葡萄酒工藝學(xué) 酵母菌與酒精發(fā)酵

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1、葡萄酒工藝學(xué)酵母菌與酒精發(fā)酵4酵母菌與酒精發(fā)酵(AF)本章主要講述酵母菌的特性、酒精發(fā)酵的原理以及影響酒精發(fā)酵的因素。要求學(xué)生了解葡萄酒釀造中所使用的酵母菌的特性、酒精發(fā)酵的原理，建立“危險(xiǎn)溫區(qū)”的概念，掌握酵母菌對(duì)葡萄酒質(zhì)量影響的雙重性，酒精發(fā)酵的各種條件對(duì)酒質(zhì)的影響，為葡萄酒釀造酒精發(fā)酵的控制打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：酵母菌對(duì)酒精發(fā)酵和酒質(zhì)的影響。4酵母菌與酒精發(fā)酵(AF)4.1酒精發(fā)酵的定義4.2酵母菌的一般特性4.3葡萄酒釀造中的主要釀酒菌種4.4酵母菌的成分和營養(yǎng)4.5釀酒中的呼吸和發(fā)酵4.6酵母菌的生長周期4.7生存素4.8影響酵母菌生長和酒精發(fā)酵的因素思考題4.1

2、酒精發(fā)酵的定義酵母菌將葡萄漿果中的糖分解為酒精、二氧化碳和其它副產(chǎn)物，這一過程稱為AF。多數(shù)酵母菌發(fā)酵葡萄糖比果糖快，而拜耳酵母、星形球擬酵母發(fā)酵果糖比葡萄糖快。95％的糖被分解為酒精和二氧化碳，5％的以其它支路被轉(zhuǎn)化，生成其它的副產(chǎn)物，對(duì)葡萄酒質(zhì)量具有重要作用。C6H12O6＝2C2H5OH＋2CO2實(shí)質(zhì)上，AF是由酵母菌分泌的一系列酶完成的。發(fā)酵保留殘?zhí)桥c人為加糖比較，哪個(gè)酒更甜？如何釀造殘留葡萄糖多的甜葡萄酒？4.2酵母菌的一般特性子囊菌綱酵母屬；單細(xì)胞微生物；圓形、橢圓形、細(xì)長或檸檬形；飽滿、細(xì)胞壁薄、細(xì)胞質(zhì)均一、透明無色為活性強(qiáng)的細(xì)胞；衰老和不良條件下的細(xì)胞壁厚、細(xì)胞質(zhì)呈顆

3、粒狀。在酒廠、葡萄園，酵母菌無處不在，以孢子的形式越冬，靠昆蟲(果蠅)、風(fēng)傳播。注意酒廠衛(wèi)生。在傳統(tǒng)的葡萄葡萄酒產(chǎn)區(qū)，酵母菌逐漸適應(yīng)了當(dāng)?shù)氐臍夂?、土壤和品種等，形成了一定的酵母群落。不同產(chǎn)區(qū)天然酵母群落差異很大。AF中，酵母菌以出芽繁殖為主，在顯微鏡下，觀察出芽狀態(tài)的酵母菌的多少，可以知道酵母菌的繁殖狀況。4.3葡萄酒釀造中主要酵母菌種25屬150種之多，進(jìn)行正常的AF的主要是釀酒酵母；在AF中不起作用或作用很少的統(tǒng)稱為野生酵母。引起葡萄酒腐敗，產(chǎn)生異味和蹼膜的多為野生酵母的一些菌株，漢遜、畢赤氏和圓酵母都會(huì)引起二次發(fā)酵。根據(jù)能否產(chǎn)生孢子，將酵母菌分為兩大類，即子囊酵母(真酵母)和無

4、子囊酵母(非產(chǎn)孢酵母，擬酵母)酵母的特性：產(chǎn)酒精能力、產(chǎn)酒精效率、抗SO2能力。思考：還應(yīng)該考察酵母菌的哪些特性？自然發(fā)酵酵母菌象接力賽一樣。選擇酵母菌需要考慮的因素產(chǎn)物(酒)的質(zhì)量：外觀、香氣、口感，SO2、甘油、揮發(fā)酸等發(fā)酵是否徹底發(fā)酵速度發(fā)酵狀況：泡沫酵母的凝聚性對(duì)發(fā)酵條件的適應(yīng)性：溫度、營養(yǎng)是否吸附酚類物質(zhì)特殊酵母：增香價(jià)格等要根據(jù)實(shí)際情況來選擇具有一定特性的酵母菌。4.4酵母菌的成分和營養(yǎng)酵母菌的生長發(fā)育需要水、碳水化合物、含氮物質(zhì)、維生素和無機(jī)鹽等。在正常情況下，葡萄汁含有酵母菌需要的所有營養(yǎng)成分。銨離子和多數(shù)氨基酸能作為酵母屬酵母的氮源；酵母能很好地利用無機(jī)磷酸鹽，但也

5、能利用磷酸酯類；需要鐵、鎂、錳、銅、鈣、鉀、鋅等，鈉有毒性；營養(yǎng)缺乏導(dǎo)致發(fā)酵遲緩或不完全，還會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生不希望的產(chǎn)物當(dāng)基質(zhì)中不再含有酵母菌所需營養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，部分酵母菌自溶形成高級(jí)醇和氨基酸。為加速并完成AF，只能使用化學(xué)催化劑，以酒石酸鹽、氯化物、硫酸鹽或磷酸鹽等形式與銨離子結(jié)合的鹽類、硫胺素加量<0.0006g/L，硫酸銨<0.3g/L。磷酸二銨4.5釀酒中的發(fā)酵和呼吸低濃度氧有利于發(fā)酵，高濃度氧抑制發(fā)酵，刺激有氧呼吸。(接觸氧氣量與細(xì)胞干重的關(guān)系)發(fā)酵和呼吸的關(guān)系值得注意的是，發(fā)酵和呼吸并不是相互排斥的代謝方式。酵母屬酵母在發(fā)酵過程不能提供足夠的ATP時(shí)，如果有氧存在和葡萄糖濃度較低

6、，就會(huì)增強(qiáng)呼吸作用的力度。從發(fā)酵代謝向呼吸代謝并無突然的切換，從呼吸向發(fā)酵的轉(zhuǎn)換也是如此。這就是酵母需要一段時(shí)間來適應(yīng)不同的生長條件的原因。發(fā)酵性生長受呼吸程度的影響，具體取決于生長條件和細(xì)胞對(duì)ATP的需求。AF的主要副產(chǎn)物甘油（glycerol）：每當(dāng)磷酸二羥丙酮氧化一分子NADH2，就形成一分子甘油，這一過程稱為甘油發(fā)酵。3-12g/L影響因素：菌種，含糖量、SO2、pH值、發(fā)酵溫度高，甘油產(chǎn)量高。乙醛：丙酮酸脫羧，乙醇氧化，氧化味，亞硫酸乙醛醋酸：揮發(fā)酸，1.1g/L琥珀酸(succinicacid)：乳酸：AF，蘋果酸乳酸發(fā)酵高級(jí)醇(higher(fusel)alcohols

7、)：二類香氣的主要物質(zhì)，主要由氨基酸形成酯類(ester)：發(fā)酵中的生化酯類和陳釀中的化學(xué)酯類。乙酸乙酯4.6酵母菌的生長周期回憶經(jīng)典的微生物生長曲線:緩慢，對(duì)數(shù)，穩(wěn)定，衰亡繁殖階段：2－5天，達(dá)107個(gè)/mL，很少超過2(5)×108平衡階段：持續(xù)8天左右，動(dòng)態(tài)平衡衰減階段：持續(xù)幾周，活細(xì)胞降至1054.7生存素可見，AF可以持續(xù)很長時(shí)間，發(fā)酵旺盛期出現(xiàn)在酵母的繁殖和平衡階段，衰減階段發(fā)酵減緩或停止不僅與酵母生長量不夠有關(guān)，而且與非繁殖生物質(zhì)(生存素)的