蘋果酸乳酸發(fā)酵(MLF)是一種由乳酸菌(LAB)將l-蘋果酸轉化為l-乳酸的生物過程，在大多數(shù)紅酒和一些白葡萄酒中是非?？扇〉摹＿@種轉化導致葡萄酒的脫酸、微生物穩(wěn)定和香氣修飾。與釀酒酵母進行的酒精發(fā)酵(AF)不同，MLF是不確定的，可能由于惡劣環(huán)境，如低pH值、高乙醇和SO2。延長釀酒時間可能會降低釀酒廠的產量，并增加腐敗微生物(尤其是酒香型酵母菌屬)產生異味的風險。因此，高效可靠的MLF對葡萄酒的微生物穩(wěn)定性和感官品質至關重要。在LAB物種中，葡萄酒酒球菌(Oenococcus oeniis)是在葡萄酒壓力條件下最適應的物種，因此在MLF中占主導地位。酒酵素通過蘋果酸和檸檬酸代謝產生乙酸、乳酸、乙酮和2,3-丁二醇，從而影響葡萄酒的香氣。因此，選擇酵母/細菌菌株對是確保高效和可靠的MLF的關鍵。在過去的幾十年里，人們對改善葡萄酒香氣的復雜性越來越感興趣，越來越多地使用非釀酒酵母作為發(fā)酵劑來進行AF。研究發(fā)現(xiàn)，芽孢桿菌對共接種菌體中葡萄酒酒球菌的生長和活性有積極作用。在混合發(fā)酵中，非酵母菌可以刺激、抑制或不影響MLF，這取決于菌株和接種時機。因此，更深入地了解在同時和連續(xù)接種酵母發(fā)酵劑培養(yǎng)過程中，葡萄酒酒球菌的活力和香氣結果對管理MLF是非常必要的。
本研究旨在探討兩個關鍵因素（接種時間和配對酵母）對梅洛葡萄酒發(fā)酵性能和香氣產生的影響。對發(fā)酵活性和微生物生長進行了監(jiān)測。測定了最終葡萄酒的非揮發(fā)物、揮發(fā)物和香氣特征。此外，研究了接種時間和酵母配對兩種試驗因素及其相互作用對葡萄酒酒球菌生長和香氣產生的影響。
Bioscreen全自動生長曲線分析儀的應用
為了模擬梅洛必須發(fā)酵的應激條件葡萄酒酒球菌SD-2a分別在酸脅迫(pH值3.5無乙醇)和乙醇脅迫(pH值4.8 12%v/v乙醇)的ATB肉湯中培養(yǎng)。使用Bioscreen C全自動生長曲線分析儀(FP-1100-C,Finland)在線監(jiān)測OD600 nm下細菌的生長動力學。將微生物(OD600 nm=1.0)接種到接種量為2%v/v的脅迫ATB培養(yǎng)液中，轉移到多孔板(400μL)，在28°C下培養(yǎng)56 h。每2 h測量一次OD600 nm值，每個試驗進行5個重復。
實驗結果
接種時機和配對酵母對梅洛葡萄酒發(fā)酵過程中葡萄酒酒球菌SD-2a、釀酒酵母F5和發(fā)酵酵母H5Y-28的發(fā)酵效果有顯著影響。共同接種使高效釀酒可能是由于較低的乙醇脅迫，而順序接種獲得了與酵母和葡萄衍生揮發(fā)物相關的更大的香氣結果。總釀酒時間由接種時間決定，而不是由配對酵母決定。然而發(fā)酵性絲孢酵母的存在，無論是活的還是死的，都刺激了葡萄酒酒球菌SD-2a的生長，這表明它是誘導可靠的葡萄酒MLF的潛在候選人。需要進一步的研究以闡明代謝產物(如甘露糖蛋白)，發(fā)酵性絲孢酵母H5Y-28促進了葡萄酒酒球菌的活力和MLF活性。此外，為了確定所觀察到的影響是菌株特異性的還是種特異性的，應該進一步研究廣泛的發(fā)酵假單胞菌菌株。
圖1、發(fā)酵動力學實驗。(A)AF期間的糖消耗:co-OS和co-OSP分別等于se-OS和se-OSP。(B)co-OS、co-OSP同步發(fā)酵和(C)se-OS、se-OSP順序發(fā)酵中的蘋果酸(實線)和乳酸(虛線)濃度。
圖2、微生物的增長。(A)在AF期間釀酒酵母(實線)和發(fā)酵性絲孢酵母(虛線)。(B)在AF和MLF期間葡萄酒酒球菌SD-2a。(C)葡萄酒酒球菌SD-2a在pH 3.4和12%v/v乙醇下。
圖3、梅洛葡萄酒中與O.oeni代謝相關的主要有機酸的濃度。(A)蘋果酸和檸檬酸。(B)乳酸和乙酸。
圖4、從MLF中提取的梅洛葡萄酒揮發(fā)物的熱圖和層次聚類分析。*香氣活性揮發(fā)性物質(濃度超過香氣閾值的揮發(fā)性物質)。
圖5、梅洛葡萄酒的香氣特征和MF值。
總結
人們對開發(fā)葡萄酒球菌和釀酒酵母菌/非釀酒酵母菌的共接種物，用于葡萄酒的蘋果乳酸發(fā)酵(MLF)和酒精發(fā)酵(AF)越來越感興趣。本研究借助Bioscreen全自動生長曲線分析儀，闡明兩個關鍵因素(接種時機和酵母配對)對梅洛葡萄酒發(fā)酵性能和香氣產生的影響。
用于MLF的葡萄酒酒球菌與用于AF的兩種酵母培養(yǎng)物(即單一釀酒酵母和混合釀酒酵母/發(fā)酵畢赤酵母H5Y-28同時或順序接種。接種時間決定了總體釀酒時間，并影響了主要高等醇、萜和葡萄酒酒球菌介導的揮發(fā)物的產生。與之相比，配對酵母菌提高了大頭翁的活力，對芳香酯類和揮發(fā)性脂肪酸有顯著影響?？赡苁怯捎谳^低的乙醇脅迫，共接種允許葡萄酒酒球菌在AF（酒精發(fā)酵）期間啟動MLF，導致總發(fā)酵時間減少45%。與此同時，發(fā)酵性絲孢酵母促進了葡萄酒酒球菌的生長，其最大數(shù)量是無發(fā)酵型絲孢酵母共發(fā)酵的1.7倍。這種對葡萄酒酒球菌生長的刺激也發(fā)生在連續(xù)發(fā)酵中，發(fā)酵性絲孢酵母被釀酒酵母取代。只有在順序接種條件下，發(fā)酵假單胞菌能誘導高水平的3-甲基乙酸丁酯、3-甲基丁酸乙酯、己酸乙酯和辛酸乙酯，從而增強葡萄酒的鮮果性。這些結果表明，發(fā)酵發(fā)酵畢赤酵母H5Y-28對葡萄酒球菌和MLF有積極作用。本研究提供了一種利用友好的非酵母菌和適當?shù)慕臃N策略來提高葡萄酒MLF和香氣結果的替代方法。
相關新聞推薦
3、芽孢桿菌對黃曲霉毒素B1、嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮的降解作用——材料與方法