蘋果酸乳酸菌在葡萄酒中的應(yīng)用

蘋果酸乳酸菌在葡萄酒中的應(yīng)用

葡萄酒是許多生化轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品。發(fā)酵后，細菌發(fā)酵可以得到葡萄酒理想的平衡和復雜的口感。這一過程被稱為蘋果酸-次醇發(fā)酵。進行該發(fā)酵最主要的是明串珠菌,其次也有乳桿菌和足球菌。蘋-乳發(fā)酵有兩方面的作用:一是葡萄酒中乳酸菌生長和相關(guān)的風味變化,二是乳酸菌利用蘋果酸進行生化反應(yīng)。典型的蘋-乳發(fā)酵緊接著酵母菌的酒精發(fā)酵之后由從葡萄及周圍環(huán)境進入到酒中的乳酸菌進行。乳酸菌利用蘋果酸作為能源將它轉(zhuǎn)化成乳酸和二氧化碳,也可以利用糖和其它的有機酸、氨基酸和含磷化合物。研究表明,當葡萄酒利用明串珠菌進行蘋乳發(fā)酵時,能夠得到最好的香味,一些足球菌株系可以產(chǎn)生大量的多糖使葡萄酒變得粘稠,一些乳桿菌可能會產(chǎn)生異味(例鼠味)及增加生物胺。目前,美國、澳大利亞、法國及其它一些國家已選擇出具有良好生長和香味特征的明串珠菌株系,并且制作成商品化的引子培養(yǎng)物,可以在酒精發(fā)酵之后直接接種到葡萄酒中,也可以在調(diào)整的葡萄酒或酒/水/汁介質(zhì)中被激活后接入。引子培養(yǎng)物的使用,可以控制葡萄酒的內(nèi)源微生物,避免產(chǎn)生不理想的代謝物。在美國,約有70%的酒廠在酒中使用引子培養(yǎng)物。乳酸菌將蘋果酸轉(zhuǎn)化為乳酸的反應(yīng)中,細胞膜產(chǎn)生能量梯度,這種梯度以ATP形式轉(zhuǎn)換,用于整個細胞膜運輸過程所需要的能量。這種強的蘋果酸轉(zhuǎn)換為弱的乳酸,降低了葡萄酒的酸度,增加了pH值,產(chǎn)生了一些CO2。這些現(xiàn)象可以通過在進行蘋果酸-乳酸發(fā)酵的葡萄酒表面形成泡環(huán)而觀察到。CO2在以后的分離時失去,在這一轉(zhuǎn)換過程中,沒有形成其它的香味活性物質(zhì)。1蘋乳發(fā)酵的作用1.1不銹鋼罐中比例蘋-乳發(fā)酵之后的葡萄酒顏色強度(D420+520+520)降低(在不銹鋼罐中比在木桶中低),色調(diào)改變(低的D520比例)。蘋-乳發(fā)酵中由于發(fā)生單寧-花色苷的縮合作用而使色素穩(wěn)定,另外也有助于單寧-花色苷的聚合作用。1.2蘋-乳發(fā)酵對總酚含量和多糖含量的影響蘋-乳發(fā)酵由于改變雙羧蘋果酸為單羧乳酸而起到降酸作用。它降低滴定酸度,增加pH,降低澀度(明膠指數(shù))。在罐中的蘋-乳發(fā)酵可以降低總酚含量(D280),而在木桶中進行的蘋乳發(fā)酵由于沒食子單寧的浸漬而增加了總酚含量;蘋-乳發(fā)酵可以增加單寧縮合度,增強單寧的膠體化過程,軟化口感。另外,蘋-乳發(fā)酵可以增加多糖及可能的氨基酸和核酸,但甘油含量并不會變化,除非有桿菌和足球菌引起的腐敗。醋酸濃度增加(0.2~0.3g/l)及形成乳酸酯,它們并沒有多少感官作用。1.3蘋-乳菌中的雙乙酰發(fā)酵乳在蘋乳發(fā)酵過程中,植物香氣降低。果香味顯露并增強,葡萄酒變得更具果香(葡萄酒的果味變得更明顯)。研究發(fā)現(xiàn),在霞多麗葡萄酒中,蘋-乳發(fā)酵使大馬士酮含量增加,明串珠菌有葡萄糖甙酶和半乳糖甙酶活性。一些細菌能產(chǎn)生強烈的奶酪、酵母、汗臭、橡木香氣,會掩蓋葡萄酒的果香味。蘋-乳菌產(chǎn)生的主要香氣之一是雙乙酰(奶酪香氣),雙乙酰的量可以通過選擇細菌來控制,如果讓細菌與葡萄酒接觸數(shù)月,它能降低一定的量。蘋-乳發(fā)酵的中期或結(jié)束,乳酸菌可以產(chǎn)生大量控制風味的雙乙酰,但所有的乳酸菌可以將雙乙酰轉(zhuǎn)變?yōu)橐遗家?乙偶姻在葡萄酒的濃度下是無味的,一旦雙乙酰濃度被降低到理想的水平,葡萄酒就應(yīng)該被凈化(分離、過濾)、硫化、不應(yīng)再讓微生物存在。如果葡萄酒中的雙乙酰在酒精發(fā)酵或蘋-乳發(fā)酵之后含量過高,可以加入新鮮的酵母培養(yǎng)物,酵母可以誘導雙乙酰到乙偶姻。但目前仍不清楚蘋乳發(fā)酵過程中產(chǎn)生的酵母味、汗臭味、乳酸(或泡菜)味、橡木香氣的化學特性。2蘋果酸-次醇發(fā)酵與葡萄酒質(zhì)量2.1蘋-乳發(fā)酵的葡萄酒紅葡萄酒在帶皮發(fā)酵的紅葡萄酒中,通過蘋果酸-乳酸發(fā)酵調(diào)整風味是相當重要的。否則,這些葡萄酒則具有強烈的植物、青香氣味。碳浸漬和熱處理法生產(chǎn)的葡萄酒不需要蘋-乳發(fā)酵。白葡萄酒蘋-乳發(fā)酵給予霞多麗、賽美容、灰比諾、長相思、沙斯拉等白葡萄酒完整的酒體和諸多口感(結(jié)構(gòu)和長的后味)。果香型葡萄酒高酸、果香型葡萄酒得益于蘋-乳發(fā)酵,低酸葡萄酒不需要太多的糖去平衡酸,這樣給予了葡萄酒更好的結(jié)構(gòu)。起泡葡萄酒蘋-乳發(fā)酵降低了基酒的酸度,給予其柔和、優(yōu)良的結(jié)構(gòu)及長的后味,并增加了一些典型的酵母味、蒸煮味、堅果味和橡木香氣。2.2微生物活性的提高——葡萄和酵母的風味前驅(qū)物。——所用的細菌類型(株系)?！鹉炯叭萜鳌！O-乳發(fā)酵之后微生物的活性。釀造過程中,通常先釀造純粹品種香的單品種葡萄酒,然后與來源于不同成熟度果實(不同的果香味)的酒勾兌以增加其復雜性。使用不同酵母培養(yǎng)物,帶酵母酒腳陳釀,用不同引子培養(yǎng)物進行蘋乳發(fā)酵,各種橡木處理,瓶貯等均能增加與改善風味。2.3培養(yǎng)物的風味特征主要決定于蘋-乳酸之后讓何種微生物在葡萄酒中生長,已經(jīng)觀察到單個蘋乳菌引子培養(yǎng)物的風味特征可以持續(xù)1~3年。這些明顯的風味保持取決于陳釀風味的形成速率、橡木風味的增加速率及主要果味的消失速率。蘋-乳發(fā)酵完成之后葡萄酒中(葡萄酒的風味)應(yīng)該通過加入SO2和過濾來凈化。2.4蘋-乳發(fā)酵中的乳酸菌和酵母——完整未破碎的、未感染大量的腐敗酵母與細菌、無霉菌味的果實?！己玫木茝S環(huán)境以降低潛在的腐敗微生物感染?！猄O2的使用與過濾?！樗峋优囵B(yǎng)物的使用。進行蘋乳發(fā)酵后的風味差異是由不同乳酸菌引起的:足球菌與乳桿菌會產(chǎn)生不愉快的苦味、霉味及粘稠感,而明串珠菌則產(chǎn)生理想的香味變化。在所有的蘋果酸被降解之后乳酸菌的生長并不會停止,其它的乳酸菌和酵母菌也能繼續(xù)生長并改變香味。在自發(fā)的蘋-乳發(fā)酵過程中,許多明串珠菌可以生長,不同的明串珠菌有不同的香味作用,蘋-乳發(fā)酵的香味可以通過與酵母代謝作用的互作而調(diào)整。酒精發(fā)酵中或之后發(fā)生的蘋-乳發(fā)酵可以產(chǎn)生不同的風味。在橡木桶中進行的蘋乳發(fā)酵產(chǎn)生的香氣特征不同于在不銹鋼罐中發(fā)酵產(chǎn)生的香味特征。3蘋乳發(fā)酵與進口培養(yǎng)基3.1葡萄酒蘋乳菌的生長特性葡萄酒中的蘋-乳發(fā)酵菌屬于3個屬:明串珠菌、足球菌、乳桿菌。其中,明串珠菌最適宜于低pH值和酒精,并且不產(chǎn)生異味,幾乎所有的葡萄酒蘋乳菌引子培養(yǎng)物均為明串珠菌的株系。足球菌屬的株系,通常與具高pH值的腐敗葡萄酒相關(guān),并可以產(chǎn)生生物胺。胚芽乳桿菌與短桿菌的一些種的株系也可以忍受低pH的酒精,其實驗性的引子培養(yǎng)物已取得良好的成功,但此時并沒有被商業(yè)化使用。乳桿菌可以忍受相當?shù)偷膒H值,但對酒精非常敏感,必須用在葡萄汁中,酒精含量超過4%之前。3.2蘋果酸乳酸發(fā)酵的發(fā)酵大多數(shù)情況下,酒精發(fā)酵結(jié)束之后,如果葡萄酒的條件適宜乳酸菌的生長,蘋果酸乳酸發(fā)酵可以自發(fā)進行。但是,自發(fā)的蘋果酸乳酸發(fā)酵是難以預(yù)測的,往往在長期的延遲之后,才能發(fā)生,這種延遲對葡萄酒釀造者而言,是相當昂貴的,它增加了腐敗菌進行蘋果酸-乳酸發(fā)酵同時產(chǎn)生異香與異味的可能性。這種危險在允許葡萄酒中細菌生長的情況下會增加:溫暖的氣溫、很低的SO2、適宜的pH值,非常有利于微生物腐敗。調(diào)查發(fā)現(xiàn),僅有一半未接種葡萄酒在一個月后進行蘋果酸-乳酸發(fā)酵(FURGELSANGZOECKLEIN,1993)。為了控制蘋-乳發(fā)酵,已經(jīng)產(chǎn)生了一些選擇細菌株系的引子培養(yǎng)物,培養(yǎng)物的使用能夠保證蘋乳發(fā)酵按時完成,通過選擇株系形成的副產(chǎn)物量和類型來控制發(fā)酵的質(zhì)量。引子培養(yǎng)物的成功與否主要取決于接種入葡萄酒中細菌的活力及其活性。其質(zhì)量依賴于選擇株系的質(zhì)量及準備引子培養(yǎng)基的條件。葡萄酒的成分、溫度、酒廠培養(yǎng)基樣品,接種時間因素都影響蘋果酸乳酸菌的活性。用不同培養(yǎng)基接種葡萄酒,通過簡單比較蘋-乳酸的長短來評價引子物的可靠性是不可靠的。在美國,大多數(shù)的紅葡萄酒中使用商品化的明串珠菌引子培養(yǎng)物,其在白葡萄酒中的使用主要靠葡萄酒類型來確定,常見的是木桶發(fā)酵的布根地類型的霞多麗葡萄酒中。有趣的是,大多數(shù)葡萄酒(在溫暖的氣候條件下)在發(fā)酵前加酸,然后再進行蘋-乳發(fā)酵,表明用蘋果酸乳酸發(fā)酵改變風味(復雜性和類型)比降酸更重要;如果調(diào)整酸度是一個目的話,那么對紅葡萄酒而言,間接的意圖是蘋乳發(fā)酵使葡萄酒免受微生物的進一步敗壞。3.3引用水生植物樣品的類型3.3.1培養(yǎng)物的制備小容量的液體培養(yǎng)物的優(yōu)點是新鮮準備,具高度的生活力與活性,缺點是為了接種大量的葡萄酒必須制作二級培養(yǎng)物,構(gòu)建所需體積的引子培養(yǎng)物所需要的時間難于預(yù)測,因為,當改變介質(zhì)成分和溫度時,生長時間將變化。制作培養(yǎng)基時,必須細心控制,以保證它不會被其它的細菌和酵母菌污染。而且,液體培養(yǎng)物在轉(zhuǎn)移到新鮮介質(zhì)之前只可以在冰箱中貯藏兩周。3.3.2培養(yǎng)方子量的影響大多數(shù)引子培養(yǎng)物制作成凍干形式使用,便于大量購買,迅速構(gòu)建需要的引子量。貯藏、封閉或冷凍,一年里不會失去活性。一些凍干培養(yǎng)物可以直接加到酒中而不需要水合或再活化。這些培養(yǎng)物,不能在一些葡萄酒中活動(很低的pH值、高酒精、營養(yǎng)缺失)。3.3.3細菌溶解和冷凍深凍是保存細菌的最好方式,應(yīng)該在-20℃,最好在-80℃,細菌必須保持冷凍,一旦溶解,應(yīng)該被重新活化和使用,不應(yīng)該被再凍。凍的培養(yǎng)物提前幾天被訂購,當?shù)骄茝S時,應(yīng)該準備轉(zhuǎn)移到再活化的介質(zhì)上。3.3.4使用多菌株越多引引人入培養(yǎng)物時,各菌株對菌株子包含許多蘋乳細菌的引子培養(yǎng)物具有一定的優(yōu)勢,因為它具有使某一菌株與葡萄酒特定的營養(yǎng)條件相比的機會,且能夠摧毀單菌株引子培養(yǎng)物中細菌病毒的干擾,不斷增長其保護能力。實際上,在使用多菌株引子培養(yǎng)物時,每一個引子介質(zhì)和葡萄酒將選擇一種控制性菌株,培養(yǎng)物必然包括單個菌株,這一菌株不會與其它菌株競爭。由于葡萄酒在如何很好的支持單個細菌生長時變化很大,也由于其中一些包含細菌病毒,最好用帶有不同株系的2~3個引子培養(yǎng)物開始。一旦某一菌株運轉(zhuǎn)很好,載有這些細菌的葡萄酒可用于接種其它的葡萄酒,這樣就可以評價某一典型培養(yǎng)基具有的風味特點。3.4采用蘋果發(fā)酵指數(shù)3.4.1蘋乳發(fā)酵中的權(quán)利義務(wù)在使用不銹鋼的現(xiàn)代酒窖中,在良好的衛(wèi)生條件下生產(chǎn)的葡萄酒包含很少能啟動蘋乳發(fā)酵的乳酸菌≤104CFU/ml。而且,可以摧毀乳酸菌的細菌病毒在葡萄酒中也會嚴重延誤或完全抑制蘋乳發(fā)酵,因此,為了在酒精發(fā)酵完成之后的較短時間完成蘋乳發(fā)酵,應(yīng)該加入乳酸菌的選擇性引子培養(yǎng)物。這些引子培養(yǎng)物,一些可以直接加到酒中而不需要提前水合或激活;一些必須在汁-水、酒-水、或汁-酒-水的培養(yǎng)基上水合或激活逐漸適應(yīng)葡萄酒介質(zhì)。由于具良好的風味和改善質(zhì)量,一些菌株雖然不能制作為引子培養(yǎng)物,但仍被許多釀酒師保存著。在美國的研究表明:蘋果酸乳酸發(fā)酵的進行與所使用的酵母類型之間存在輕微的互作;紅葡萄酒更容易進行蘋乳發(fā)酵,但沒有觀察到蘋乳發(fā)酵與品種之間的互作;當通過蘋果酸轉(zhuǎn)化成乳酸的完全程度來測量蘋乳發(fā)酵時,95%酒廠的紅酒至少達到80%的成功率,25%酒廠的白酒達到了80%或更大的轉(zhuǎn)換率,一些達不到50%的轉(zhuǎn)換率;在不同的葡萄酒中通過不同的菌株可以產(chǎn)生廣泛的風味差異。3.4.2蘋乳發(fā)酵過程中各原料的變化比較霞多麗葡萄酒的不同接種時期可以發(fā)現(xiàn):直接接種到葡萄酒中完成發(fā)酵時間最短,僅需8天,自然發(fā)酵時間最長,需37天,酒精發(fā)酵過程接入的需12天;上述三種處理之間酒的滴定酸、pH值、揮發(fā)酸沒有顯著差異,但酒精發(fā)酵過程中接入的揮發(fā)酸約高0.04~0.07,三者與不進行蘋乳發(fā)酵的均有顯著差異。對蘋乳發(fā)酵的計劃必須在采收前開始,葡萄必須無腐爛,沒有大量的醋酸菌與腐敗酵母菌被帶進酒廠,這樣在破碎時就可以不用或使用少于50×10-6的SO2,另外葡萄上使用的殺蟲劑也會抑制蘋乳發(fā)酵。因此,重要的是要計劃好應(yīng)用殺蟲劑的時間,從而避免抑制性農(nóng)藥殘留在葡萄中。3.4.3蘋-乳發(fā)酵的最佳溫度和時間在使用引子培養(yǎng)基時,應(yīng)該注意:(1)破碎時少加(<20mg/l)或不加SO2,使用不高于50mg/l的SO2,主要用于降低潛在的有害細菌和酵母菌。(2)在酒精發(fā)酵后期或結(jié)束誘導蘋乳發(fā)酵,這樣,酒清發(fā)酵過程中出現(xiàn)的一些問題,在處理時,就不必考慮蘋乳菌了。否則,蘋-乳發(fā)酵也可以引起酵母發(fā)酵,阻止并導致醋酸的積累,酒精和蘋乳發(fā)酵同時發(fā)生時,難以預(yù)測可能產(chǎn)生的香味效果。(3)葡萄酒貯藏的溫度變化很大,一些白葡萄酒在13~16℃發(fā)酵,對細菌來說,這一溫度太低,蘋-乳發(fā)酵的溫度應(yīng)該保持在18~25℃的溫度。(4)pH值越高越有利于乳酸菌的活動,但綜合考慮,應(yīng)將葡萄酒的pH值調(diào)整到3.20以上。(5)使用紙層析來檢測蘋乳發(fā)酵過程,也可使用更復雜的方法(HPLC,酶法)或簡單的觀