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“危險溫區(qū)”的概念，掌握酵母菌對葡萄酒質(zhì)量影響的雙重性，酒精發(fā)酵的各種條件對酒質(zhì)的影響，為葡萄酒釀造酒精發(fā)酵的控制打下堅實的基礎(chǔ)。 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：酵母菌對酒精發(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

2、.8 影響酵母菌生長和酒精發(fā)酵的因素 思考題,4.1 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，對葡萄酒質(zhì)量具有重要作用。C6H12O62C2H5OH2CO2 實質(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

3、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引起二次發(fā)酵。 根據(jù)能

4、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 價格等 要根據(jù)實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

5、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，部分酵母菌自溶形成高級醇和氨基酸。 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

6、方式。酵母屬酵母在發(fā)酵過程不能提供足夠的ATP時，如果有氧存在和葡萄糖濃度較低，就會增強(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(succinic aci

7、d)： 乳酸：AF，蘋果酸乳酸發(fā)酵 高級醇(higher (fusel) alcohols)：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，對數(shù)，穩(wěn)定，衰亡 繁殖階段：25天，達(dá)107個/mL，很少超過2(5)108 平衡階段：持續(xù)8天左右，動態(tài)平衡 衰減階段：持續(xù)幾周，活細(xì)胞降至105,4.7 生存素,可見，AF可以持續(xù)很長時間，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)的代謝有關(guān)。 一般葡萄汁AF可在酵母

8、菌的繁殖和平衡階段完成，而高糖葡萄汁AF的順利完成要依靠衰減階段的酵母群體。生存素定義：能夠促進(jìn)生存狀態(tài)(衰減階段、非繁殖性酵母)酵母菌群體的活動的一些類固醇類物質(zhì)。 麥角甾醇和齊墩果酸是葡萄漿果果皮表面蠟質(zhì)層的主要構(gòu)成物質(zhì)，被研究發(fā)現(xiàn)具有生存素的作用。 越是在AF后期困難的條件下，使用生存素的效果越好。 生存素的作用與化學(xué)促進(jìn)物質(zhì)和發(fā)酵期間的通氣等作用具有累加性。,4.8 影響酵母菌生長和AF的因素1/3,溫度：13-14 發(fā)酵起動困難，隨溫度升高發(fā)酵加快，35 酵母衰老快，一定范圍內(nèi)醋酸乙酯和甘油的生成量隨溫度的提高而增加，高級醇也是25比15時高。危險溫區(qū)，18-20 ；25-30 p6

9、5 壓力：0.8MPa停止酵母的生長繁殖，1.4MPaAF停止，3MPa酵母死亡。用外加0.8MPa CO2防止酵母生長繁殖，保存葡萄汁。 懸浮固形物：促進(jìn)CO2釋放，細(xì)胞湍動以動態(tài)接觸基質(zhì)，提高酒精產(chǎn)率和高級醇的生成，酒的香味變差。要注意澄清處理的強(qiáng)度。 氧(通氣)：微量的氧對酵母吸收長鏈脂肪酸、合成甾醇類、維持AF是必不可少的，氧多時，乙酸乙酯、高,4.8 影響酵母菌生長和AF的因素2/3,級醇(6C)生成量多；無氧時，6C以上的酯生成多。缺氧時間過長多數(shù)酵母菌細(xì)胞會死亡。要合理利用通氣對AF的影響。 酸度：低pH對所有微生物都不利，酵母較耐酸。 糖：1-2%發(fā)酵速度最快，5%開始有抑制作

10、用，25%發(fā)酵延滯，70%大多數(shù)酵母不能生長和發(fā)酵。葡萄汁加糖發(fā)酵，高級醇和乙醛生成多。 含氮物質(zhì)：氮素是酵母生長繁殖必不可少的。磷鉀也是。 單寧及多元酚：釀酒酵母能忍耐4g/L的單寧，多元酚中綠原酸、異綠原酸對AF有促進(jìn)作用，沒食子酸、鞣花酸、咖啡酸對AF有抑制作用。,4.8 影響酵母菌生長和AF的因素3/3,SO2：添加10mg/L可看出對AF的延遲作用，1.2-1.5g/L能殺死酵母等微生物，保存葡萄汁。一定范圍內(nèi)，促進(jìn)甘油的生成。 農(nóng)藥：有些抗真菌農(nóng)藥會影響酵母的生長和發(fā)酵 發(fā)酵代謝產(chǎn)物：酒精和CO2是主要代謝產(chǎn)物，對AF有抑制作用。中間產(chǎn)物脂肪酸對AF也有抑制作用，用活性炭和酵母菌皮可以吸附脂肪