葡萄酒工艺学酵母菌与酒精发酵课件

1、葡萄酒工艺学酵母菌与酒精发酵课件葡萄酒工艺学酵母菌与酒精发酵课件4 酵母菌与酒精发酵(AF)本章主要讲述酵母菌的特性、酒精发酵的原理以及影响酒精发酵的因素。要求学生了解葡萄酒酿造中所使用的酵母菌的特性、酒精发酵的原理，建立“危险温区”的概念，掌握酵母菌对葡萄酒质量影响的双重性，酒精发酵的各种条件对酒质的影响，为葡萄酒酿造酒精发酵的控制打下坚实的基础。教学重点和难点：酵母菌对酒精发酵和酒质的影响。4 酵母菌与酒精发酵(AF)本章主要讲述酵母菌的特性、酒精发4 酵母菌与酒精发酵(AF)4.1 酒精发酵的定义4.2 酵母菌的一般特性4.3 葡萄酒酿造中的主要酿酒菌种4.4 酵母菌的成分和营养4.5

2、酿酒中的呼吸和发酵4.6 酵母菌的生长周期4.7 生存素4.8 影响酵母菌生长和酒精发酵的因素思考题4 酵母菌与酒精发酵(AF)4.1 酒精发酵的定义4.1 酒精发酵的定义酵母菌将葡萄浆果中的糖分解为酒精、二氧化碳和其它副产物，这一过程称为AF。多数酵母菌发酵葡萄糖比果糖快，而拜耳酵母、星形球拟酵母发酵果糖比葡萄糖快。95的糖被分解为酒精和二氧化碳，5的以其它支路被转化，生成其它的副产物，对葡萄酒质量具有重要作用。C6H12O62C2H5OH2CO2实质上，AF是由酵母菌分泌的一系列酶完成的。发酵保留残糖与人为加糖比较，哪个酒更甜？ 如何酿造残留葡萄糖多的甜葡萄酒？4.1 酒精发酵的定义酵母菌

3、将葡萄浆果中的糖分解为酒精、二氧4.2 酵母菌的一般特性子囊菌纲酵母属；单细胞微生物；圆形、椭圆形、细长或柠檬形；饱满、细胞壁薄、细胞质均一、透明无色为活性强的细胞；衰老和不良条件下的细胞壁厚、细胞质呈颗粒状。在酒厂、葡萄园，酵母菌无处不在，以孢子的形式越冬，靠昆虫(果蝇)、风传播。注意酒厂卫生。在传统的葡萄葡萄酒产区，酵母菌逐渐适应了当地的气候、土壤和品种等，形成了一定的酵母群落。不同产区天然酵母群落差异很大。AF中，酵母菌以出芽繁殖为主，在显微镜下，观察出芽状态的酵母菌的多少，可以知道酵母菌的繁殖状况。4.2 酵母菌的一般特性子囊菌纲酵母属；单细胞微生物；圆形、4.3 葡萄酒酿造中主要酵母

4、菌种25属150种之多，进行正常的AF的主要是酿酒酵母；在AF中不起作用或作用很少的统称为野生酵母。引起葡萄酒腐败，产生异味和蹼膜的多为野生酵母的一些菌株，汉逊、毕赤氏和圆酵母都会引起二次发酵。根据能否产生孢子，将酵母菌分为两大类，即子囊酵母(真酵母)和无子囊酵母(非产孢酵母，拟酵母)酵母的特性：产酒精能力、产酒精效率、抗SO2能力。思考：还应该考察酵母菌的哪些特性？自然发酵酵母菌象接力赛一样。4.3 葡萄酒酿造中主要酵母菌种25属150种之多，进行正常选择酵母菌需要考虑的因素产物(酒)的质量：外观、香气、口感，SO2、甘油、挥发酸等发酵是否彻底发酵速度发酵状况：泡沫酵母的凝聚性对发酵条件的适

5、应性：温度、营养是否吸附酚类物质特殊酵母：增香价格等要根据实际情况来选择具有一定特性的酵母菌。选择酵母菌需要考虑的因素产物(酒)的质量：外观、香气、口感，4.4 酵母菌的成分和营养酵母菌的生长发育需要水、碳水化合物、含氮物质、维生素和无机盐等。在正常情况下，葡萄汁含有酵母菌需要的所有营养成分。铵离子和多数氨基酸能作为酵母属酵母的氮源；酵母能很好地利用无机磷酸盐，但也能利用磷酸酯类；需要铁、镁、锰、铜、钙、钾、锌等，钠有毒性；营养缺乏导致发酵迟缓或不完全，还会导致产生不希望的产物当基质中不再含有酵母菌所需营养物质时，部分酵母菌自溶形成高级醇和氨基酸。为加速并完成AF，只能使用化学催化剂，以酒石酸

6、盐、氯化物、硫酸盐或磷酸盐等形式与铵离子结合的盐类、硫胺素加量0.0006g/L，硫酸铵0.3g/L。磷酸二铵4.4 酵母菌的成分和营养酵母菌的生长发育需要水、碳水化合物4.5 酿酒中的发酵和呼吸低浓度氧有利于发酵，高浓度氧抑制发酵，刺激有氧呼吸。(接触氧气量与细胞干重的关系)4.5 酿酒中的发酵和呼吸低浓度氧有利于发酵，高浓度氧抑制发发酵和呼吸的关系值得注意的是，发酵和呼吸并不是相互排斥的代谢方式。酵母属酵母在发酵过程不能提供足够的ATP时，如果有氧存在和葡萄糖浓度较低，就会增强呼吸作用的力度。从发酵代谢向呼吸代谢并无突然的切换，从呼吸向发酵的转换也是如此。这就是酵母需要一段时间来适应不同的

7、生长条件的原因。发酵性生长受呼吸程度的影响，具体取决于生长条件和细胞对ATP的需求。发酵和呼吸的关系值得注意的是，发酵和呼吸并不是相互排斥的代谢AF的主要副产物甘油（glycerol）：每当磷酸二羟丙酮氧化一分子NADH2，就形成一分子甘油，这一过程称为甘油发酵。3-12g/L影响因素：菌种，含糖量、SO2、pH值、发酵温度高，甘油产量高。乙醛：丙酮酸脱羧，乙醇氧化，氧化味，亚硫酸乙醛醋酸：挥发酸，1.1g/L琥珀酸(succinic acid)：乳酸：AF，苹果酸乳酸发酵高级醇(higher (fusel) alcohols)：二类香气的主要物质，主要由氨基酸形成酯类(ester)：发酵中的

8、生化酯类和陈酿中的化学酯类。乙酸乙酯AF的主要副产物甘油（glycerol）：每当磷酸二羟丙酮氧4.6 酵母菌的生长周期回忆经典的微生物生长曲线:缓慢，对数，稳定，衰亡繁殖阶段：25天，达107个/mL，很少超过2(5)108平衡阶段：持续8天左右，动态平衡衰减阶段：持续几周，活细胞降至1054.6 酵母菌的生长周期回忆经典的微生物生长曲线:缓慢，对数4.7 生存素可见，AF可以持续很长时间，发酵旺盛期出现在酵母的繁殖和平衡阶段，衰减阶段发酵减缓或停止不仅与酵母生长量不够有关，而且与非繁殖生物质(生存素)的代谢有关。一般葡萄汁AF可在酵母菌的繁殖和平衡阶段完成，而高糖葡萄汁AF的顺利完成要依靠

9、衰减阶段的酵母群体。生存素定义：能够促进生存状态(衰减阶段、非繁殖性酵母)酵母菌群体的活动的一些类固醇类物质。麦角甾醇和齐墩果酸是葡萄浆果果皮表面蜡质层的主要构成物质，被研究发现具有生存素的作用。越是在AF后期困难的条件下，使用生存素的效果越好。生存素的作用与化学促进物质和发酵期间的通气等作用具有累加性。4.7 生存素可见，AF可以持续很长时间，发酵旺盛期出现在酵4.8 影响酵母菌生长和AF的因素1/3温度：13-14 发酵起动困难，随温度升高发酵加快，35 酵母衰老快，一定范围内醋酸乙酯和甘油的生成量随温度的提高而增加，高级醇也是25比15时高。危险温区，18-20 ；25-30 p65压力

10、：0.8MPa停止酵母的生长繁殖，1.4MPaAF停止，3MPa酵母死亡。用外加0.8MPa CO2防止酵母生长繁殖，保存葡萄汁。悬浮固形物：促进CO2释放，细胞湍动以动态接触基质，提高酒精产率和高级醇的生成，酒的香味变差。要注意澄清处理的强度。氧(通气)：微量的氧对酵母吸收长链脂肪酸、合成甾醇类、维持AF是必不可少的，氧多时，乙酸乙酯、高4.8 影响酵母菌生长和AF的因素1/3温度：13-14 4.8 影响酵母菌生长和AF的因素2/3 级醇(6C)生成量多；无氧时，6C以上的酯生成多。缺氧时间过长多数酵母菌细胞会死亡。要合理利用通气对AF的影响。酸度：低pH对所有微生物都不利，酵母较耐酸。糖

11、：1-2%发酵速度最快，5%开始有抑制作用，25%发酵延滞，70%大多数酵母不能生长和发酵。葡萄汁加糖发酵，高级醇和乙醛生成多。含氮物质：氮素是酵母生长繁殖必不可少的。磷钾也是。单宁及多元酚：酿酒酵母能忍耐4g/L的单宁，多元酚中绿原酸、异绿原酸对AF有促进作用，没食子酸、鞣花酸、咖啡酸对AF有抑制作用。4.8 影响酵母菌生长和AF的因素2/3 级醇(100mg/L或结合SO250mg/L或Fso210mg/L就可抑制MLB繁殖，使之不能达到MLF需要的菌数，当MLF结束用10-25mg/LSO2阻碍MLB的活动。pH：pH3.0几乎所有MLB受抑制， pH3-5期间，随pH升高，MLF速度加

12、快。一般乳酸菌最适pH为4.8，低于3.5MLF难发生，酒类酒球菌能耐低pH。5.4.2 影响MLB的因素1/3酒精：2-4%轻微促进，1 5.4.2 影响MLB的因素2/3温度：最适生长温度因菌种而异，10抑制生长， 15生长缓慢，15-30随温度升高，MLF加快，结束也早，温度高会带来一些缺陷，18-20最佳 。致死温度60 (1-2min)。CO2和02： CO2对MLF有促进作用，AF后晚除渣有利于保存CO2 。MLB为兼性厌氧菌，生存需要低浓度的氧，太多的氧则抑制。品种：红葡萄中含有比白葡萄多的促进MLB生长的物质，红葡萄酒比白葡萄酒易发生MLF。品种间也不同。工艺：影响MLB数量、

13、活性、营养物质的处理都影响MLF。果皮上有营养物质(浸渍强度)，酵母自溶，冷、热处理，过滤、离心等。 5.4.2 影响MLB的因素2/3温度：最适生长温度因 5.4.2 影响MLB的因素 3/3抑菌剂：SO2、山梨酸、多酚、氯霉素、溶菌酶、脂肪酸等其它微生物：酿酒酵母的某些菌株对生长有拮抗，污染了膜蹼毕赤氏酵母、路德类酵母的葡萄酿造的酒对MLB生长有抑制，能分泌核苷酸等营养物质的某些酵母促进MLB生长，污染过灰葡萄孢和醋酸菌的葡萄酿造的酒能促进MLB生长。菌种间相互影响，噬菌体能侵染MLB，使MLF延缓停止。发酵罐的大小、高度、使用木桶或钢罐也产生影响。P75图5-3用实验证明了SO2、温度(

14、19、14)、AF对MLB群体的影响。 5.4.2 影响MLB的因素 3/3抑菌剂：SO2、山5.4.3 乳酸菌的生长周期在葡萄酒酿造过程中，MLB的生长周期分为：潜伏阶段：AF过程，选择保留了最适应葡萄酒环境的MLB群体。繁殖阶段：AF结束后，MLB大量繁殖，群体数量达到最大值。分解苹果酸，几乎不生成醋酸。平衡阶段：群体数量几乎处于平衡稳定状态，条件适宜可持续很长时间。分解葡萄酒几乎其它所有的成分，造成挥发酸的升高，引起葡萄酒各种病害。实验证明了：苹果酸在繁殖阶段被分解；不管基质中是否有苹果酸，繁殖阶段生成的醋酸很少；醋酸主要在平衡阶段生成，与基质的含糖量成正比。因此，一旦苹果酸消失，应立即

15、杀死或去掉MLB。5.4.3 乳酸菌的生长周期在葡萄酒酿造过程中，MLB的生长5.5 如何进行MLF 1/3酒样、菌种、接种(菌种活化、量、时间)、监控管理、判断终点、中止。酒样：AF前SO270mg/L，若50mg/L更佳，AF后不使用SO2，酒度12，S4g/L， pH3.2，温度18-20 ，密闭满罐，必要时带酒脚，加酵母菌皮(吸附脂肪酸)。菌种：对环境的适应性(pH、温度、酒度、SO2)，抗噬菌体，不同菌系、不同菌类混合培养，酒质(色香味)。接种：以接种纯种MLB为好，也有自然促发MLF的(组胺高)。有少数菌种直接用于酒中，多数需预先水化复活，介质有水、汁-水、酒-水-汁，甚至可以扩培

16、。5.5 如何进行MLF 1/3酒样、菌种、接种(菌种活化、量5.5 如何进行MLF 2/3接种量：接种后MLB群体数量达到106/ml。接种量与MLF速度(可控性)有很大关系，与挥发酸有关，太小的接种量挥发酸高。5.5 如何进行MLF 2/3接种量：接种后MLB群体数量达5.5 如何进行MLF 3/3接种时间：最好在AF后；若同时进行AF和MLF，即在AF前接种MLB，需要解决微生物间的拮抗和对底物的专一性(单一发酵性)，而且某一发酵出现问题时，所采取的措施可能影响到另一发酵，需要强的抗SO2能力。据报道有能用于葡萄汁或正在AF的葡萄醪的乳酸菌，效果好。监控管理：纸层析、HPLC、酶法测D乳酸、观察气体的溢出、变浑浊及感官变化、监测挥发酸、很少数用镜检方法。终点判断：纸层析苹果酸消失，有时不能灵敏地指示MLF是否完成，因琥珀酸和乳酸，柠檬酸和苹果酸的斑点很近，有时难以区分；苹果酸200mg/L ，认为MLF结束。中止：立即分离转罐并使用20-50mg/L SO2处理。5.5 如何进行MLF 3/3接种时间：最好在AF后；若同时5.6 MLF的新技术60年代，固定MLB可使苹果酸转化达51.2-53.9%；也进行了固定MLE的工作，但操作要求较高，而前者效果不错，使得固定MLE的研究减少。85年转MLE基因酵母，只