本土季也蒙毕赤酵母在干红葡萄酒中试生产中的应用潜力.pdf
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1、生物工程 食品科学 2023,Vol.44,No.18 117本土季也蒙毕赤酵母在干红葡萄酒中试 生产中的应用潜力藏 伟1,刘 叶2,刘 宇1,彭 帅1,陈学莲1,王 婧1,*(1.甘肃农业大学食品科学与工程学院,甘肃省葡萄与葡萄酒工程学重点实验室,甘肃 兰州 730070;2.甘肃紫轩酒业有限公司,甘肃 嘉峪关 735100)摘 要:为探究季也蒙毕赤酵母(Meyerozyma guilliermondii)NM218在干红葡萄酒中试酿造中的应用潜力,实验以赤霞珠葡萄为原料,以NM218与商业酿酒酵母(FX10)间隔48 h顺序接种为处理,以单独接种FX10为对照,监控酒精发酵进程及酵母的生长
2、状况,分析酒精发酵结束与陈酿5 个月后酒样的理化指标、颜色指标、香气成分,结合感官评价分析NM218与FX10混菌发酵对赤霞珠干红葡萄酒品质的影响。结果表明,在酒精发酵中期前,M.guilliermondii能够保持高于105 CFU/mL细胞活菌数,发酵末期完全消亡;处理组比对照组酒精发酵时间延长23 d;所得酒样基本理化指标均符合GB/T 150372006葡萄酒的要求;与对照酒样相比,处理组酒样在酒精发酵结束与陈酿5 个月时总花色苷含量和单体花色苷比例均显著降低(P0.05),CIELab颜色参数及离子化指数均显著提高(P0.05);处理组酒样在酒精发酵结束后能够增加丁酸乙酯(97%)、
3、乙酸异戊酯(123%)、己酸乙酯(59%)、辛酸甲酯(43%)、乙酸苯乙酯(61%)、香茅醇(55%)等香气物质的含量,陈酿5 个月后能够增加庚酸乙酯(151%)、丁二酸二乙酯(63%)和肉豆蔻酸乙酯(83%)等香气物质含量,且独有香气2 种,赋予葡萄酒浓郁的花果类香气;感官评价表明,处理组酒样陈酿5 个月后呈紫红色、酒体协调、香气浓郁,综合评分较高。综上,NM218与FX10顺序接种发酵可以增强干红葡萄酒香气品质和感官愉悦感,具备工业化应用的潜力。关键词:季也蒙毕赤酵母;干红葡萄酒;颜色;香气;中试Application Potential of Native Meyerozyma guil
4、liermondii in Pilot Production of Dry Red WineZANG Wei1,LIU Ye2,LIU Yu1,PENG Shuai1,CHEN Xuelian1,WANG Jing1,*(1.Gansu Key Lab of Viticulture and Enology,College of Food Science and Engineering,Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China;2.Gansu Zixuan Wine Industry Co.Ltd.,Jiayuguan 735100,C
5、hina)Abstract:The purpose of this study was to explore the application potential of Meyerozyma guilliermondii NM218 in dry red wine pilot production.Cabernet Sauvignon wines were made by sequential inoculation of NM218 and commercial Saccharomyces cerevisiae(FX10)at an interval of 48 h(treatment gro
6、up)or single inoculation of FX10(control group).The alcoholic fermentation process and yeast growth status were monitored,and the physicochemical indicators,color and aroma components of wine were measured at the end of alcoholic fermentation and after five months of aging.Moreover,sensory evaluatio
7、n was carried out to the effect of mixed culture fermentation on the quality of Cabernet Sauvignon dry red wine.The results showed that the viable count of M.guilliermondii remained higher than 105 CFU/mL before the middle stage of alcoholic fermentation,and completely disappeared at the end of ferm
8、entation.The process of alcoholic fermentation in the treatment group was prolonged by 2 to 3 days compared with that in the control group.The basic physicochemical indicators of the wine samples met the requirements of the national standard GB/T 15037-2006 Wines.Compared with the control group,the
9、total anthocyanin content and the percentage of individual anthocyanins in the treatment group at the end of alcoholic fermentation and after five months of aging were significantly decreased(P 0.05),and the CIELab color parameters and ionization index were significantly increased(P 0.05).At the end
10、 of alcoholic fermentation,the contents 收稿日期:2022-09-07基金项目:“十三五”国家重点研发计划重点专项(2019YFD1002503);甘肃省重点研发项目(20YF8NA132)第一作者简介:藏伟(1997)(ORCID:0000-0001-6779-9054),男,硕士研究生,研究方向为葡萄酒微生物应用。E-mail:*通信作者简介:王婧(1969)(ORCID:0000-0002-2267-6226),女,教授,博士,研究方向为葡萄酒安全与发酵微生物的应用开发。E-mail:118 2023,Vol.44,No.18 食品科学 生物工程o
11、f aroma substances such as ethyl butyrate(97%),isoamyl acetate(123%),ethyl caproate(59%),methyl caprylate(43%),phenylethyl acetate(61%),and citronellol(55%)in the treatment group increased compared with the control group.After five months of aging,the contents of aroma substances such as ethyl hepta
12、noate(151%),diethyl succinate(63%)and ethyl myristate(83%)increased compared with the control group.Two aroma compounds were exclusively found in the treatment group,which could impart a rich fruity aroma to the wine.Sensory evaluation showed that the mixed culture fermented wine had a purple-red co
13、lor,harmonious body,and rich aroma and scored high overall after five months of aging.In conclusion,sequential inoculation of NM218 and FX10 can enhance the aroma quality and sensory pleasure of dry red wine,and has the potential for industrial application.Keywords:Meyerozyma guilliermondii;dry red
14、wine;color;aroma;pilot plant testDOI:10.7506/spkx1002-6630-20220907-069中图分类号:TS262.2 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2023)18-0117-09引文格式:藏伟,刘叶,刘宇,等.本土季也蒙毕赤酵母在干红葡萄酒中试生产中的应用潜力J.食品科学,2023,44(18):117-125.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220907-069.http:/ZANG Wei,LIU Ye,LIU Yu,et al.Application potential of native Mey
15、erozyma guilliermondii in pilot production of dry red wineJ.Food Science,2023,44(18):117-125.(in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220907-069.http:/酵母菌对葡萄酒品质和风格起着重要作用。由于酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)酒精转化率高、发酵完全等优点,在葡萄酒行业中被开发成活性干粉制剂广泛使用1。然而,在葡萄酒酿造中,用单一商业S.cerevisiae菌剂进行发酵,虽可确保
16、酒精发酵(alcoholic fermentation,AF)的顺利进行和完成,但会导致发酵过程中酵母菌群多样性下降,酵母代谢产生的化学反应复杂度降低,使葡萄酒质量风味趋近,产品风格特色不突出2。近几年,大量的研究已经证实,在葡萄酒AF前期,一些非S.cerevisiae的菌种参与发酵会增加葡萄酒感官特征的复杂性3-4。毕赤酵母(Pichia)是葡萄酒自然发酵过程中普遍存在的酵母菌种,也是重要的产酯酵母之一,对葡萄酒香气成分的多样性做出了重要贡献5-6。季也蒙毕赤酵母(Meyerozyma guilliermondii)由于其独特的代谢活动,在各种代谢产物的合成、功能蛋白的生产和生物防治方面表
17、现出了巨大潜力7-9;M.guilliermondii与一些化学物质结合可以提高对霉菌的抑制作用10;此外,Benito等11的研究发现,M.guilliermondii发酵能够增加吡喃花色苷类物质的形成,这些物质具有增强干红葡萄酒颜色稳定性的作用。也有研究表明,M.guilliermondii能分泌多种胞外水解酶,如菊粉酶、-淀粉酶、-鼠李糖苷酶和脂肪酶7;Aplin等12通过顺序接种M.guilliermondii(P40D002)可降低葡萄酒的乙醇含量,并产生高浓度的乙酸乙酯等香气物质。Yan Wei等13也报道了M.guilliermondii能够产生高浓度2-苯乙醇,对增强玫瑰香气具
18、有积极影响。本实验室前期工作中优选出1 株高产-葡萄糖苷酶的M.guilliermondii菌株NM218,该酶的产生与菌株细胞生长同步进行,通过酿酒学特性研究也证实该菌株具有较高的葡萄酒环境耐受性和低酸条件下的高酶活力性质14,与S.cerevisiae顺序接种发酵,可以增加酯类和萜烯类等挥发性物质,增强葡萄酒香气的复杂性15,在霞多丽干白葡萄酒陈酿过程中添加M.guilliermondii的-葡萄糖苷酶制剂可增加萜烯类、C13-降异戊二烯类、高级醇类、酯类、脂肪酸类物质,丰富了葡萄酒的香气复杂性16。目前关于非S.cerevisiae与S.cerevisiae混菌发酵的研究大部分是在实验室
19、微酿条件下的结果,中试规模下的应用研究鲜有报道,而中试实验是将实验室成果与产业化应用连接的重要桥梁。因此,本研究目的是将NM218与商业S.cerevisiae以顺序接种的模式进行中试发酵,并对发酵过程中酵母生长状况、葡萄酒酿酒学特性和感官特征进行分析,以期明晰M.guilliermondii的应用潜力,为M.guilliermondii的工业化应用提供一定数据参考。1 材料与方法1.1 材料与试剂1.1.1 菌剂与原料菌株NM218由甘肃省葡萄与葡萄酒工程学重点实验室筛选于自然发酵的葡萄醪中,并经过26S rDNA D1/D2测序,确定其为M.guilliermondii(序列相似度99.5
20、1%),现保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC NO:23155);菌株NM218活性干粉菌剂由本实验室参考张馨文等17的方法经过高密度培养,添加复合冻干保护剂等方法制备于冰箱冷藏备用。商业S.cerevisiae活性干粉制剂FX10、商业乳酸菌活性干粉生物工程 食品科学 2023,Vol.44,No.18 119制剂(Oenococcus oeni)Lactoenos 450 Preac购自法国Laffort公司。2021年10月采摘于宁夏博纳伯馥酒庄的赤霞珠(Cabrnet Sauvignon),糖质量浓度250 g/L(以还原糖计),可滴定酸6.45 g/L(以酒石酸计),p
21、H 3.89。1.1.2 培养基与试剂WL(Wallerstein Laboratory)营养琼脂培养基 北京奥博星生物技术有限公司。氯化钠(分析纯,99%)、无水乙醇(分析纯)天津市光复科技有限公司;果胶酶(食品级)法国Laffort 公司;2-辛醇(色谱纯,99%)等标准品 Sigma-Aldrich(上海)贸易有限公司。1.2 仪器与设备TU-1080紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司;WINESCAN S20 FLEX多功能葡萄酒分析仪 福斯华(北京)科贸有限公司;H2050R高速冷冻离心机 长沙湘仪离心机仪器有限公司。1.3 方法1.3.1 发酵中试实验赤霞珠葡萄果实
22、在分拣台人工摘除烂果及二次果等,送入除梗破碎机除梗破碎后按70%的量输入2 t不锈钢控温罐,加入40 mg/L果胶酶,分次加入SO2至质量浓度达到50 mg/L,打循环至均匀后在低温(10)下浸渍24 h,随后恢复室温后进行酵母接种发酵,实验如下:供试酵母活性干粉均采用200 mg/L的接种量进行,先温水活化后接种于50 L葡萄醪中扩培24 h后进行接种实验。以先接种NM218,48 h后再接种FX10为处理组;只接种FX10为对照组,2527 控温发酵。参考冯丹萍等18的方法,当相对密度在1.058左右时视为发酵中期,相对密度在1.015左右视为发酵末期,相对密度降至0.9930.996时视
23、为AF结束。发酵期间,分别在接种NM218后12、48 h、发酵中期、发酵末期取样监测酵母生长状况。AF结束后酒样转罐分离,加入1 g/t的乳酸菌干粉活化液启动苹果酸-乳酸发酵,1820 控温发酵,苹果酸-乳酸发酵结束后酒样转罐分离,在15 条件下陈酿贮藏。其中,AF结束与陈酿5 个月(5M)分别进行取样,对照组酒样分别记为AF-CK和5M-CK;处理组酒样分别记为AF-NM和5M-NM;每组实验重复3 次。1.3.2 酵母生长动态监测参考本实验室Gao Pingping等15的方法,采用平板计数法。酒样梯度稀释后涂布在WL培养基上,28 培养72 h后进行菌落计数。根据M.guillierm
24、ondii在WL培养基上菌落特征为圆形乳白色而S.cerevisiae为白色带浅绿色,中间凸起的形态差异分别进行统计。1.3.3 常规理化指标测定利用多功能葡萄酒分析仪,测定乙醇、总酸、挥发酸、残糖、甘油等。多功能葡萄酒分析仪条件:用25%H3PO4溶液调零液;酒样进液量为30 mL;样品温度25;XY自动进样系统分析时间持续30 s。1.3.4 颜色指标测定1.3.4.1 CIELab颜色参数测定参照SN/T 4675.252016出口葡萄酒颜色的测定CIE 1976(L*a*b*)色空间法19进行测定。检测条件:酒样经0.45 m滤膜过滤,2 mm光程石英比色皿,用紫外-分光光度计连续扫描
25、380780 nm谱段,间隔5 nm,每酒样重复3 次,蒸馏水为空白。将380780 nm波长处吸光度矫正到1 cm光程后,CIELab颜色参数计算如下:?1/3?16Y0YL?116?(1)?1/3?X0Xa?500?Y0Y?1/3(2)?1/3?Y0Yb?200?Z0Z?1/3(3)Cab?a*?2?b*?21/(4)hab?arctana*b*(5)式中:X、Y和Z为样品三刺激值;X0、Y0和Z0为D65标准白光三刺激值,取值为94.825、100.00、107.381。1.3.4.2 总花色苷含量测定参考兰圆圆等20的方法,计算如式(6)所示:?/?mg/L?A1?A2?875(6)式
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