Liu S Q;Pritchard G G;Hardman M J Occurrence of arginine deiminase pathway enzymes in arginine catabolism by wine lactic acid bacteria[外文期刊] 1995(01) 6.李华 葡萄酒酿造与质量控制 1990 7.袁惠新;陆振曦;吕季章 食品保藏与加工技术 2001 8.凌关庭 天然食品添加剂手册 2000 9.朱宝镛 葡萄酒工业手册 1999 10.Coton E;Rollan G C;Lonvaud Funel A Histidine carboxylase of Leucocostoc oenos 9204:purification,kinetic properties,and cloning and nucleotide 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