《耐高滲酵母選育及其在葡萄酒中的應(yīng)用研究》論文發(fā)表期刊：《中國釀造》；發(fā)表周期：2021年06期

《耐高滲酵母選育及其在葡萄酒中的應(yīng)用研究》論文作者信息：作者簡介：金 紅（1968-），女，高級工程師，本科，研究方向為食品科技及發(fā)酵工程。 *通訊作者：彭 濤（1970-），男，教授級高級工程師，碩士，研究方向為食品與發(fā)酵。

　　摘 要：高醇、高糖、高硫等條件會影響酵母菌的生物活性。為篩選出耐高酒精度、高糖度、高SO2濃度的葡萄酒釀造優(yōu)良菌株，該實驗采集葡萄酒糟、黃酒糟、酒醅，經(jīng)過富集篩選分離純化得到8株酵母菌，經(jīng)高酒精度、高糖度、高SO2耐受試驗后初步篩選出2株菌株，一株耐高糖，在含糖量60%條件下21.5 h仍可啟動發(fā)酵;一株耐高酒精度，在酒精度20%vol條件下21.3 h仍可啟動發(fā)酵;2株菌株均可在300 mg/L SO2條件下在6.7 h啟動發(fā)酵。經(jīng)生理生化試驗初步鑒定兩株菌分別為釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和膜醭畢赤氏酵母(Pichia membranefaciens)。在濃縮葡萄汁初始糖含量28%條件下接種釀酒酵母，高泡期補料至含糖量34%接種膜醭畢赤氏酵母，20 ℃發(fā)酵15 d，得到的葡萄酒酒精度為18.1%vol。

　　關(guān)鍵詞：耐高滲酵母;選育;葡萄酒

　　Abstract: High alcohol, high sugar, high sulfur and other conditions could affect the biological activity of yeast. In order to screen the excellent strains of wine brewing that tolerate high alcohol content, high sugar content and high SO, concentration, 8 strains were screened initially from wine lees, Huangiju (Chinese rice wine) lees and fermented grains after enrichment and screening. After high alcohol content, high sugar content, and high SO, tolerance experi-ments, 2 strains were screened, one strain was tolerant to high sugar, and the fermentation could be started at 21.5 h with sugar content 60%, the other one was tolerant to high alcohol, and the fermentation could be started at 21.3 h after adding 20% vol alcohol. Under the condition of 300 mg/L SO, both strains could start fementation at 6.7 h. The two strains were preliminarily identified as Saccharomyces cerevisiae and Pichia membranefaciens by physiological and biochemical tests. S. cerevisiae was inoculated under the condition of initial suzar content 28% of concentrated grane iuice and then P. membranifaciens was inoculated to sugar content 34% at high bubble stage. The wine was fermented at 20 ℃ for 15 d, and the alcohol content of the wine was 18.1% vol

　　Key words: hyperosmotic yeast; breeding; wine

　　優(yōu)良的葡萄釀酒酵母應(yīng)具備起酵快，耐高酒精度、高sO、高糖、高溫、低溫等特性，同時還應(yīng)能促使發(fā)酵進行徹底，實現(xiàn)酒體協(xié)調(diào)、易于長期儲存等。

　　葡萄酒釀造過程中，隨著發(fā)酵底物中酒精、糖、硫的濃度變化，酵母菌的耐受力會影響其生長及發(fā)酵活性。酒精濃度不斷增加，酵母的繁殖速度及存活率會急速下降1，殘?zhí)恰⑺釋�會影響酒的品質(zhì)。已有研究者對外加酒精的培養(yǎng)基進行過酒精耐性對比試驗2。研究表明，酵母細胞內(nèi)細胞質(zhì)組成及水分活度會隨著高滲透脅迫而發(fā)生明顯變化，高鹽、高糖、高硫等發(fā)酵環(huán)境，常常會影響酵母菌的生長繁育"。因此，在葡萄濃酵發(fā)酵過程中，耐高滲酵母可以很好地應(yīng)用于釀酒工業(yè)。

　　本實驗對收集的廢酒糟酵母資源[59進行系統(tǒng)實驗研究，篩選出耐高滲的釀酒酵母，應(yīng)用于葡萄酒釀造，并優(yōu)化發(fā)酵工藝，旨在為高酒精度、無防腐劑的葡萄酒釀造選育優(yōu)良菌株提供理論依據(jù)，開辟葡萄酒研發(fā)新思路。

　　1材料與方法

　　1.1材料與試劑

　　1.1.1材料

　　鮮葡萄酒渣、鮮黃酒糟、鮮酒酪：某葡萄酒、黃酒、白酒生產(chǎn)企業(yè)提供;商業(yè)酵母BV818：安琪酵母股份有限公司。

　　1.1.2主要試劑

　　葡萄糖、蛋白胨、瓊脂、酵母膏、酵母浸粉、蔗糖、麥芽糖、乳糖、硝酸鉀、硫酸銨、亞硫酸鈉、酒精、氯化鈉(均為分析純或生化試劑：甘肅省石化物資貿(mào)易公司化玻儀器設(shè)備分公司。

　　1.1.3培養(yǎng)基

　　富集篩選培養(yǎng)基(1培養(yǎng)基：葡萄糖5%，酵母膏0.05%，КН РО，0.25%，F(xiàn)esO4•7H0 0.01%，MgSO4-7HO 0.1%，(NH)2SO，0.2%，滅菌后加NasSO，至30 mg/L酵母浸出粉胨葡萄糖(yeast extract peptone dextrose，YEPD)培養(yǎng)基7(2"培養(yǎng)基)：葡萄糖20 g、蛋白胨20g、牛肉膏10g、蒸餾水1000 mL，60 ug/mL鏈霉素;添加20 g/L瓊脂為固體培養(yǎng)基。

　　WL營養(yǎng)培養(yǎng)基(3"培養(yǎng)基)：酵母浸粉0.4%、胰蛋白胨0.5%、葡萄糖5%、瓊脂2%;儲液A：KHPO，5.5 g，KCI 4.25 g，CaCl，1.25 g，MgsO，1.25 g，定容至400 mL，使用時按40 mL/1000 mL添加圖：儲液B：FeCl，0.25 g，MnSO，0.25 g，定容至100 mL，使用時按1 mL/1 000 mL添加，調(diào)pH值至6.5，滅菌后加儲液C。儲液C：0.44 g溴甲酚綠溶于100 mL體積分數(shù)50%的酒精溶液中，使用時按1 mL/1 000 mL添加。

　　發(fā)酵培養(yǎng)基1(4"培養(yǎng)基)：蔗糖20%，KHPO，0.1%，(NH)SO，0.1%，MgSO4.7H0 0.1%，酵母膏1%。

　　酵母氮基礎(chǔ)培養(yǎng)基及酵母碳基礎(chǔ)培養(yǎng)基[0(5培養(yǎng)基)：葡萄糖20.0 g，KHPO，1.0 g，MgSO.-7H00.5 g，酵母膏0.2g，瓊脂20.0 g，蒸餾水1 000 mL。

　　尿素基礎(chǔ)培養(yǎng)基(6"培養(yǎng)基)：蛋白胨1.0 g，NaC1 5.0 g，KH PO，2.0 g，酚紅0.012g，瓊脂200g，pH6.8，蒸餾水1000mL.

　　蛋白胨水培養(yǎng)基(7培養(yǎng)基)：蛋白膝10 g，NaCI 5.0 g，蒸餾水1000 mL，pH 7.6上述培養(yǎng)基均115 ℃滅菌20 min

　　1.2儀器與設(shè)備

　　SW-CJ-1FD超凈工作臺：蘇凈安泰空氣技術(shù)有限公司;AL204電子天平：德國METTLER TOLEDO公司：LDZX-75-

　　KBS立式不銹鋼壓力蒸汽滅菌器：上海申安醫(yī)療器械廠：BK-3300生物顯微鏡：上海宙山精密光學(xué)儀器有限公司：600電熱恒溫水浴槽：北京科偉永興儀器有限公司：FDU-1200冷凍干燥機：EYELA東京理化器械株式會社;SHP-250生化培養(yǎng)箱：上海森信實驗儀器有限公司：RE-3000 RE-10000轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：上海亞榮生化儀器廠。

　　1.3方法

　　1.3.1酵母菌分離純化

　　(1)樣品采集：將從相關(guān)企業(yè)分別采集的鮮酒酪、酒渣、酒糟，真空密封儲存于冰盒中，24h內(nèi)送至實驗室，備用。

　　(2)菌株富集培養(yǎng)及分離純化：將采集到的酒酪、酒渣、鮮酒糟樣品分別稱取10 g，分別加入90 mL滅菌的1培養(yǎng)基，28℃、160 r/min搖床培養(yǎng)48h，將培養(yǎng)液用生理鹽水進行不同梯度稀釋后，涂布于2培養(yǎng)基上分離，28℃培養(yǎng)48h，轉(zhuǎn)接并經(jīng)多次劃線純化，獲得純化菌株，接種于試管斜面，依次放入冰箱中，4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

　　(3)將純化菌株活化后，劃線接種于wL培養(yǎng)基上，28℃

　　培養(yǎng)5-7d，觀察記錄菌落的顏色及形態(tài)特征，進行分類鑒定。

　　1.3.2菌株發(fā)酵特性

　　采用杜氏管法對分離得到的酵母菌進行發(fā)酵力測定，挑選發(fā)酵速度快、起發(fā)時間早及發(fā)酵氣味好的菌株。酒精度耐受性測定：用杜氏管發(fā)酵法。將篩選出的酵母菌分別接入酒精度分別為12%vol，14%vol.16%vol、18%vol、20%vol的2液體培養(yǎng)基中，28℃靜置培養(yǎng)，每12 h觀察一次，記錄氣體充滿杜氏管的時間。

　　糖度耐受性測定：用杜氏管發(fā)酵法。將篩選出的酵母菌分別接入葡萄糖含量分別為20%、30%、40%、50%、60%

　　的2液體培養(yǎng)基中，28℃靜置培養(yǎng)，每12h觀察一次，記錄氣體充滿杜氏管的時間。

　　so，濃度耐受性測定：用杜氏管發(fā)酵法。將篩選出的酵母菌分別接入SO2含量為100 mg/、150 mg/L、200 mg/L

　　250 mg/L.300 mg/L的2液體培養(yǎng)基中，28 ℃靜置培養(yǎng)，每12 h觀察一次，記錄氣體充滿杜氏管的時間。

　　1.3.3菌株模擬酒精發(fā)酵試驗

　　將篩選菌株轉(zhuǎn)接入4培養(yǎng)基，28℃靜置發(fā)酵，至發(fā)酵液重量不再下降時為發(fā)酵終點。以商品酵母BV818作對照。

　　1.3.4生理生化試驗

　　碳源同化試驗：將含有杜氏小管的試管滅菌后加入5培養(yǎng)基3~4mL，然后向其中半數(shù)的試管分別加入葡萄糖、麥芽糖、蔗糖、果糖、乳糖作為碳源，調(diào)整糖濃度達到50mmol/L，滅菌。將所有試管都接入供試菌，以沒有加碳源的試管作為對照，28℃培養(yǎng)7d，觀察。如果試管出現(xiàn)渾濁為陽性，否則為陰性。

　　氮源同化試驗：將含有杜氏小管的試管滅菌后加入5培養(yǎng)基3~4mL，然后向其中半數(shù)的試管分別加入硫酸銨、硝酸鉀、亞硝酸鈉作為氮源，調(diào)整氮源濃度達到50 mmolL，滅菌。將所有試管都接入供試菌，以沒有加氮源的試管作為對照。28 ℃恒溫培養(yǎng)7d，觀察。以試管中出現(xiàn)渾濁為陽性，否則為為陰性。

　　水解尿素試驗：試管中加入2.7mL的6基礎(chǔ)培養(yǎng)基，滅菌后，再向每支試管中加0.3 mL無菌水配制的20%已滅菌的尿素溶液，混合后擺斜面。挑取活化的菌株，接種于制好的斜面上，28 ℃培養(yǎng)，每天觀察結(jié)果，5~7d后，若斜面呈現(xiàn)淡紅色，則說明此菌株能分解尿素。試驗重復(fù)3次1。

　　1.3.5葡萄酒發(fā)酵試驗B預(yù)試驗的結(jié)果顯示，高泡期流加濃縮汁底物濃度外觀糖偏低，以致最終發(fā)酵酒精度有所降低，因此調(diào)整葡萄酒發(fā)酵試驗方案為：初始底物濃度外觀糖為28%，提高高泡期補料后底物外觀糖至34%：接種量為10 CFU/mL：菌株接種方式兩種：(D釀酒酵母和膜酸畢赤氏酵母以70%30%

　　50%：50%、30%：70%體積比同時接入濃縮葡萄汁中：(2)發(fā)酵初期接種釀酒酵母，高泡期補料后接種膜酸畢赤氏酵母。

　　20℃發(fā)酵15d

　　1.3.6測定方法3發(fā)酵力：采用CO，失質(zhì)量法：酒精度：采用密度瓶法;還原糖：采用直接滴定法：酸度：采用滴定法;香味：采用感官評定方法。

　　2結(jié)果與分析

　　2.1酵母菌分離純化

　　由表1可知，從鮮葡萄酒糟、鮮黃酒糟、鮮酒醅共分離純化出8株酵母菌，分別編號為A～H。

　　2.2 菌株發(fā)酵特性及耐受性結(jié)果分析

　　2.2.1 菌株發(fā)酵特性

　　采用杜氏管法對分離得到的8株酵母菌進行發(fā)酵力測定，結(jié)果見表2。

　　由表2可知，菌株A、B、C發(fā)酵速度最快;菌株A起發(fā)時間最短，為2 h，發(fā)酵具有濃郁的酒香味。

　　2.2.2 優(yōu)選酵母菌株的酒精、葡萄糖及SO2耐受性

　　由表3可知，酵母菌的生長繁殖隨著酒精含量的增高

　　而受到抑制，酒精含量越高，酵母菌的生長繁殖越弱。菌株A、B對酒精的耐受度比較好，其中菌株B耐受20%vol酒精21.3 h，仍可以啟動發(fā)酵。

　　由表4可知，菌株A、B和D對于糖具有較好的耐受性，均可在耐受60%糖濃度的情況下21.5 h后可以啟動發(fā)酵。

　　由表5可知，菌株A.B、D表現(xiàn)出較強的SO，耐受性，均可在耐受300 mg/LSO的情況下6.7h后可以啟動發(fā)酵。綜合耐受性試驗結(jié)果，選擇菌株A、菌株B進行模擬酒精發(fā)酵試驗。

　　2.3優(yōu)良菌株發(fā)酵試驗結(jié)果分析

　　由表6可知，菌株A產(chǎn)酒精度為10.8%vol，高于商品酵母BV818所產(chǎn)酒精度(9.2%voD，且產(chǎn)酒香氣較好，可作為優(yōu)良菌株保存;菌株B產(chǎn)酒精度9.2%vol與商業(yè)酵母BV818所產(chǎn)酒精度(9.2%voD相當，也可作為優(yōu)良菌株保存。

　　2.4 生理生化鑒定

　　對菌株A、菌株B進行生理生化鑒定，結(jié)果見表7。由生理生化試驗結(jié)果可以初步鑒定菌株A、菌株B分別為釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和膜醭畢赤氏酵母(Pichia membranefaciens)。

　　2.5 葡萄酒發(fā)酵試驗結(jié)果分析

　　由表8可知，在濃縮葡萄汁初始糖含量28%條件下接種菌株A，高泡期補料至含糖量34%接種菌株B，20 ℃發(fā)酵15 d，得到的葡萄酒酒精度最高，為18.1%vol。

　　3結(jié)論

　　該實驗從葡萄酒糟、黃酒糟、酒酷，經(jīng)過富集篩選分離純化得到8株酵母菌，經(jīng)高酒精度、高糖度、高SO，耐受試驗后初步篩選出2株菌株，一株耐高糖，在含糖量60%條件下21.5 h仍可啟動發(fā)酵：一株耐高酒精度，在酒精度20%vol條件下21.3 h仍可啟動發(fā)酵;2株菌株均可在300 mg/L SO，條件下在6.7h啟動發(fā)酵。經(jīng)生理生化試驗初步鑒定兩株菌分別為釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae和膜酸畢赤氏酵母(Pichia membranefaciens。在濃縮葡萄汁初始糖含量28%

　　條件下接種釀酒酵母，高泡期補料至含糖量34%接種膜酸畢赤氏酵母，20℃發(fā)酵15d，得到的葡萄酒酒精度為18.1%vol通過本試驗為西北地區(qū)特色葡萄酒釀造提供了前瞻性的發(fā)酵菌株和工藝參數(shù)，以期為國內(nèi)特色葡萄酒產(chǎn)業(yè)做一些探索性的研究。

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