酿酒微生物岗位

曹培鑫 刘延琳

　　败坏微生物的存在给葡萄酒行业带来了极大的经济损失，这些败坏微生物包括细菌和酵母，都是葡萄果皮所携带的自然微生物菌群。葡萄果皮微生物的存在先是导致了葡萄汁的污染，继而污染葡萄酒以及与之接触的酿酒设备以及橡木桶的表面。这些自然存在的生物群落会限制添加在葡萄汁中的发酵启动剂，最终影响葡萄酒的风味。

　　最主要的败坏微生物是酵母菌中的德克酵母属（酒香酵母属）以及乳酸菌。德克酵母属主要形成葡萄酒中的各种不良风味，比如“皮革”、“动物”、“马厩”等令人不愉快的风味，这些不良风味是由葡萄中的羟基肉桂酸所转化的4-乙基苯酚和4-乙基愈创木酚以及4-乙烯苯酚等产生的。经常见到有关由于对橡木桶清洗不足导致其中的酒香酵母引起不良风味的报道。乳酸杆菌属的细菌，尤其是Lactobacil lush i l g ar d i i 是主要的乳酸菌。这些微生物利用残糖产生大量的挥发性酸，导致葡萄酒感官特性的改变(Puértolas, López et al. 2009)。

　　对葡萄酒生产者而言，进行葡萄汁、葡萄酒以及与葡萄酒接触的发酵设备中的败坏微生物控制十分重要。除了对发酵设备进行严格清洗以及消毒外，也有一些其他的方法用于限制这些败坏微生物的发展。添加SO2是酒厂最为常用的方法，以此来限制葡萄酒中微生物的活性，保证添加进去的发酵启动剂进行更为均质的发酵，减少葡萄酒的感官波动。而且SO2能够促进酚类物质的提取，并且具有一定的抗氧化能力。然而，微生物菌株对SO2的敏感性差别极大。因此需要更有效果的措施来控制微生物的数量。另一方面，WHO也在提倡减少SO2的使用，因为其会影响对SO2比较敏感的消费者的健康。无菌过滤和蛋白下胶是也是可以用于清除微生物的方法，然而这些措施效果有限而且会对葡萄酒的感官产生影响。这些都是长期以来酒厂使用最为普遍的方法，需要更多有效的方法来控制葡萄酒中的这些败坏微生物以减少经济损失(Puértolas, Lópezet al. 2009)。

　　Couto et al. (2005)研究热灭活方法抑制葡萄酒中的败坏酵母——酒香酵母。其试验了32.5~55℃温度范围对酒香酵母属的抑制作用，分别在pH4.0的酒石酸缓冲液和葡萄酒中进行。在以缓冲液作为加热媒介时，有效的灭活温度从50℃开始，而在葡萄酒中，35℃就表现出了明显的灭活能力。之后又进行了一系列热灭活试验，在缓冲体系中改变pH，酒精浓度以及各种酚酸。

　　结果表现酒精的存在极大提升了灭活效果，表明葡萄酒中热敏感主要是由于酒精的原因，虽然酚类物质的存在也增强了这种效果，尤其是阿魏酸。在pH范围（2.5~4.5）试验中没有明显变化。热灭活控制酒香酵母属的败坏是非常有用的方法。

　　脉冲电流处理技术（pulsedelectricfields technology，PEF）是一种比较创新的食品巴氏灭菌技术，能够在室温下灭活病原菌以及败坏微生物而不会对食品的质量产生影响。室温下利用高强度电厂短持续脉冲对处于两个电极之间的样品进行处理，短时高强度的场压引起细胞膜的电穿孔，使其渗透性增强。这种技术对微生物灭活具有极高的效率。Puértolas et al. (2009)研究发现PEF是酒厂微生物控制技术的一个新选择，其能够抑制葡萄汁和葡萄酒中不同的败坏微生物，例如Dekkera anomala, Dekkera bruxellensis,Lac tob aci l lus h i lgardii 和 Lacto bac illu spla n t a rum，处理方法为在24℃下，16~31kv/cm以及10~350kj/kg的脉冲电流。在经PEF处理后的产品中这些微生物没有出现对数期的动力曲线。最佳的处理条件是186kj/kg，29kV/cm，其能够消除葡萄汁和葡萄酒中99.9%的败坏微生物，降低了这些产品受到Brettanomyces和Lactobacillus等微生物败坏的风险。

　　短波紫外线辐射法（UltravioletC，UV-C）是新兴的液体食物产品微生物灭活的新技术，在葡萄酒中的应用前景十分广阔。该方法的应用能够减少甚至是替代葡萄酒酿造过程中SO2的使用，消除了SO2引起的健康上的隐忧。Rizzottiet al. (2015)第一次在生产规模上对十几种不同的白葡萄酒和红葡萄酒酿造过程中使用了UV-C处理，实验结果表明UV-C辐射效果根据酒的种类和样品的微生物量而有所变化，在不同种类的葡萄酒中最多可以减少5个log CFU/ml单位。该处理方法在白葡萄酒中更为有效，除了酵母细胞，普遍认为的败坏性细菌也都有极大的降低。由于其对所有微生物群体的效果，结果强烈支持用UV-C处理白葡萄酒。另外Fredericks et al.(2011)也研究了紫外照射对葡萄汁和葡萄酒中微生物灭活效果，发现其能够降低4.89~4.97个log CFU/ml 单位的微生物数量，其效果可能受到液体性质的影响，比如颜色以及浊度等。

　　Morata et al. (2012)等人则研究了一种利用高静水压控制葡萄酒中酒香酵母的方法，对在pH3.2或者3.6，酒香酵母数量为104和106的葡萄酒进行高静水压处理，条件为100MPa，24h。发现在这四种情况下均能有效控制酒香酵母的数量，而且很少引起热敏感物质如色素以及挥发性化合物的变化。其作为一种葡萄酒冷灭菌法具有极大的应用潜力。

　　González-Arenzana et al. (2013)研究高频率微波技术减少橡木桶中葡萄酒微生物数量的技术。其对来自美国和法国的受到高度污染的橡木桶进行处理，发现微波处理能够显著降低橡木表层8mm深度的葡萄酒相关微生物数量。在极短的处理时间内，约3min，总酵母数量减少了36%-38%，酒香酵母属降低了35%-67%，乳酸菌和乙酸菌则减少了91%-100%。目前还没有有效的针对橡木桶去除微生物污染的方法，微波处理可能是比现在正使用的方法更好的选择。

　　除了这些物理方法，也有很多生物化学方法来控制葡萄酒中的败坏微生物。Enrique et al. (2008)研究利用牛乳铁蛋白衍生多肽来抑制葡萄酒中的酒香酵母，发现其在培养基中对所有菌株都有很好的抑制作用，而在葡萄汁以及葡萄酒中对不同的菌株抑制作用却不同。

　　Renouf, et al. (2008)则开发了一种抗微生物试剂dimethyldicarbonate（DMDC），以此来抑制葡萄酒中的败坏酵母。其对DMDC在不同时期（酒精发酵钱，苹乳发酵前，以及葡萄酒发酵结束）的抑菌效果进行了测试，同时也在残渣中进行了试验。研究表明DMDC能在各个时期抑制酒香酵母的发展，但同时也会影响正常的酿酒酵母以及酒酒球菌。因此尽量避免在酒精发酵开始和结束时添加。另一方面，DMDC的作用是短期的，因此在陈酿时只添加一次效果并不好，其次可用于装瓶前的最后抑菌剂。其已在国外获准应用于商业生产中。

　　Comitini and Ciani (2011)则利用来自于Kluyveromyces wickerhamii的嗜杀因子（Kwkt）作为抑制败坏微生物—酒香酵母的抗菌剂。添加量在40mg/L和80mg/L时能表现出极强的抗败坏效果，在这两个浓度下，使葡萄酒产生Brett风味的乙基酚类物质基本没有产生，是一种在葡萄酒发酵、陈酿、储存期间抑制酒香酵母的合适的生物制剂。

　　santos et al.(2011)也开发了一种生物制剂来抑制葡萄酒中的酒香酵母，是来自于Ustilago maydis的嗜杀因子。其能够在pH3.0~4.5范围内，15和25℃下有效抑制酒香酵母，而且在极低的浓度时也可以抑制挥发性酚类物质的产生。