蘋(píng)果酸乳酸菌在葡萄酒中的應(yīng)用

蘋(píng)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(xì)菌發(fā)酵可以得到葡萄酒理想的平衡和復(fù)雜的口感。這一過(guò)程被稱為蘋(píng)果酸-次醇發(fā)酵。進(jìn)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(píng)-乳發(fā)酵有兩方面的作用:一是葡萄酒中乳酸菌生長(zhǎng)和相關(guān)的風(fēng)味變化,二是乳酸菌利用蘋(píng)果酸進(jìn)行生化反應(yīng)。典型的蘋(píng)-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(jìn)入到酒中的乳酸菌進(jìn)行。乳酸菌利用蘋(píng)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(jī)酸、氨基酸和含磷化合物。研究表明,當(dāng)葡萄酒利用明串珠菌進(jìn)行蘋(píng)乳發(fā)酵時(shí),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(huì)產(chǎn)生異味(例鼠味)及增加生物胺。目前,美國(guó)、澳大利亞、法國(guó)及其它一些國(guó)家已選擇出具有良好生長(zhǎng)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(guó),約有70%的酒廠在酒中使用引子培養(yǎng)物。乳酸菌將蘋(píng)果酸轉(zhuǎn)化為乳酸的反應(yīng)中,細(xì)胞膜產(chǎn)生能量梯度,這種梯度以ATP形式轉(zhuǎn)換,用于整個(gè)細(xì)胞膜運(yùn)輸過(guò)程所需要的能量。這種強(qiáng)的蘋(píng)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(guò)在進(jìn)行蘋(píng)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(shí)失去,在這一轉(zhuǎn)換過(guò)程中,沒(méi)有形成其它的香味活性物質(zhì)。1蘋(píng)乳發(fā)酵的作用1.1不銹鋼罐中比例蘋(píng)-乳發(fā)酵之后的葡萄酒顏色強(qiáng)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(píng)-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(píng)-乳發(fā)酵對(duì)總酚含量和多糖含量的影響蘋(píng)-乳發(fā)酵由于改變雙羧蘋(píng)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(píng)-乳發(fā)酵可以降低總酚含量(D280),而在木桶中進(jìn)行的蘋(píng)乳發(fā)酵由于沒(méi)食子單寧的浸漬而增加了總酚含量;蘋(píng)-乳發(fā)酵可以增加單寧縮合度,增強(qiáng)單寧的膠體化過(guò)程,軟化口感。另外,蘋(píng)-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(huì)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(méi)有多少感官作用。1.3蘋(píng)-乳菌中的雙乙酰發(fā)酵乳在蘋(píng)乳發(fā)酵過(guò)程中,植物香氣降低。果香味顯露并增強(qiáng),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(píng)-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(xì)菌能產(chǎn)生強(qiáng)烈的奶酪、酵母、汗臭、橡木香氣,會(huì)掩蓋葡萄酒的果香味。蘋(píng)-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(guò)選擇細(xì)菌來(lái)控制,如果讓細(xì)菌與葡萄酒接觸數(shù)月,它能降低一定的量。蘋(píng)-乳發(fā)酵的中期或結(jié)束,乳酸菌可以產(chǎn)生大量控制風(fēng)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(wú)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(guò)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(píng)-乳發(fā)酵之后含量過(guò)高,可以加入新鮮的酵母培養(yǎng)物,酵母可以誘導(dǎo)雙乙酰到乙偶姻。但目前仍不清楚蘋(píng)乳發(fā)酵過(guò)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(xué)特性。2蘋(píng)果酸-次醇發(fā)酵與葡萄酒質(zhì)量2.1蘋(píng)-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(guò)蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵調(diào)整風(fēng)味是相當(dāng)重要的。否則,這些葡萄酒則具有強(qiáng)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(píng)-乳發(fā)酵。白葡萄酒蘋(píng)-乳發(fā)酵給予霞多麗、賽美容、灰比諾、長(zhǎng)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(zhǎng)的后味)。果香型葡萄酒高酸、果香型葡萄酒得益于蘋(píng)-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(píng)-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(zhǎng)的后味,并增加了一些典型的酵母味、蒸煮味、堅(jiān)果味和橡木香氣。2.2微生物活性的提高——葡萄和酵母的風(fēng)味前驅(qū)物?！玫募?xì)菌類型(株系)。——橡木及容器。——蘋(píng)-乳發(fā)酵之后微生物的活性。釀造過(guò)程中,通常先釀造純粹品種香的單品種葡萄酒,然后與來(lái)源于不同成熟度果實(shí)(不同的果香味)的酒勾兌以增加其復(fù)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(jìn)行蘋(píng)乳發(fā)酵,各種橡木處理,瓶貯等均能增加與改善風(fēng)味。2.3培養(yǎng)物的風(fēng)味特征主要決定于蘋(píng)-乳酸之后讓何種微生物在葡萄酒中生長(zhǎng),已經(jīng)觀察到單個(gè)蘋(píng)乳菌引子培養(yǎng)物的風(fēng)味特征可以持續(xù)1~3年。這些明顯的風(fēng)味保持取決于陳釀風(fēng)味的形成速率、橡木風(fēng)味的增加速率及主要果味的消失速率。蘋(píng)-乳發(fā)酵完成之后葡萄酒中(葡萄酒的風(fēng)味)應(yīng)該通過(guò)加入SO2和過(guò)濾來(lái)凈化。2.4蘋(píng)-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(xì)菌、無(wú)霉菌味的果實(shí)?！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(guò)濾?！樗峋优囵B(yǎng)物的使用。進(jìn)行蘋(píng)乳發(fā)酵后的風(fēng)味差異是由不同乳酸菌引起的:足球菌與乳桿菌會(huì)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(píng)果酸被降解之后乳酸菌的生長(zhǎng)并不會(huì)停止,其它的乳酸菌和酵母菌也能繼續(xù)生長(zhǎng)并改變香味。在自發(fā)的蘋(píng)-乳發(fā)酵過(guò)程中,許多明串珠菌可以生長(zhǎng),不同的明串珠菌有不同的香味作用,蘋(píng)-乳發(fā)酵的香味可以通過(guò)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(píng)-乳發(fā)酵可以產(chǎn)生不同的風(fēng)味。在橡木桶中進(jìn)行的蘋(píng)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(píng)乳發(fā)酵與進(jìn)口培養(yǎng)基3.1葡萄酒蘋(píng)乳菌的生長(zhǎng)特性葡萄酒中的蘋(píng)-乳發(fā)酵菌屬于3個(gè)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(píng)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(shí)驗(yàn)性的引子培養(yǎng)物已取得良好的成功,但此時(shí)并沒(méi)有被商業(yè)化使用。乳桿菌可以忍受相當(dāng)?shù)偷膒H值,但對(duì)酒精非常敏感,必須用在葡萄汁中,酒精含量超過(guò)4%之前。3.2蘋(píng)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(zhǎng),蘋(píng)果酸乳酸發(fā)酵可以自發(fā)進(jìn)行。但是,自發(fā)的蘋(píng)果酸乳酸發(fā)酵是難以預(yù)測(cè)的,往往在長(zhǎng)期的延遲之后,才能發(fā)生,這種延遲對(duì)葡萄酒釀造者而言,是相當(dāng)昂貴的,它增加了腐敗菌進(jìn)行蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵同時(shí)產(chǎn)生異香與異味的可能性。這種危險(xiǎn)在允許葡萄酒中細(xì)菌生長(zhǎng)的情況下會(huì)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(gè)月后進(jìn)行蘋(píng)果酸-乳酸發(fā)酵(FURGELSANGZOECKLEIN,1993)。為了控制蘋(píng)-乳發(fā)酵,已經(jīng)產(chǎn)生了一些選擇細(xì)菌株系的引子培養(yǎng)物,培養(yǎng)物的使用能夠保證蘋(píng)乳發(fā)酵按時(shí)完成,通過(guò)選擇株系形成的副產(chǎn)物量和類型來(lái)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(xì)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(zhǔn)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(shí)間因素都影響蘋(píng)果酸乳酸菌的活性。用不同培養(yǎng)基接種葡萄酒,通過(guò)簡(jiǎn)單比較蘋(píng)-乳酸的長(zhǎng)短來(lái)評(píng)價(jià)引子物的可靠性是不可靠的。在美國(guó),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(lái)確定,常見(jiàn)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(jìn)行蘋(píng)-乳發(fā)酵,表明用蘋(píng)果酸乳酸發(fā)酵改變風(fēng)味(復(fù)雜性和類型)比降酸更重要;如果調(diào)整酸度是一個(gè)目的話,那么對(duì)紅葡萄酒而言,間接的意圖是蘋(píng)乳發(fā)酵使葡萄酒免受微生物的進(jìn)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(diǎn)是新鮮準(zhǔn)備,具高度的生活力與活性,缺點(diǎn)是為了接種大量的葡萄酒必須制作二級(jí)培養(yǎng)物,構(gòu)建所需體積的引子培養(yǎng)物所需要的時(shí)間難于預(yù)測(cè),因?yàn)?當(dāng)改變介質(zhì)成分和溫度時(shí),生長(zhǎng)時(shí)間將變化。制作培養(yǎng)基時(shí),必須細(xì)心控制,以保證它不會(huì)被其它的細(xì)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(gòu)買,迅速構(gòu)建需要的引子量。貯藏、封閉或冷凍,一年里不會(huì)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(dòng)(很低的pH值、高酒精、營(yíng)養(yǎng)缺失)。3.3.3細(xì)菌溶解和冷凍深凍是保存細(xì)菌的最好方式,應(yīng)該在-20℃,最好在-80℃,細(xì)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(gòu),當(dāng)?shù)骄茝S時(shí),應(yīng)該準(zhǔn)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(shí),各菌株對(duì)菌株子包含許多蘋(píng)乳細(xì)菌的引子培養(yǎng)物具有一定的優(yōu)勢(shì),因?yàn)樗哂惺鼓骋痪昱c葡萄酒特定的營(yíng)養(yǎng)條件相比的機(jī)會(huì),且能夠摧毀單菌株引子培養(yǎng)物中細(xì)菌病毒的干擾,不斷增長(zhǎng)其保護(hù)能力。實(shí)際上,在使用多菌株引子培養(yǎng)物時(shí),每一個(gè)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(gè)菌株,這一菌株不會(huì)與其它菌株競(jìng)爭(zhēng)。由于葡萄酒在如何很好的支持單個(gè)細(xì)菌生長(zhǎng)時(shí)變化很大,也由于其中一些包含細(xì)菌病毒,最好用帶有不同株系的2~3個(gè)引子培養(yǎng)物開(kāi)始。一旦某一菌株運(yùn)轉(zhuǎn)很好,載有這些細(xì)菌的葡萄酒可用于接種其它的葡萄酒,這樣就可以評(píng)價(jià)某一典型培養(yǎng)基具有的風(fēng)味特點(diǎn)。3.4采用蘋(píng)果發(fā)酵指數(shù)3.4.1蘋(píng)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(dòng)蘋(píng)乳發(fā)酵的乳酸菌≤104CFU/ml。而且,可以摧毀乳酸菌的細(xì)菌病毒在葡萄酒中也會(huì)嚴(yán)重延誤或完全抑制蘋(píng)乳發(fā)酵,因此,為了在酒精發(fā)酵完成之后的較短時(shí)間完成蘋(píng)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(fēng)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(guó)的研究表明:蘋(píng)果酸乳酸發(fā)酵的進(jìn)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(jìn)行蘋(píng)乳發(fā)酵,但沒(méi)有觀察到蘋(píng)乳發(fā)酵與品種之間的互作;當(dāng)通過(guò)蘋(píng)果酸轉(zhuǎn)化成乳酸的完全程度來(lái)測(cè)量蘋(píng)乳發(fā)酵時(shí),95%酒廠的紅酒至少達(dá)到80%的成功率,25%酒廠的白酒達(dá)到了80%或更大的轉(zhuǎn)換率,一些達(dá)不到50%的轉(zhuǎn)換率;在不同的葡萄酒中通過(guò)不同的菌株可以產(chǎn)生廣泛的風(fēng)味差異。3.4.2蘋(píng)乳發(fā)酵過(guò)程中各原料的變化比較霞多麗葡萄酒的不同接種時(shí)期可以發(fā)現(xiàn):直接接種到葡萄酒中完成發(fā)酵時(shí)間最短,僅需8天,自然發(fā)酵時(shí)間最長(zhǎng),需37天,酒精發(fā)酵過(guò)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(méi)有顯著差異,但酒精發(fā)酵過(guò)程中接入的揮發(fā)酸約高0.04~0.07,三者與不進(jìn)行蘋(píng)乳發(fā)酵的均有顯著差異。對(duì)蘋(píng)乳發(fā)酵的計(jì)劃必須在采收前開(kāi)始,葡萄必須無(wú)腐爛,沒(méi)有大量的醋酸菌與腐敗酵母菌被帶進(jìn)酒廠,這樣在破碎時(shí)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(chóng)劑也會(huì)抑制蘋(píng)乳發(fā)酵。因此,重要的是要計(jì)劃好應(yīng)用殺蟲(chóng)劑的時(shí)間,從而避免抑制性農(nóng)藥殘留在葡萄中。3.4.3蘋(píng)-乳發(fā)酵的最佳溫度和時(shí)間在使用引子培養(yǎng)基時(shí),應(yīng)該注意:(1)破碎時(shí)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(xì)菌和酵母菌。(2)在酒精發(fā)酵后期或結(jié)束誘導(dǎo)蘋(píng)乳發(fā)酵,這樣,酒清發(fā)酵過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題,在處理時(shí),就不必考慮蘋(píng)乳菌了。否則,蘋(píng)-乳發(fā)酵也可以引起酵母發(fā)酵,阻止并導(dǎo)致醋酸的積累,酒精和蘋(píng)乳發(fā)酵同時(shí)發(fā)生時(shí),難以預(yù)測(cè)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(duì)細(xì)菌來(lái)說(shuō),這一溫度太低,蘋(píng)-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(dòng),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(lái)檢測(cè)蘋(píng)乳發(fā)酵過(guò)程,也可使用更復(fù)雜的方法(HPLC,酶法)或簡(jiǎn)單的觀