酵母容易出現(xiàn)的問題及解決方案

　　酵母對(duì)葡萄酒發(fā)酵具有根本性影響,。在自然發(fā)酵過程中來(lái)自葡萄果實(shí)表面和釀酒廠設(shè)備上的酵母表現(xiàn)出一個(gè)逐漸生長(zhǎng)的趨勢(shì)。在早期的發(fā)酵過程中科勒氏酵母(Kloeckera),、漢森氏酵母(Hanseniaspora)和假絲酵母(Candida)占據(jù)優(yōu)勢(shì),；在發(fā)酵中期，即酒精含量達(dá)到3－4％時(shí)，梅奇氏酵母(Metschnikowia)屬和畢赤氏酵母屬(Pichia)的幾個(gè)種占優(yōu)勢(shì),；而后期的葡萄酒自然發(fā)酵過程都是能耐受高酒精含量的釀酒酵母（Saccharomyces  cerevisiae）菌株占優(yōu)勢(shì),。破碎或榨汁后不加或很少量地添加二氧化硫，然后利用土著酵母進(jìn)行天然發(fā)酵被認(rèn)為能夠使葡萄酒獲得更為飽滿圓潤(rùn)的口感,，以及地方的特色?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)不少的釀酒師也在討論這個(gè)問題，但是需要注意到兩點(diǎn),，一是我們國(guó)家多數(shù)葡萄園和釀酒廠的生產(chǎn)歷史還比較短,，天然酵母的組成類型還處于演化發(fā)展期，即使是只添加低二氧化硫或無(wú)二氧化硫,，發(fā)酵過程仍然會(huì)比較緩慢,，產(chǎn)品質(zhì)量也不穩(wěn)定，另一方面早期雜酵母的生長(zhǎng)所產(chǎn)生的次生代謝物質(zhì)積累,，可能對(duì)葡萄酒品質(zhì)產(chǎn)生影響,，比如造成葡萄酒容易上頭或者飲后頭痛等。因此,，在采用自然發(fā)酵時(shí),，要充分考慮到其中的風(fēng)險(xiǎn)，它比較適宜于一些精品屋式的小型酒園,，這類酒園非常強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品在不同年份之間的變化,，為了獲得體現(xiàn)當(dāng)?shù)鬲?dú)特酵母風(fēng)格的葡萄酒而甘愿承擔(dān)自然發(fā)酵的風(fēng)險(xiǎn)。

　　現(xiàn)代化的大型酒廠要求產(chǎn)品質(zhì)量在年度間保持穩(wěn)定,，葡萄酒需要具有一貫的口感風(fēng)味,。為了獲得迅速可靠的發(fā)酵，通常采用各種精選的商業(yè)酵母菌株,。它們可以快速有效地催化將葡萄中的糖轉(zhuǎn)化為酒精的過程,，同時(shí)不產(chǎn)生任何不良?xì)馕丁ｋS著消費(fèi)者對(duì)葡萄酒品質(zhì)要求的不斷提高,、口味的多樣化和更高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),，今天先進(jìn)的釀酒師期望獲得具有各種特定性能的酵母菌株，從而提高葡萄酒的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和商業(yè)價(jià)值,。對(duì)葡萄酒酵母的這些要求直接推動(dòng)了酵母育種和基因改良工作,。

　　可以通過經(jīng)典的方法或分子基因技術(shù)對(duì)酵母菌株進(jìn)行分析和改良。經(jīng)典的菌株篩選和改良方法,，如：變異選擇,、突變選擇、雜交選擇基本上都是采用霰彈槍式的方法,。在這些方法可在較大的區(qū)域甚至整個(gè)基因組區(qū)域中使基因重組或重排,。這類方法的專一性不強(qiáng),，可能在改善酵母菌株某些特征的同時(shí)，丟失一些人們喜愛的其它特征,。經(jīng)典方法的唯一的長(zhǎng)處是其產(chǎn)物不屬于基因改良生物（GMO）的范疇,，受眾的認(rèn)同感比較高。而通過基因工程進(jìn)行酵母改良是更為精確的方式,，在引入新特征,、消除不利特征的同時(shí)，一般不會(huì)影響其它為人們所喜愛的優(yōu)點(diǎn),。

　　當(dāng)前對(duì)葡萄酒酵母基因組的全部測(cè)序工作已經(jīng)完成,，正在對(duì)總共6000個(gè)左右的基因功能進(jìn)行破譯,，人們對(duì)葡萄酒酵母的復(fù)雜代謝過程有了越來(lái)越多的認(rèn)識(shí),。迄今為止，科學(xué)家們已為葡萄酒酵母發(fā)展了多種有效的質(zhì)粒載體和基因轉(zhuǎn)移方法,，以及用于外源基因在酵母體內(nèi)表達(dá)和產(chǎn)物分泌的表達(dá)和分泌盒,。這些成果為新酵母菌株的基因設(shè)計(jì)和選擇提供了更廣的適用性和更強(qiáng)的專一性手段，使葡萄酒酵母的分子改良逐步成為現(xiàn)實(shí),。

　　在實(shí)際生產(chǎn)中葡萄酒的發(fā)酵速度常常不符合釀酒師的要求,。發(fā)酵速度過快時(shí)產(chǎn)生大量的泡沫，一方面減少了發(fā)酵容器的空間,，另一方面揮發(fā)性的香氣物質(zhì)也隨二氧化碳夾帶排除而流失,。發(fā)酵過程中常碰到的另一個(gè)問題是，葡萄酒的發(fā)酵過程不能充分完成或者進(jìn)行得過于緩慢,。葡萄酒發(fā)酵的停止和遲滯使發(fā)酵罐的空間不能得到充分利用,，保護(hù)性的二氧化碳產(chǎn)生過慢而造成葡萄酒質(zhì)量降低，以及葡萄酒中出現(xiàn)過高的殘?zhí)呛康取?/p>

　　許多因素影響葡萄酒酵母的發(fā)酵表現(xiàn),，在改良發(fā)酵表現(xiàn)方面主要的研究領(lǐng)域包括：增加活性干酵母的抗脅迫能力和恢復(fù)能力,，改善酵母對(duì)葡萄汁中糖分和氮素的吸收與同化，提高酵母對(duì)乙醇,、其它微生物的代謝產(chǎn)物及毒素的耐受力,，提高它們對(duì)亞硫酸鹽、重金屬和農(nóng)業(yè)化學(xué)殘留物的耐受力,，以及減少發(fā)酵過程中泡沫的形成,。

　　下膠和澄清通過去除蛋白質(zhì)、細(xì)胞碎片,，使葡萄酒達(dá)到澄清,，并保證產(chǎn)品的物理化學(xué)穩(wěn)定性。下膠和澄清不僅費(fèi)錢費(fèi)力,、降低葡萄酒產(chǎn)量,，而且會(huì)造成香氣和風(fēng)味成份的明顯流失,。為了盡可能減少損失，釀酒師常使用蛋白酶,、果膠酶,、纖維素酶、葡聚糖酶,、木聚糖酶,、阿拉伯呋喃糖苷酶等多種酶制劑。商品酶價(jià)格昂貴,，有時(shí)還含有其它酶污染,。通過基因操作，超量表達(dá)來(lái)自多個(gè)細(xì)菌,、真菌和酵母的相關(guān)基因,，可以獲得具有降解蛋白質(zhì)、果膠,、葡聚糖和纖維素能力的葡萄酒酵母菌株,。

　　改善澄清和過濾特征的第二個(gè)目標(biāo)是從發(fā)酵容器的液相中去除所有的酵母細(xì)胞。對(duì)絮凝基因的調(diào)控表達(dá)可以保障酵母在發(fā)酵過程中維持高懸浮態(tài),，獲得迅速的發(fā)酵,，而在發(fā)酵完成時(shí)酵母細(xì)胞能夠進(jìn)行快速有效的沉淀。酵母的絮凝對(duì)生產(chǎn)瓶中發(fā)酵的起泡葡萄酒有明顯的價(jià)值,，在生產(chǎn)過程中控制酵母絮凝在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候開始,，可以簡(jiǎn)化這個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工序。將絮凝素基因與后期發(fā)酵啟動(dòng)子相連接,，可以通過熱擊處理進(jìn)行誘導(dǎo)表達(dá),，確保人工控制的絮凝在發(fā)酵結(jié)束時(shí)實(shí)現(xiàn)。細(xì)胞聚凝在生產(chǎn)菌膜諧麗酒使也具有關(guān)鍵性作用,，其中一個(gè)生產(chǎn)工序就是造成酵母細(xì)胞的懸浮,，從而在葡萄酒的表面形成一層菌膜。將粘液素基因接上啟動(dòng)子,，可以促進(jìn)發(fā)酵末期生物膜的形成,，從而簡(jiǎn)化產(chǎn)膜過程。

　　對(duì)有害微生物的生物控制

　　在葡萄酒的整個(gè)生產(chǎn)過程中有害微生物的生長(zhǎng)都會(huì)劣化產(chǎn)品的外觀,、香氣和口感,。健康的葡萄、良好的酒廠衛(wèi)生和嚴(yán)格的釀造操作是戰(zhàn)勝葡萄酒敗壞的基礎(chǔ),。加入化學(xué)保鮮劑,，如二氧化硫、二甲基碳酸氫納（dimethyl  dicarbonate）,、安息香酸,、富馬酸和山梨酸等則是控制微生物污染的第二道防線,。然而大量使用化學(xué)保鮮劑不僅影響葡萄酒的品質(zhì)，還要面對(duì)消費(fèi)者日益增長(zhǎng)的抵觸,。因此,，利用酵母的代謝產(chǎn)物，  如：在葡萄酒發(fā)酵過程中形成的SO2或過氧化氫,、抗微生物的酶制劑,，如：溶菌酶、幾丁質(zhì)酶和葡聚糖內(nèi)切酶,，和短肽,，如：酵母殺傷因子和細(xì)菌素，被認(rèn)為是化學(xué)保鮮劑的戰(zhàn)略替代,。

        然而,，純化的抗微生物酶和細(xì)菌素價(jià)格昂貴，會(huì)明顯增加生產(chǎn)成本,。這個(gè)問題可以通過讓葡萄酒酵母表達(dá)這些酶和短肽來(lái)解決,。例如：雞蛋蛋清溶菌酶基因（HEL1）,、乳酸片球菌（Pediococcus  acidilactici）的片球菌素（perdiocin）基因（PED1）和明串珠菌屬（Leuconostoc  carnosum）的明串珠菌素（leucocin）基因（LCA1）都已用于產(chǎn)生具有殺菌能力的酵母,。抗真菌酵母CTS1基因所編碼的幾丁質(zhì)酶和EXG1所編碼的葡聚糖外切酶（exoglucanase）也在釀酒酵母中進(jìn)行了表達(dá),。在建立能夠?qū)ζ渌湍妇哂幸种坪蜌芰Φ木攴矫?，包括將酵母的真菌病毒毒素決定物（一種K1/K2雙重毒殺因子）和來(lái)自其它酵母（漢森氏酵母、克魯維酵母屬,、畢赤酵母屬等）的編碼酵母毒性因子的基因加入釀酒酵母中,。最理想的是將各種抗微生物活性全部整合到葡萄酒酵母中，從而可以對(duì)付所有可能造成葡萄酒破敗的污染微生物,。

　　人們普遍認(rèn)為適度飲用葡萄酒對(duì)社會(huì)有利,，可以緩解壓力，減少心血管疾病的發(fā)生,。葡萄酒中的保護(hù)性物質(zhì)包括各種酚類化合物,、白藜蘆醇、水楊酸和酒精等,。同時(shí)消費(fèi)者越來(lái)越挑剔葡萄酒中可能存在的微量有害物質(zhì),，如：被懷疑有致癌可能的氨基甲酸乙酯ethyl  carbamate、  神經(jīng)毒素生物胺（biogenic  amines）,，以及亞硫酸鹽等,。一些消費(fèi)者甚至挑剔葡萄酒中酒精含量過高。當(dāng)發(fā)展新型葡萄酒酵母時(shí)應(yīng)特別注意這些涉及健康的方面,，加強(qiáng)其優(yōu)點(diǎn),，如：產(chǎn)生白藜蘆醇,、肉毒堿等，減少其風(fēng)險(xiǎn),，如：消除氨基甲酸乙酯和生物胺,，降低酒精的含量等，以更好地配合適度飲酒的健康消費(fèi)趨勢(shì),。

　　葡萄酒生產(chǎn)中最重要的單個(gè)因子是終產(chǎn)品的感官質(zhì)量,，如色澤、香味和口感,。葡萄酒中涉及風(fēng)味的物質(zhì)多達(dá)數(shù)百種,。其中，葡萄酒的嗅覺品質(zhì)取決于優(yōu)良香氣成份和代謝產(chǎn)物的平衡程度,，以及不出現(xiàn)人們所不喜歡的嗅覺成份,。來(lái)自葡萄果實(shí)的痕量成份之間微妙的共同作用通常賦予葡萄酒典型的風(fēng)味和果香特征，而酵母發(fā)酵的產(chǎn)物（如：酯類,、醇類等）則提供了葡萄酒的背景風(fēng)味和酒香,。

　　能夠賦予葡萄酒某種特別品質(zhì)的酵母具有明顯的市場(chǎng)前景。近年來(lái),，在發(fā)展能夠增加顏色和香氣釋放的酶,、修飾酯類的酶的酵母方面取得了顯著的進(jìn)展。能夠產(chǎn)生最優(yōu)化水平的甘油,，最優(yōu)化水平的雜醇油（異丁醇,、異戊醇等）和最優(yōu)化水平的酚酸的酵母也已經(jīng)獲得成功。

　　對(duì)葡萄酒酸度的生物調(diào)節(jié)也可以通過經(jīng)重組的葡萄酒酵母來(lái)實(shí)現(xiàn),。一種包含粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomyces  pombe）蘋果酸鹽透過酶基因和蘋果酸酶基因的葡萄酒酵母能夠?qū)⑻O果酸轉(zhuǎn)化為乙醇（蘋果酸乙醇發(fā)酵）,。而一種包含mae1基因和來(lái)自乳酸菌的蘋果酸乳酸酶基因的轉(zhuǎn)基因酵母可以將蘋果酸轉(zhuǎn)化成乳酸（蘋果酸乳酸發(fā)酵）。在氣候相對(duì)冷涼,、生產(chǎn)出的葡萄酒pH值低的產(chǎn)區(qū),，能進(jìn)行蘋果酸乙醇發(fā)酵的葡萄酒酵母會(huì)受到歡迎，而具有蘋果酸乳酸發(fā)酵能力的酵母則更適合于氣候較溫暖生產(chǎn)出的葡萄酒具有較高pH值的產(chǎn)區(qū),。應(yīng)用這些經(jīng)過改良的酵母對(duì)紅葡萄酒和某些需要蘋果酸乳酸發(fā)酵的特定風(fēng)格的白葡萄酒來(lái)說(shuō)還可以通過不使用蘋果酸乳酸細(xì)菌而減少生物胺的產(chǎn)生,。

　　生物技術(shù)在二十一世紀(jì)為提高葡萄酒的品質(zhì)，降低優(yōu)質(zhì)葡萄酒的生產(chǎn)成本,，滿足不同消費(fèi)者多元的個(gè)性化需求,，提供了更為廣闊的可能和選擇空間，盡管經(jīng)基因改良的酵母現(xiàn)在還多是實(shí)驗(yàn)室菌株,，只有少數(shù)是商業(yè)菌株,，也沒有任何經(jīng)基因重組后的菌株投入酒廠應(yīng)用；盡管在基因改良酵母的商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域還存在很多爭(zhēng)論,，但世界上的多個(gè)實(shí)驗(yàn)室正在加緊這方面的研究,，小規(guī)模的發(fā)酵試驗(yàn)取得令人振奮的結(jié)果,。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)經(jīng)基因改良的酵母菌株將會(huì)面對(duì)市場(chǎng)、消費(fèi)者和釀酒師的選擇和考驗(yàn),。