不同逆境對(duì)葡萄酒相關(guān)酵母生長(zhǎng)特性的影響

王鳳梅 馬利兵

摘要：為了探究葡萄酒相關(guān)酵母對(duì)不同逆境的耐受性，從內(nèi)蒙古西部釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)分離到4株葡萄酒酵母，分別為葡萄汁有孢漢遜酵母（Hanseniaspora uvarum）、釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、東方伊薩酵母（Issatchenkia orientalis）及克魯維畢赤酵母（Pichia kluyveri）。采用杜氏小管發(fā)酵法測(cè)試這4株酵母對(duì)不同逆境（低pH、高酒精度、高濃度SO2、高濃度葡萄糖及高濃度鹽）的耐受性。結(jié)果表明，葡萄汁有孢漢遜酵母耐低pH能力、耐高SO2能力與耐高鹽能力最弱；釀酒酵母耐酒精能力強(qiáng)，耐高糖能力最弱；東方伊薩酵母耐高鹽能力弱，耐SO2能力最強(qiáng)；克魯維畢赤酵母耐酒精能力與耐高鹽能力最強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：葡萄酒；酵母；發(fā)酵條件；耐受性；逆境

中圖分類號(hào)：TS261.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）05-1264-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.05.044

Effects of Different Stresses on the Growth Characteristics of Wine-related Yeasts

WANG Feng-mei1，MA Li-bing2

（1. Baotou Light Industry Vocational Technical College，Baotou 014030， Inner Mongolia，China；2. School of Mathematics， Physics and Biological Engineering， Inner Mongolia University of Science & Technology，Baotou 014010， Inner Mongolia，China）

Abstract：In order to test the resistance of wine-related yeasts on different types of stresses， four strains of wine-related yeasts（Hanseniaspora uvarum，Saccharomyces cerevisiae，Issatchenkia orientalis and Pichia kluyveri），isolated from wine grape producing area in the western district of Inner Mongolia， were used as materials. Durham tube fermentation were used to test their resistance on different types of stresses （low pH value，high alcohol concentration， high SO2 concentration， high glucose concentration and high salt concentration）. The results showed that Hanseniaspora uvarum had the lowest resistance on low pH value， high SO2 concentration and high salt concentration. Saccharomyces cerevisiae had high resistance on high alcohol concentration， however， had the lowest resistance on high glucose concentration. Issatchenkia orientalis had low resistance on high salt concentration， however， had the highest resistance on high SO2 concentration. Pichia kluyveri had the highest resistance on both high alcohol concentration and high salt concentration.

Key words： wine； yeast； fermentation conditions； resistence； stress

目前，中國(guó)葡萄酒生產(chǎn)菌種大部分依賴進(jìn)口，單一釀酒酵母菌種的純種發(fā)酵使得葡萄酒失去了其特有的香氣和風(fēng)味。如果用天然釀酒酵母接種發(fā)酵或者與其他非釀酒酵母菌種混合進(jìn)行發(fā)酵，就可以生產(chǎn)出具有地區(qū)特色的葡萄酒[1，2]。非釀酒酵母在葡萄酒生產(chǎn)中不能完全發(fā)酵，產(chǎn)酒精的能力也稍差，但在葡萄酒的酒體結(jié)構(gòu)、香氣及地區(qū)特色等方面卻能起到積極作用[3]。因此，充分利用各類酵母的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，有效控制敗壞性酵母的負(fù)面影響，會(huì)使葡萄酒具有更加復(fù)雜的口感和香氣，也可以改善單一菌種帶來(lái)的不良影響[4，5]。本研究對(duì)內(nèi)蒙古西部地區(qū)分離到的4株葡萄酒相關(guān)酵母的低pH耐受性、酒精耐受性、SO2耐受性，高糖耐受性、高鹽耐受性進(jìn)行研究，旨在為混合接種不同酵母的葡萄酒發(fā)酵工藝控制提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 培養(yǎng)基

YPD培養(yǎng)基：酵母浸粉1%（m/V，g/mL），蛋白胨2%（m/V），葡萄糖2%（m/V，g/mL）[6]。

1.2 試驗(yàn)菌株

內(nèi)蒙古西部釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)通過(guò)分離鑒定得到的葡萄汁有孢漢遜酵母（Hanseniaspora uvarum）、釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、東方伊薩酵母（Issatchenkia orientalis）及克魯維畢赤酵母（Pichia kluyveri）[7]。

1.3 菌種活化、擴(kuò)大培養(yǎng)及接種

將保藏的釀酒酵母菌株分別接種于YPD液體培養(yǎng)基中，于28 ℃下培養(yǎng)48 h。隨后，將活化后的菌種按5%的接種量接種于已裝有100 mL YPD液體培養(yǎng)基的三角瓶中，28 ℃、72 r/min搖床中培養(yǎng)72 h。利用血球計(jì)數(shù)板對(duì)擴(kuò)大培養(yǎng)的菌種進(jìn)行計(jì)數(shù)（表1）。

1.4 菌種耐受性測(cè)試

1.4.1 低pH耐受性測(cè)試 將5 mL滅菌后的YPD液體培養(yǎng)基加入帶有杜氏發(fā)酵管的試管中，將pH分別調(diào)整到2.0、3.0、4.0、5.0和6.0，按表1所示的接種量分別接種酵母，3次重復(fù)，25 ℃下培養(yǎng)3 d，根據(jù)產(chǎn)氣量確定酵母菌生長(zhǎng)情況。

1.4.2 酒精耐受性測(cè)試 將5 mL滅菌后的YPD液體培養(yǎng)基加入帶有杜氏發(fā)酵管的試管中，加入95%的乙醇，將乙醇體積分?jǐn)?shù)分別調(diào)整為10%、12%、14%和16%，按表1所示的接種量分別接種酵母，3次重復(fù)，25 ℃下培養(yǎng)4 d，根據(jù)產(chǎn)氣量確定酵母菌生長(zhǎng)情況。

1.4.3 SO2耐受性測(cè)試 分別將5 mL滅菌后的YPD液體培養(yǎng)基加入帶有杜氏發(fā)酵管的試管中，加入6%Na2SO3，將SO2濃度分別調(diào)整為100、150、200及250 mg/L，按表1所示的接種量分別接種酵母，3次重復(fù)，25 ℃下培養(yǎng)3 d，根據(jù)產(chǎn)氣量確定酵母菌生長(zhǎng)情況。

1.4.4 高糖耐受性測(cè)試 將5 mL滅菌后的YPD液體培養(yǎng)基加入帶有杜氏發(fā)酵管的試管中，加入葡萄糖，使其濃度分別為30%、40%、50%和60%（m/m），按表1所示的接種量分別接種酵母，3次重復(fù)，25 ℃下培養(yǎng)3 d，根據(jù)產(chǎn)氣量確定酵母菌生長(zhǎng)情況。

1.4.5 高鹽耐受性測(cè)試 將5 mL滅菌后的YPD液體培養(yǎng)基加入帶有杜氏發(fā)酵管的試管中，加入NaCl，使其濃度分別為8%、10%、12%、14%和16%（m/m），按表1所示的接種量分別接種酵母，3次重復(fù)，25 ℃下培養(yǎng)3 d，根據(jù)產(chǎn)氣量確定酵母菌生長(zhǎng)情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 酵母菌株對(duì)低pH的耐受性

酵母菌在酸性條件下，發(fā)酵能力最強(qiáng)，最適pH為4.5～5.5。在pH很低的條件下，酵母菌生長(zhǎng)受到抑制，并生成揮發(fā)酸[8]。由圖1可知，在pH為4.0～6.0時(shí)，所有供試菌株均能旺盛生長(zhǎng)；而在pH為3.0時(shí)，其生長(zhǎng)受到抑制，葡萄汁有孢漢遜酵母最低只能耐受pH為4.0的環(huán)境，pH為3.0時(shí)不能生長(zhǎng)，耐受能力最弱。

2.2 酵母菌株對(duì)酒精的耐受性

過(guò)高的酒精濃度對(duì)酵母有毒性，會(huì)抑制細(xì)胞的生長(zhǎng)及發(fā)酵活性。所以，酵母的發(fā)酵能力在很大程度上取決于其自身對(duì)酒精耐受力的大小[9]。由圖2可知，隨著酒精度的增高，酵母菌的生長(zhǎng)繁殖受到抑制，酒精度越高，酵母菌的生長(zhǎng)繁殖越弱。在酒精度為10%～14%時(shí)，各菌株均能生長(zhǎng)，16%時(shí)，葡萄汁有孢漢遜酵母和東方伊薩酵母受到抑制不能生長(zhǎng)，釀酒酵母和克魯維畢赤酵母雖受到抑制，但均能生長(zhǎng)。

2.3 酵母菌株對(duì)高SO2的耐受性

在葡萄酒生產(chǎn)過(guò)程中，葡萄質(zhì)量好的情況下，SO2使用量在30～100 mg/L；在葡萄質(zhì)量相對(duì)較差的情況下，使用量不超過(guò)80～150 mg/L[3]。在葡萄酒標(biāo)準(zhǔn)中，SO2的含量不能超過(guò)250 mg/L[10]。因此，葡萄酒釀造用酵母菌株要求有較高的耐SO2能力。由圖3可知，所有供試菌株均能耐受200 mg/L的SO2。東方伊薩酵母的耐SO2能力最強(qiáng)，能耐受250 mg/L的SO2。

2.4 酵母菌株對(duì)高糖的耐受性

糖的濃度影響酵母的生長(zhǎng)和發(fā)酵。含糖量在12%～18%的葡萄汁發(fā)酵最為迅速，隨著糖濃度的升高，發(fā)酵能力逐漸受到抑制。由圖4可知，所有供試菌株均可耐受50%的葡萄糖，但當(dāng)葡萄糖濃度達(dá)到60%時(shí)，釀酒酵母不能生長(zhǎng)。糖含量的變化對(duì)克魯維畢赤酵母的生長(zhǎng)狀態(tài)沒(méi)有影響。

2.5 酵母菌株對(duì)高鹽的耐受性

不同類型微生物對(duì)滲透壓變化的適應(yīng)能力不同，大多數(shù)微生物在1%～3%的NaCl濃度范圍內(nèi)可正常生長(zhǎng)，10%～15%的NaCl濃度能抑制大部分微生物的生長(zhǎng)[11]。由圖5可知，NaCl濃度在8%～10%時(shí)，所有供試菌株生長(zhǎng)狀態(tài)良好，克魯維畢赤酵母能耐受16%的鹽含量，耐受能力最強(qiáng)。鹽含量對(duì)釀酒酵母的生長(zhǎng)狀態(tài)沒(méi)有影響。

3 小結(jié)與討論

在葡萄酒發(fā)酵過(guò)程中，如果能夠充分利用非釀酒酵母的優(yōu)點(diǎn)及其與釀酒酵母間有益的相互作用，能釀造出風(fēng)味復(fù)雜、風(fēng)格獨(dú)特的葡萄酒。據(jù)報(bào)道[12]，葡萄汁有孢漢遜酵母可以通過(guò)代謝和自溶來(lái)提高葡萄酒的香氣，并且有非常好的產(chǎn)酯能力，參與復(fù)雜新鮮的風(fēng)味物質(zhì)的形成。葡萄汁有孢漢遜酵母、克魯維畢赤酵母有葡萄糖苷酶活性，其中葡萄汁有孢漢遜酵母比釀酒酵母具有更強(qiáng)的產(chǎn)酶能力，尤其在發(fā)酵早期，這些非釀酒酵母對(duì)葡萄漿中的酶反應(yīng)有積極的貢獻(xiàn)。東方伊薩酵母有較好的降解蘋(píng)果酸的能力，對(duì)改善葡萄酒的風(fēng)味也有積極的作用。

在葡萄酒生產(chǎn)中，葡萄酒相關(guān)酵母的生長(zhǎng)繁殖受到很多因素的影響，如酒精度、SO2添加量、營(yíng)養(yǎng)物狀況及葡萄園的地理位置和氣候等。只有控制和利用好這些條件，酵母在葡萄酒中生產(chǎn)中的積極作用才能充分展現(xiàn)。葡萄酒在發(fā)酵過(guò)程中，酵母不可避免地會(huì)受到各種脅迫條件的影響。而當(dāng)脅迫條件超過(guò)細(xì)胞的極限生理功能時(shí)，便會(huì)對(duì)細(xì)胞的生存和發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生負(fù)面影響[13，14]。因此，為了避免發(fā)酵過(guò)程發(fā)生阻遏或遲滯現(xiàn)象，要求酵母必須具備足夠的脅迫應(yīng)答能力來(lái)抵御脅迫條件所造成的影響[15，16]。酵母抵御不良環(huán)境的能力與發(fā)酵過(guò)程能否順利進(jìn)行和生產(chǎn)效率的高低密切相關(guān)。

本研究對(duì)分離到的葡萄酒相關(guān)酵母的耐受性進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明，在所測(cè)試的4個(gè)酵母菌種中，葡萄汁有孢漢遜酵母耐低pH能力、耐SO2能力與耐高鹽能力最弱；釀酒酵母耐酒精能力強(qiáng)，耐高糖能力最弱；東方伊薩酵母耐高鹽能力弱，耐SO2能力最強(qiáng)；克魯維畢赤酵母耐酒精能力與耐高鹽能力最強(qiáng)。葡萄酒相關(guān)酵母的耐受性研究可為葡萄酒混合接種酵母的發(fā)酵工藝研究提供依據(jù)。

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