1、12第04章 酵母菌與酒精發酵l葡萄或葡萄汁能轉化為葡萄酒主要是靠酵母的作用。酵母菌可以將葡萄漿果中的糖分解為乙醇、二氧化碳和其它副產物，這一過程稱為酒精發酵。l由于葡萄酒是在酵母菌等微生物的作用下釀成的，所以在進行葡萄酒釀造時，必須首先了解酵母菌的性質、形態、培養方法、生長條件等。3本章內容 4.1 酒精發酵的定義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4.5 酒精發酵的主要副產物4.6 酵母菌的生長周期4.7 影響酵母菌生長和酒精發酵的因素44.1 酒精發酵的定義l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物，這一過程稱為酒精發酵。l9

2、5的糖被分解為酒精和二氧化碳，5的以其它支路被轉化，生成其它副產物，對葡萄酒質量具有重要作用。54.2 酵母菌l在分類學上，葡萄汁和葡萄酒中的酵母菌主要是屬于真菌中的子囊菌綱酵母屬，是一種單細胞微生物。取一滴正在發酵的葡萄汁，用400-500倍顯微鏡觀察，可以看到很多酵母菌細胞，酵母菌細胞呈圓形、橢圓形、細長或檸檬形等，大小為20微米,呈半透明狀。l酵母菌細胞外面有一層由纖維素和半纖維素構成的細胞壁，內部含有細胞質和細胞核。l新生酵母菌細胞膨脹豐滿，細胞壁薄，細胞質均一，透明無色，只有一個液泡。但處于不良條件下的或衰老狀態的酵母菌，其細胞壁加厚并出現皺紋，細胞質呈顆粒狀。6葡萄酒酵母的來源l在

3、成熟葡萄漿果果皮的蠟質層上，附著有天然酵母菌。在自然條件下,酵母菌的傳播主要依靠昆蟲，特別是果蠅。l在葡萄采收以后，大部分酵母菌死亡，另一部分則以孢子狀態進入土壤越冬，到翌年春季葡萄生長時，土壤中的酵母菌孢子又隨風飄散，依附于葡萄果皮上重新繁殖。7l葡萄酒廠內也有大量的酵母菌存在。發酵容器以及一切盛酒容器、管道，都是酵母菌繁殖的場所。l在傳統的葡萄和葡萄酒產區，酵母菌每年繁殖生長，逐漸適應了當地的氣候條件、土壤條件和葡萄品種，并且由于自然選擇的作用而形成適應于不同類型葡萄酒的菌系。而在新開辟的葡萄園或少量種植葡萄的地區，土壤中的酵母菌數量不多，而且質量也較差。l出芽繁殖：是酵母菌最普遍的繁殖方

4、式。出芽繁殖時，細胞核游向細胞壁，接著細胞在接近細胞核的一端生出一小突起，并進行細胞核分裂。分裂后一個子核進入小突起內，并膨大而成等體，另一子核留在母細胞內。以后母細胞與芽體接觸處細胞壁收縮，使芽體與母細胞相隔離。成長的芽體與母細胞脫離或暫時聯在一起，并可再出新芽。如此連續進行，各芽體可相互連續而形成假菌絲。這種繁殖方式在酒精發酵旺盛時最為常見。l分裂繁殖：酵母菌進行分裂繁殖時，首先細胞拉長，然后中間出現橫隔而形成兩個子細胞。繁殖很快時，兩個子細胞尚未分離又各生一橫隔，如此連續進行，可形成短鏈。l有性繁殖：當酵母菌所處的環境不利于其生長時(如溫度過高、過低、缺乏營養物質等)，酵母菌細胞停止進行

5、營養繁殖，而進行有性繁殖，產生子囊孢子。在有性繁殖時，細胞內的細胞核進行減數分裂，每個子細胞核產生新的細胞壁，而成為子囊孢子。母細胞的細胞壁加厚而成為子囊。每個子囊中有至個子囊孢子。子囊孢子處于休眠狀態，只有當環境條件有利于其生長時，它才結束休眠。因此，子囊孢子是酵母渡過不良條件的形式(如越冬)。114.3 葡萄酒釀造中主要酵母菌種l與葡萄酒釀造相關的酵母有25屬150種之多，進行正常的酒精發酵的主要是釀酒酵母；在酒精發酵中不起作用或作用很少的統稱為野生酵母。引起葡萄酒腐敗，產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酵。12酵母的分類l根據能否產生孢子，將酵母菌

6、分為兩大類，即子囊酵母(真酵母)和無子囊酵母(非產孢酵母，擬酵母)真酵母既可進行營養繁殖，也可進行有性繁殖，屬于子囊菌綱，擬酵母只能進行營養繁殖。13真酵母1 釀酒酵母（Saccharomyces serevisiae）釀酒酵母細胞為橢圓形，8-9微米。產酒精能力(即可產生的最大酒精度)（17%）；轉化1酒精需1718g/L糖;抗SO2能力強（250mg/L）。釀酒酵母在葡萄酒釀造過程中占有重要的地位，因為是它將葡萄汁中絕大部分的糖轉化為酒2 貝酵母（S.bayanus）貝酵母和葡萄酒酵母的形狀和大小相似，但它的產酒精能力更強。在酒精發酵后期，主要是貝酵母把葡萄汁中的糖轉化為酒精。但貝酵母可引

7、起瓶內發酵。它抗SO2的能力也強（ 250mg/L ）。3 戴爾有孢圓酵母(Torulaspora delbrueckii)戴爾有孢圓酵母細胞小，近圓形（6.55.5），產酒精能力為8-14，它的主要特點是能緩慢地發酵大量的糖。14非產孢酵母 1檸檬形克勒克氏酵母（Kloeckera aniculatta） 檸檬形克勒克氏酵母大量存在于葡萄汁中，它與葡萄酒酵母一起占葡萄汁中酵母總量的80-90%。它的主要特征是產酒精能力低（4-5%），產酒精效率低（1%的酒精需糖21-22g/L），形成的揮發酸多，但它對SO2極為敏感。因此，可用SO2處理的方式將它除去。2星形假絲酵母（Candida ste

8、llatta） 星形假絲酵母細胞小，橢圓形。產酒精能力為10-11%，主要存在于感染灰腐病的葡萄汁中。154.4 酵母菌的成分和營養4.4.1 酵母菌的成分酵母菌的化學成分根據種類和環境條件及培養基的不同而有所差別，構成酵母菌細胞的成分及其平均值如下：l水： 75l干物質： 25%。其中：碳水化合物：25-40含氮物質：60-70脂類：2-5礦物質：5-10。酵母菌的礦物質主要由磷酸（5060）和鉀（3040）構成。164.4.2 酵母菌所需的營養物質酵母菌的生長發育需要水、碳水化合物、含氮物質、維生素和無機鹽等。在正常情況下，葡萄汁含有酵母菌需要的所有營養成分。當基質中不再含有酵母菌所需營養

9、物質時，部分酵母菌自溶形成高級醇和氨基酸。171 碳水化合物酵母菌不含葉綠素，不能像高等植物那樣通過光合作用合成碳水化合物，而只能同化基質中的碳水化合物以獲得所需的能量。酵母菌同化碳水化合物有兩種方式，即在有空氣條件下的呼吸作用和在無空氣條件下的發酵作用。酵母菌只能直接利用己糖(葡萄糖和果糖)。蔗糖預先經酵母菌本身分泌的轉化酶或葡萄果實中的轉化酶分解成己糖后，才能被酵母菌同化。182 含氮物質l氮是酵母菌生長必不可少的元素。酵母菌不能直接同化大分子的蛋白質，只能利用肽、胨等蛋白質水解物。分子更小的胺態氮，特別是氨基酸，最容易為酵母菌同化。葡萄汁中一般含有足夠的含氮物質，能保證酵母菌正常的生長和

10、繁殖。193 礦質元素l鉀和磷是酵母菌生長必不可少的成分，鈣并不是酵母菌的必需元素，而鎂的存在，有利于酵母菌的活動。成熟的葡萄漿果中含有足夠的能滿足酵母菌正常生長繁殖所需要的礦質元素。204.5酒精發酵的主要副產物1 甘油：主要在發酵開始時由甘油發酵而形成。在葡萄酒中，其含量為6-10g/L，甘油具甜味，可使葡萄酒圓潤。葡萄酒中甘油的含量還受以下因素的影響：l酵母菌種：一些菌種的產甘油能力強于其它菌種。l基質：基質中糖含量高、SO2含量高則葡萄酒甘油含量高。212 乙醛:可由丙酮酸脫羧產生,也可在發酵以外由乙醇氧化而產生。在葡萄酒中乙醛的含量為2060mg/L，有時可達300mg/L。乙醛可與

11、SO2結合形成穩定的亞硫酸乙醛。這種物質不影響葡萄酒的質量，而游離的乙醛則使葡萄酒具氧化味，可用SO2處理，使這種氧化味消失。 223 醋酸醋酸是構成葡萄酒揮發酸的主要物質，在正常發酵情況下，醋酸在葡萄酒中的含量為0.20.3g/L，它是由乙醛經氧化還原作用而形成的：葡萄酒中醋酸含量過高，就會具酸味。一般規定，白葡萄酒揮發酸含量不能高于0.88 H2SO4g/L，紅葡萄酒不能高于H2SO4 0.98g/L。 4 琥珀酸在所有的葡萄酒中都存在琥珀酸，但其含量較低，一般為0.61.5g/L。 235 乳酸在葡萄酒中，其含量一般低于1g/L，主要來源于酒精發酵和蘋果酸-乳酸發酵。6 高級醇在葡萄酒中

12、的含量很低，但它們是構成葡萄酒香氣的主要物質，在葡萄酒中的高級醇有異丙醇、異戌醇等，主要是由氨基酸形成的。247 酯類葡萄酒中含有有機酸和醇類，而有機酸和醇可以發生酯化反應，生成各種酯類化合物，葡萄酒中的酯類物質可分為兩大類。l第一類為生化酯類，它們是在發酵過程中形成的。其中最重要的為乙酸乙酯，是乙醇和乙酸經酯化反應形成的，即使含量很少（0.150.20g/L）也具有酸味。l第二類為化學酯類， 它們是在陳釀過程中形成的，其含量可達g/L。化學酯類的種類很多，是構成葡萄酒香氣的主要物質。25此外，在酒精發酵過程中，還產生很多其它副產物，它們都是由酒精發酵的中間產物丙酮酸所產生的，并具有不同的味感

13、。如：具辣味的甲酸，具煙味的延胡索酸，具酸白菜味的丙酸，具榛子味的乙酸酐，具杏仁味的3-羥丁酮等。 264.6 酵母菌的生長周期將酵母菌的生長周期分為三個階段。l繁殖階段。酵母菌迅速出芽繁殖，逐漸使其群體數量達10個/mL左右。這一階段可持續2-5天。l平衡階段。在這一階段中酵母菌活細胞群體數量不增不減，幾乎處于穩定狀態。這一階段可持續8天左右；l衰減階段。酵母菌活細胞群體數量逐漸下降，直至105個/mL左右。這一階段可持續幾個星期。2728特點：l持續的時間很長；l酵母菌生長量有限，最多只能繁殖4-5代;l生長周期各階段持續的時間差異很大，衰減階段可比繁殖階段長3-4倍。294.7 影響酵母

14、菌生長和酒精發酵的因素4.7.1溫度：l酵母菌在低于0的溫度條件下不能生長繁殖，但其孢子可以抵抗-200的低溫。l液體中酵母的活動最適溫度為20-30。l當溫度達到20時，酵母菌的繁殖速度加快，在30時達到最大值.l而當溫度繼續升高達到35時，其繁殖速度迅速下降，酵母菌呈疲勞狀態，酒精發酵有停止的危險。l只要保持11.5小時40-45或保持10-15分鐘60-65的溫度就可殺死酵母。l干態酵母抗高溫的能力很強，可忍受五分鐘115-120的高溫。301)發酵速度與溫度l在至的溫度范圍內，每升高，發酵速度就可提高。因此發酵速度(即糖的轉化)隨著溫度的提高而加快。l但是，發酵速度越快，停止發酵越早，

15、因為在這種情況下，酵母菌的疲勞現象出現較早。 2)發酵溫度與產酒精效率l在一定范圍內，溫度越高，酵母菌的發酵速度越快，產酒精效率越低，而生成的酒度就越低。因此，如果要獲得高酒度的葡萄酒，必須將發酵溫度控制在足夠低的水平上。313）發酵臨界溫度l當發酵溫度達到一定值時，酵母菌不再繁殖，并且死亡，這一溫度就稱為發酵臨界溫度。如果超過臨界溫度，發酵速度就大大下降，并引起發酵停止。由于發酵臨界溫度受許多因素如通風、基質的含糖量、酵母菌的種類及其營養條件等的影響，所以很難將某一特定的溫度確定為發酵臨界溫度。在實踐中主要利用 “危險溫區” 這一概念。在一般情況下，發酵危險溫區為32-35。但這并不是表明每

16、當發酵溫度進入危險區，發酵就一定會受到影響，并且停止，而只表明，在這一情況下，有停止發酵的危險。l需要強調指出的是，在控制和調節發酵溫度時，應盡量避免溫度進入危險區，而不能在溫度進入危險區以后才開始降溫，因為這時，酵母菌的活動能力和繁殖能力已經降低。對于紅葡萄酒，發酵最佳溫度為26-30，而對于白葡萄酒和桃紅葡萄酒,發酵的最佳溫度為18-20左右。 324.7.2 通風酵母菌繁殖需要氧，在完全的無氧條件，酵母菌只能繁殖幾代，然后就停止。這時，只要給予少量的空氣，它們又能出芽繁殖。如果缺氧時間過長，多數酵母菌細胞就會死亡。在進行酒精發酵以前，對葡萄的處理(破碎、除梗、泵送以及對白葡萄汁的澄清等)

17、保證了部分氧的溶解。在生產中常用倒罐的方式來保證酵母菌對氧的需要。 334.7.3 酸度 酵母菌在中性或微酸性條件下，發酵能力最強。如在p4.0的條件下，其發酵能力比在pH3.0時更強。在p值很低的條件下，酵母菌活動生成揮發酸或停止活動。酸度高并不利于酵母菌的活動，但卻能抑制其它微生物(如細菌)的繁殖。 344.7.4 酵母代謝產物的影響 在對酒精發酵停止原因的研究中發現，在發酵過程中，酵母菌本身可以分泌一些抑制自身活性的物質。這些抑制發酵的物質是酒精發酵的中間產物，主要是脂肪酸。所以除去這些脂肪酸可以促進酒精發酵，防止發酵中止。在酒精發酵過程，活性碳可以吸附這些脂肪酸，從而促進酒精發酵。克服發酵中止。但是，在葡萄酒中加入活性碳后很難將之除去，而且很多國家限制活性碳的使用。所以，活性碳的這一特性難以實際應用。354.7.5酵母菌皮的利用