什么?国产葡萄酒酵母竟有嗜杀特性!

相信葡萄酒爱好者近日一定看过这则新闻

 

西北农林科技大学葡萄酒学院的刘延琳教授团队历时22年,对本土酵母资源进行收集、挖掘、鉴定和优选,建立了保藏2万余份本土葡萄酒酵母的种质资源库,开发了典型特征突出、综合性状优良、功能细分的系列本土酵母菌近30株。其中规模化应用的2株优良葡萄酒酵母,实现了我国本土葡萄酒酵母“从0到1”的突破,成功填补了这一行业空白。

投入商业应用的两款酵母分别叫做CEC01和CECA。好奇的知味君搜索了一下这两款酵母的信息,竟发现了什么了不得的事情:

 

什么?国产葡萄酒酵母竟有嗜杀特性!

这两款酵母竟有嗜杀特性!!!

于是知味君又去做了一些功课,发现这都要从新闻中为什么2万余株的酵母资源库,合适开发的仅30种,而目前投入商业应用的酵母仅有两款说起。

庞大的酵母家族

首先,很多属和种(界门纲目科属种,高中生物知识请自行复习)的酵母能够将糖类转化为乙醇和二氧化碳,以及其他次要但也重要的代谢物,如甘油、醋酸、琥珀酸、丙酮酸、高级醇和酯等。这一过程被称为发酵,不光葡萄酒,啤酒和面包等的诞生也会用到。

这些发酵过程种的生态系统相关微生物群落非常复杂,由大量的微生物品种组成。自然届中的酵母加上变种数不胜数,西农资源库的2万余株是国内酵母数据的宝库。而根据资料来源不同,一般参与葡萄酒发酵过程的酵母会有25属150种左右。

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与葡萄酒相关常见酵母的属(左)和种(右)

葡萄表皮上最多竟不是酿酒酵母

 

就葡萄酒而言,自然情况下,微生物群落主要来自葡萄园的果皮表面和酒窖环境。其中,汉生酵母(Hanseniaspora)属在果实表皮占主导地位,约占总数的50-75%,其他属类如:Candida、Hansenula等存在感较低。

令人惊讶的是,我们更熟知的酿酒酵母属(Saccharomyces)在果皮表面,甚至葡萄园土壤中的数量都很少。

 

毕竟,葡萄自然的使命是被小动物叼走,或是落土继续繁殖。

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酿酒酵母属

尽管参与发酵的微生物种类繁多,但今天大家也都知道,酿酒酵母属酿酒酵母种(Saccharomyces cerevisiae,之后简称S. cerevisiae)始终是其中最主要的物种。国产两款酵母CEC01和CECA也都是S. cerevisiae。

一般习惯也把Saccharomyces属之外的酵母叫做“非酿酒酵母”属。

第一波筛选——“恶劣”的发酵环境

葡萄酒发酵过程中酵母的种群大都遵循较一致的生长模式:最初早期阶段(酒精度4-5%之前)存在于葡萄汁中的非酿酒酵母属的生长数量很多,从103-105个细胞/毫升不等),但之后很快会被具有强烈繁殖力的S. cerevisiae超越。

 

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葡萄发酵中S. cerevisiae这一门能比其他微生物伙伴更占主导地位,传统上是由于它能够应对“恶劣”环境的能力,即:

高糖度(140-260克/升)

高酒精度(10-14 %)

高酸度(5-9克/升)

低pH值(3.0-3.5)

稀缺的氧气

低氮浓度(150-200毫克/升)

这些要求并不是所有的酵母属种都能满足。S. cerevisiae在酒精发酵方面的显著能力,在某种程度上形成对其他酵母物种的竞争优势。这也是长期以来,非酿酒酵母早期的消失情况,被认为是由于它们对葡萄酒环境承受能力较低的原因。

嗜杀特性

然而,过去十几年中,一些研究已经发现,微生物间相互作用在非酿酒酵母的早期死亡中起着更重要的作用。

 

一方面,人们发现某些非酿酒酵母在单独培养时,比和S. cerevisiae一起发酵能够存活更久,且发酵更多糖分。比如,虽然乙醇是著名的微生物抑制剂,但最近对非酿酒酵母单一培养的研究表明,这些酵母菌中的几种,可以忍受比以前认为的高得多的酒精水平。此外,在混合培养的发酵过程中,乙醇也不是非酿酒酵母主要的死亡诱因。

 

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显微镜下的S. cerevisiae

一些非酿酒酵母在单一培养的发酵过程中能够将其细胞活力保持在高水平(即约107-108个细胞/毫升),寿命也能达到15-20天。但在与S. cerevisiae的混合培养中,它们在发酵第一天后开始死亡,3-7天后完全死亡。可见,其早期死亡不是由乙醇或任何其他环境因素引起的,而是由酿酒酵母产生的未知毒素引起。

 

后来,2010年科学家发现这些毒素与S.cerevisiae分泌的抗菌肽(AMPs)相对应,这些抗菌肽抑制了几种非酿酒酵母的生长,可以损害其细胞膜的完整性和细胞内的pH平衡而致其死亡。

 

尽管也有一些实验不支持这一竞争机制,且这一完整的机制仍未被科学家完全掌握,但国内外各大酵母公司都已在不同酵母中列明其嗜杀特性的强弱。

 

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未来

S. cerevisiae所具有的这种优势,对酿酒来说非常重要,因为它们能够快速且完全发酵葡萄糖分,避免不良污染物和发酵中断。因此,S. cerevisiae也一直是发酵接种酵母的主要选择。

即使在自然发酵的葡萄酒中,S. cerevisiae通常也至少负责消耗至少50%的总糖分。

然而,非酿酒酵母可以提高葡萄酒的风味复杂度,因此,行业内一个新的趋势,即在发酵前要么单独只接种非酿酒酵母,要么与S. cerevisiae混合,实现部分风味复杂化的目的。

 

什么?国产葡萄酒酵母竟有嗜杀特性!

实际上,一些国际商业酵母制造商,比如Laffort和Lallemand已经将非酿酒酵母单独作为其产品组合的一部分。还有一款酵母混合产品,即Viniflora®MELODYTM,含有20%的T. delbrueckii,20%的L.thermotolerans和60%的S. cerevisiae。

CWS活动一览

什么?国产葡萄酒酵母竟有嗜杀特性!

一款使用国产酵母的酒款,知味侯老师亲测十分不错:

酒液呈紫红色,张扬的成熟黑樱桃、黑醋栗香气,果味浓郁饱满,单宁顺滑,有明显的甜美感。完全没有赤霞珠常见的粗糙感,酒精度高达15.8%,但是成熟丰富的果味完美压制了酒精的灼热感。整体均衡性很好,丰腴肥美,个性奔放。

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知味君