非酿酒酵母对葡萄酒香气的影响

◎ 吴依然

（西北农林科技大学，陕西 杨凌 712100）

香味是葡萄酒主要感官评价指标之一，葡萄酒的香气大致包括3种，依次是葡萄品种香气、发酵后香气与陈酿香气，而香气的复杂性能够直接反映葡萄酒的品质，所以对葡萄酒中香味物质的研究和改良也一直是当今的研究热点[1]。在发酵过程中，葡萄汁中的糖、氨基酸和硫化物等会被酵母分解，生成酒精、二氧化碳和其他代谢物，在陈酿过程中，酵母自溶会释放甘露糖蛋白等。其中，酵母的代谢物质和自溶物质都是葡萄酒发酵后香味和陈酿香味的关键因素，所以酵母在葡萄酒的酿造流程中必不可少。葡萄酒本来就是大自然的产物，葡萄的表皮、酿酒环境及酒窖设备上都存在着天然的酵母与细菌，用天然的酵母酿造葡萄酒，是最省力且最能发挥葡萄酒本土特性的方法。人们发现自然发酵的过程很难把控，甚至在控制不当的情况下，会把葡萄汁酿成醋[2]。但现在，随着消费者对葡萄酒多元化和多样化的需求越来越高，“天然葡萄酒”也受到了越来越多消费者的喜爱，非酿酒酵母就自然地再次出现在人们的视线中，并成为酿酒行业的“热门研究对象”。酿酒酵母发酵过程稳定及机理明确，与之相反的是，大多数非酿酒酵母的发酵动力学互不相同且机理尚未被研究清楚[3-4]。但随着现代实验室技术、酒窖技术和现代酒窖卫生水平的提高，一些耐受性强的非酿酒酵母随之被发现[2]。相比酿酒酵母来说，非酿酒酵母对糖类、含硫物质和酸类物质的代谢方式都有所不同，在一定程度上能够改善葡萄酒中的萜烯类、硫醇类、酯类和高级醇类化合物成分的浓度和均衡关系，对葡萄酒中的香味也具有修复功能，但若对非酿酒酵母控制不当，就会使葡萄酒产生异味。本文对非酿酒酵母的种类和代谢物质对葡萄酒香气的影响进行了综述，并对非酿酒酵母的应用提出展望。

1 葡萄酒相关酵母的分类

葡萄酒相关酵母菌主要存在于葡萄浆果表皮、葡萄园和葡萄酒酿制过程使用仪器上，共25个属，150多个种[5]。其中，酿酒酵母主导葡萄酒酒精发酵过程，而非酿酒酵母对葡萄酒的风味有着重要的影响[6]。酵母菌的分类见表1。

表1 酵母菌的分类表

2 影响葡萄酒香气的非酿酒酵母代谢产物

由于酿酒酵母具有二氧化硫耐受性、酒精耐受性、糖耐受性和发酵稳定性等特点，为葡萄酒的酿造过程提供了诸多便利。因此，商业酿酒酵母被广泛地应用。但在发酵过程中，仅采用商业酿酒酵母会造成葡萄酒同质化问题严重，无法更好地体现葡萄酒的本土特色。近些年来，酿酒师为了酿造出风味独特的葡萄酒，重新考察了非酿酒酵母在发酵过程中对葡萄酒香气的影响。而非酿酒酵母的发酵过程具有不可控性与未知性，所以如何有效利用非酿酒酵母酿造独具特色的产地葡萄酒逐渐成为研究热点。非酿酒酵母在酿制过程中的生物反应更为复杂，且能更好地平衡葡萄酒的风味，酿造香气浓郁、结构复杂和风格独特的产地葡萄酒。世界葡萄酒产地国利用野生酵母酿造的葡萄酒质量好，且产地特色非常鲜明。此外，许多研究表明，非酿酒酵母对葡萄酒香气的影响也是酿酒酵母无可比拟的，其可以通过自溶、生成代谢物和产酶来使葡萄酒的香味更加复杂，如假丝酵母、克勒克酵母或有孢汉逊酵母等[7]。

2.1 酯酶

酯类物质是葡萄酒发酵后香气的主要来源，人类现已在葡萄酒中分离鉴定出多达160种对葡萄酒品质有积极影响的酯类[7]。一般情况下，非酿酒酵母产生酯类的能力高于酿酒酵母，而这也正是野生发酵的葡萄酒比普通接种法发酵的葡萄酒香气更加复杂的主要因素。酯类物质的合成是以酶反应为基础，某些非酿酒酵母产脂肪酶能力突出。脂肪酶能够催化合成、分解和转换脂肪，通过调整各种脂肪的配比，能够分解葡萄和酵母菌中因自溶形成的脂质，并产生不饱和脂肪酸，进而平衡葡萄酒的香味[8]。脂肪酶是一类特殊的酯键水解酶，其功能是调节甘油三酯的酯键结构，将甘油三酯分解成脂肪、甘油二酯、单甘油酯和一些短链的不饱和脂肪酸。有资料证实孢汉逊酵母和季也蒙有孢汉逊酵母能形成大量带有水果、蜂蜜及花香的苯乙酸-2-苯基乙腈；加勒比星形酵母和季也蒙有孢汉逊酵母都能形成乙酸酯，乙酸酯通常是具有梨和香蕉等热带水果香气的特征物质[9]。还有研究称酒香酵母、粘红酵母、从德巴利汉生酵母也有产酯酶的能力[10]。

2.2 糖苷酶

葡萄糖苷酶主要有β-D-葡萄糖苷酶（β-Dglucosidase）、α-L-阿拉伯糖苷酶（α-l-arabinosidase）和β-D-半乳糖苷类酶（β-D-galactosidase）等[11]。葡萄中的品种香气成分经常以非挥发性结合态前体的形态出现，且往往是由寡糖和萜烯醇之间以双糖苷键的形态结合所产生的物质，对葡萄酒中典型芳香特性的表达有很大的影响。例如，β-葡萄糖苷酶可打断糖苷键，并把这些无香气的配糖体降解，从而促使萜烯醇的形成，提高葡萄酒的香气。而萜烯类化合物如里那醇、香茅醇、α-萜品醇等，对葡萄酒呈现花香、甜果香和植物香气都会产生积极影响[12]。因为酿酒酵母不具有表达β-葡萄糖苷酶相关的基因，所以酿酒酵母无法产生β-葡萄糖苷酶。但研究发现，一些非酿酒酵母则可以产生β-葡萄糖苷酶。例如，发酵毕赤酵母和胶红酵母产生的胞外酶中有5种风味糖苷酶，分别为β-D-葡萄糖苷酶、α-L-阿拉伯糖苷酶、α-L-鼠李糖苷酶、β-D-半乳糖苷酶和β-D-木糖苷酶。其中，β-D-葡萄糖苷酶和β-D-半乳糖苷酶活力较高，且两种非酿酒酵母均能显著提升葡萄酒香气，所酿造的葡萄酒有明显的果香和花香，且比单一接种酿酒酵母的葡萄酒中萜烯醇的含量更高[13]。

2.3 甘露糖蛋白

葡萄酒中的甘露糖蛋白来源主要有两个渠道。①在酒精发酵过程中，由酵母菌产生甘露糖蛋白。②酵母菌自溶释放出甘露糖蛋白[14]。酵母菌自溶时会充分发挥酶的作用，利用酶促反应可以使核酸、脂肪和蛋白质分解为单核苷酸、脂肪酸和氨基酸，而这种反应物质也是合成酯类、杂醇油和高级醇的重要前体物质[15]。酵母自溶后，细胞壁结构受到破坏，释放甘露糖蛋白，甘露糖蛋白可与葡萄酒中的挥发性物质结合，如乙酸异戊酯、己醇、醋酸丙烯或β-紫罗兰酮，可以减小芳香类物质的挥发性，以此增强葡萄酒香气的持久度，从而提高葡萄酒香气的馥郁性。研究发现，某些非酿酒酵母自溶后释放的甘露糖蛋白含量高于酿酒酵母[16]。除此之外，在混合发酵体系中，甘露糖蛋白的含量会高于单一酿酒酵母体系。例如，酿酒酵母和克鲁维酵母共同发酵时，可提高甘露糖蛋白的释放水平[17]。

2.4 硫醇类物质

在发酵过程中，酵母代谢产生硫化氢，硫化氢与醇类结合会形成硫醇。硫醇是一种有机硫化物，过量会产生令人不愉快的气味[18]。但某些痕量级挥发性硫醇含有酮、醇和酯等官能团，如3-巯基己醇和乙酸酯3-巯基己醇，这种巯基化合物能表现出热带水果香气，强化白葡萄酒的品种特性。酵母的代谢使非挥发性半胱氨酸前体（Cys-4MMP和Cys-3MH）酶促释放芳香硫醇，芳香硫醇在发酵过程中会被进一步修饰，从而提升葡萄酒的香气复杂度[19]。某些非酿酒酵母在发酵过程中具有提高葡萄酒挥发性硫醇含量的作用。例如，美极梅奇酵母（Metschnikowia pulcherrima）、克鲁维毕赤酵母（Pichia kluyveri）和戴尔凯氏有孢圆酵母（Torulospora delbrueckii）都能使葡萄酒表现出水果香气[20]。挥发性硫醇是一种芳香化合物，有助于提高许多白葡萄酒的果香味，尤其是长相思、白索维农等。

2.5 异味

不是所有非酿酒酵母的代谢物质，都会对葡萄酒香气有好的影响[1]。乙偶姻（Acetoin）是葡萄酒中一种相对无气味的化合物，其阈值为150 mg·L-1。在发酵过程中，非酿酒酵母会产生较高浓度的乙偶姻，并且乙偶姻可以通过化学氧化和酵母介导反应提取出双乙酰（黄油味）和2,3-丁二醇，使葡萄酒产生异味。酒香酵母所生成的代谢物相对较少时，可以增加葡萄酒的香气，但其含量一旦过高，就会给葡萄酒带来不良气味，如马厩、湿狗味等。有研究人员证明，酒香酵母属酵母和德克酵母属有产生2-乙酰基四氢吡啶、2-乙基四氢吡啶和2-乙酰基吡咯的能力，这3种物质能产生老鼠异味[21]。综上所述，只有精准控制、利用好非酿酒酵母在发酵过程中的作用，才能酿造出独具特色的优质葡萄酒。否则，控制不当就会使葡萄酒产生令人难以接受的异味。

3 结语

非酿酒酵母是发挥出葡萄酒潜能、生产出具有复杂香气葡萄酒的关键因素。目前人工利用非酿酒酵母酿造葡萄酒还面临着很多挑战，但挑战与机遇并存。相比于单一接种酿造的葡萄酒，非酿酒酵母或混菌发酵的葡萄酒，在香气方面的表现更突出。研究显示，非酿酒酵母的代谢物质对葡萄酒的香味会产生积极影响，如酯酶、糖苷酶和甘露糖蛋白等[22]。利用非酿酒酵母酿造葡萄酒的好处虽多，但控制不当会产生一些不良气味。在科学技术的支持下，现代混菌发酵技术已经能够在不产生异味的情况下，实现可控的、获得富有复杂香气以及本土特征的高品质葡萄酒。

目前，只有意大利、法国等一些国家能成熟运用自然发酵方法生产葡萄酒。而在国内，大多数的酒厂使用的葡萄品种单一，且大都沿用世界葡萄酒产地国的传统酿造工艺，葡萄酒同质化问题严重，失去了本土特色。自然发酵法的研究、创新与发展势必会提高葡萄酒的风味，可以为解决我国葡萄酒同质化问题提出新思路。香格里拉产区澜沧江流域的研究人员在赤霞珠天然发酵酿造葡萄酒中共分离鉴定出非酿酒酵母9个属，10个种，这足以证明我国野生酵母资源丰富[23]。但目前为止，关于非酿酒酵母的研究还很少，对非酿酒酵母发酵与酿酒酵母之间的交互作用与作用机理、生化变化和发酵动力学研究还不是很深入。未来可以从开发本土野生酵母资源入手，筛选出本地的优良酵母。在此基础上通过选育、驯化和基因编辑等方法克服非酿酒酵母在发酵过程中的缺点，如酒精不耐受性和氧化硫不耐受性等，放大其改善葡萄酒香气等感官特性的优点，并将其开发为商业化的非酿酒酵母。商业化非酿酒酵母的推广，在一定程度上会推动新型葡萄酒的发展，对新酿造工艺的创新与发展也会有所促进，如混菌发酵和二氧化碳浸渍法等。相信在未来，随着人们对野生酵母认识的深入，非酿酒酵母的运用前景将变得非常广阔。