嚴(yán)紅光，曾 田，梁正坤，陶麗妃，宋正宇，邰光榮，丁之恩

（1.凱里學(xué)院貴州省黔東南民族特色食品省級(jí)特色重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州凱里556001； 2.河南五谷春酒業(yè)有限公司，河南信陽(yáng)464401； 3.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶與食品科技學(xué)院，安徽合肥230036）

酵母菌發(fā)酵過(guò)程對(duì)果酒色澤變化影響研究進(jìn)展

嚴(yán)紅光1，曾 田2，梁正坤1，陶麗妃1，宋正宇1，邰光榮1，丁之恩3

（1.凱里學(xué)院貴州省黔東南民族特色食品省級(jí)特色重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州凱里556001； 2.河南五谷春酒業(yè)有限公司，河南信陽(yáng)464401； 3.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶與食品科技學(xué)院，安徽合肥230036）

分析了酵母菌發(fā)酵對(duì)果酒色澤特征影響能力近年來(lái)的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了酵母菌可以通過(guò)菌種吸附作用、產(chǎn)乙醛、丙酮酸等代謝物、產(chǎn)果膠酶和β-D-糖苷酶5個(gè)途徑顯著影響果酒色澤特征，并提出了酵母菌選育過(guò)程中應(yīng)該增加酵母菌影響果酒色澤特征能力的適宜篩選標(biāo)準(zhǔn)和下一步可行的研究路線。

酵母菌； 果酒； 花青素； 發(fā)酵； 色澤特征

色澤是果酒最重要的品質(zhì)特征之一，也是消費(fèi)者選擇果酒的重要依據(jù)。構(gòu)成果酒色澤的主要物質(zhì)是來(lái)源于果實(shí)并在釀造過(guò)程中發(fā)生復(fù)雜衍化反應(yīng)的花青素及其衍生物[1]。果酒中的花青素在發(fā)酵和陳釀過(guò)程中受到物理、化學(xué)和生物因素的影響幾乎全部轉(zhuǎn)化為衍化物，并導(dǎo)致果酒由初釀時(shí)的磚紅色調(diào)轉(zhuǎn)變?yōu)殛愥労蟮募t黃色調(diào)[2]。一些學(xué)者提出選用適宜酵母菌以改善果酒色澤特征，但是尚未成為釀酒酵母生產(chǎn)行業(yè)的共識(shí)。研究篩選能夠釀造出較好色澤特征果酒的釀酒酵母及了解釀酒酵母對(duì)花青素的影響機(jī)制是未來(lái)一段時(shí)間的研究熱點(diǎn)。本課題就國(guó)內(nèi)外近年來(lái)酵母菌發(fā)酵影響果酒花青素組成并導(dǎo)致色澤特征變化的相關(guān)研究進(jìn)行綜述，為相關(guān)研究提供參考依據(jù)。

1 果酒發(fā)酵過(guò)程中色素物質(zhì)的影響因素

市場(chǎng)上存在的果酒品種主要包括葡萄酒、蘋(píng)果酒、藍(lán)莓酒、青梅酒、楊梅酒、獼猴桃酒、梨酒、木瓜酒、草莓酒等。不同果酒中色素物質(zhì)組成差異顯著，主要為花青素及其衍化產(chǎn)物。構(gòu)成果酒色澤的花青素性質(zhì)通常不穩(wěn)定。相關(guān)研究表明，溫度[3]、光照[4]、氧氣[5]、pH 值[6]、金屬離子[7]、花青素濃度[8]、游離二氧化硫[9]、原花青素[10]、小分子酚類(lèi)物質(zhì)[11]、抗壞血酸[12]、糖[8]、蛋白質(zhì)[13]、酵母代謝產(chǎn)物丙酮酸[14]、乙醛[15]和酵母產(chǎn)生的β-D-糖苷酶[16]、果膠酶含量引起果酒中的花青素發(fā)生聚合反應(yīng)[17]、縮合反應(yīng)[11]、乙醛橋鍵反應(yīng)[18]、環(huán)加成反應(yīng)[19]、氧化反應(yīng)[2]、共呈色反應(yīng)[2]，并導(dǎo)致酒體中單體花青素幾乎降解完全并顯著改變果酒的色澤特征。由于色素物質(zhì)組成復(fù)雜，大量的新色素物質(zhì)有待分析鑒定，且色素衍化反應(yīng)產(chǎn)物性狀不穩(wěn)定，甚至只能在酒體中存在幾天，這為相關(guān)研究帶來(lái)困難。

2 酵母菌對(duì)果酒色澤影響能力的比較研究

釀酒酵母主要指從果實(shí)表面或果園土壤分離獲得的具有優(yōu)良果酒發(fā)酵性能的啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。果酒釀造過(guò)程中還可能出現(xiàn)貝酵母(Saccharomyces bayanus)、奇異酵母(Saccharomyces paradoxus)和巴氏酵母(Saccharomyces pastorianus)等。酵母菌在發(fā)酵過(guò)程中由于菌種吸附、代謝產(chǎn)物、酶作用影響酒體花青素組成和結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致果酒色澤特征發(fā)生顯著變化。

Maria[20]提出釀酒酵母影響果酒花青素等酚類(lèi)物質(zhì)組成的能力應(yīng)該是釀酒酵母選擇的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)之一。Karina[13]利用模式溶液反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)不同啤酒酵母發(fā)酵過(guò)程中吸收“坦娜”葡萄花青素提取物能力差異顯著，證明了果酒色澤和總花青素濃度關(guān)系不顯著，而與總花青素及其衍生物濃度關(guān)系顯著。Maria[20]比較了啤酒酵母2EV菌種發(fā)酵長(zhǎng)相思葡萄獲得的果酒比啤酒酵母1EV和3EV菌種具有更高的花青素含量，而1EV酵母菌種發(fā)酵后果酒具有更高的紅色調(diào)。由于色素物質(zhì)自身不斷進(jìn)行具有類(lèi)似鏈?zhǔn)椒磻?yīng)特征的衍化反應(yīng)，進(jìn)行酵母菌對(duì)酒體色素物質(zhì)組成影響研究時(shí)需要充分考慮色素物質(zhì)自身衍化反應(yīng)帶來(lái)的影響。

3 酵母菌影響果酒花青素物質(zhì)衍化并導(dǎo)致色澤變化的機(jī)制研究

酵母菌細(xì)胞壁吸附降低果酒花青素含量。E.Boido提出了釀酒酵母細(xì)胞壁能夠吸附降低果酒單體花青素含量[21]。果酒發(fā)酵過(guò)程中釀酒酵母細(xì)胞壁表面積超過(guò)10 m2/L，細(xì)胞壁占到釀酒酵母干重的30%[22]。嚴(yán)紅光發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過(guò)程中細(xì)胞壁吸收的單體花青素含量可達(dá)酒體總花青素含量的1%～3%[23]。不同釀酒酵母吸收同一種花青素的能力可以相差2～4倍[23]。不同糖苷類(lèi)型和不同花色素類(lèi)型的花青素由于結(jié)構(gòu)和極性不同，導(dǎo)致被釀酒酵母細(xì)胞壁吸收能力不一致[23]。?；拖愣辊；ㄇ嗨乇确酋；ㄇ嗨馗菀妆会劸平湍讣?xì)胞壁吸收[22]。釀酒酵母細(xì)胞壁吸附不同種類(lèi)花青素能力的差異是由于細(xì)胞壁多糖和表層蛋白結(jié)構(gòu)、極性不同，導(dǎo)致細(xì)胞壁吸收酒體物質(zhì)如花青素、香氣物質(zhì)和脂肪酸的能力不同[24]。選擇吸附能力弱的釀酒酵母有利于保存果酒單體花青素及其衍生物、香氣物質(zhì)。Rizzo[25]利用平板培養(yǎng)和液相檢測(cè)方法評(píng)估了23種啤酒酵母吸收花青素的能力。Morata[26]分析了5種不同啤酒酵母發(fā)酵葡萄酒后對(duì)不同結(jié)構(gòu)花青素吸收能力的差異可達(dá)到2～4倍。不同酵母菌細(xì)胞壁吸附酒體色素物質(zhì)的含量及差異顯著性顯著，但是相關(guān)機(jī)理仍有待深入探究。

酵母菌果膠酶含量高，促進(jìn)花青素提取。Fleet研究表明，果酒浸漬和發(fā)酵過(guò)程中釀酒酵母果膠酶顯著影響葡萄等果實(shí)中單體花青素的提取率[27]。能夠產(chǎn)生大量果膠酶的釀酒酵母有利于提高果酒酒體中花青素含量。目前尚未有釀酒酵母產(chǎn)丙酮酸和果膠酶能力比較的文獻(xiàn)，但是釀酒酵母通過(guò)產(chǎn)丙酮酸和果膠酶影響果酒花青素衍化和色澤的觀點(diǎn)被廣泛認(rèn)可[14，27]。利用酵母菌等微生物生產(chǎn)丙酮酸和果膠酶已經(jīng)有長(zhǎng)期的研究積累[28-30]。

酵母菌代謝產(chǎn)物乙醛含量影響花青素衍化。釀酒酵母代謝產(chǎn)物乙醛通過(guò)乙醛橋鍵反應(yīng)調(diào)節(jié)單體花青素和黃烷醇、黃酮醇、原花青素聚合反應(yīng)速度生成環(huán)加成產(chǎn)物如酯聯(lián)花青素-黃烷醇、酯聯(lián)花青素-黃酮醇、二聚原花青素、四聚體山葡萄素A[31]。這些衍生物呈現(xiàn)紅黃色調(diào)，比單體花青素更加穩(wěn)定，受pH值、二氧化硫影響低[32]。由于乙醛是乙醇代謝的副產(chǎn)物，酵母菌過(guò)高的產(chǎn)乙醛能力會(huì)抑制產(chǎn)乙醇的能力和破壞果酒的香氣特征。因此根據(jù)不同釀酒酵母產(chǎn)乙醛的能力差異顯著[33]和保證果酒酒精度達(dá)標(biāo)，不破壞果酒香氣平衡的前提下，篩選出產(chǎn)稍高乙醛含量的釀酒酵母有利于果酒色澤穩(wěn)定性。Pilone[33]比較了不同釀酒酵母產(chǎn)乙醛的能力，其能力差異顯著，在0.5～286 mg/L之間。Hayasaka[32]發(fā)現(xiàn)啤酒酵母AWRI 838比貝酵母AWRI 1375發(fā)酵的葡萄酒花青素濃度較高，色密度較低，可能是因?yàn)楹笳呱闪烁嘁胰┑脑颉?/p>

酵母菌代謝產(chǎn)物丙酮酸含量影響花青素衍化。釀酒酵母代謝產(chǎn)物丙酮酸通過(guò)C4位置環(huán)加成反應(yīng)和一些單體花青素如錦葵花素-3-葡萄糖苷形成黃褐色聚合色素3-葡萄糖苷羧基吡喃錦葵花素,3-葡萄糖苷，4-乙烯基錦葵花素，后者還可以和乙烯基酚進(jìn)一步反應(yīng)生成更加穩(wěn)定的乙烯基山葡萄素兒茶酚酯[14]。這些衍生物在提高陳釀果酒色澤穩(wěn)定性的同時(shí)也會(huì)顯著影響果酒色調(diào)[26]。因此篩選出產(chǎn)適宜丙酮酸含量的釀酒酵母有利于改善對(duì)果酒色調(diào)變化的影響，同時(shí)增強(qiáng)果酒色澤穩(wěn)定性。

酵母菌β-D-糖苷酶含量影響花青素降解和香氣物質(zhì)生成。釀酒酵母β-D-糖苷酶能夠降解花青素為無(wú)色或褐色物質(zhì)，同時(shí)通過(guò)水解萜烯基-β-D-葡萄糖苷提高香氣物質(zhì)萜烯醇含量[34]。Paloma[34]比較了53種從葡萄表面分離獲得的酵母菌產(chǎn)β-D-糖苷酶的含量，其中9種酵母菌發(fā)酵后顯著降低葡萄酒色澤。因此篩選出產(chǎn)適宜含量β-D-糖苷酶的釀酒酵母既能減少對(duì)單體花青素降解的影響，又不會(huì)顯著降低香氣物質(zhì)萜烯醇含量。

4 展望

Karina等[13]通過(guò)模擬酒體試驗(yàn)或葡萄酒釀造試驗(yàn)進(jìn)行了釀酒酵母相關(guān)代謝產(chǎn)物、酶含量和吸附能力影響模擬酒體溶液或葡萄酒中花青素和色澤特征能力的分析或比較，但是尚未有基于相關(guān)研究成果進(jìn)行果酒釀酒酵母篩選工作的研究報(bào)道，也沒(méi)有適宜于釀造藍(lán)莓酒的釀酒酵母篩選研究報(bào)道。

由于不同果酒色素組成物質(zhì)差異顯著，這為相關(guān)研究帶來(lái)影響，未來(lái)需要選擇有市場(chǎng)前景的代表性果酒進(jìn)行適宜釀酒酵母菌色澤影響特征能力的篩選工作。酵母菌對(duì)果酒色澤特征影響的機(jī)制除了上述5個(gè)方面，還可能有其他影響路徑的存在，這困擾著相關(guān)研究成果的確認(rèn)。未來(lái)可以考察不同酵母菌種對(duì)同一果酒色澤特征的影響試驗(yàn)，同時(shí)利用模擬酒體試驗(yàn)屏蔽色素物質(zhì)自身衍化反應(yīng)帶來(lái)的影響，獲得酵母菌對(duì)果酒色澤特征影響的主要途徑。此外通過(guò)基因工程研究（基因沉默、基因敲除、轉(zhuǎn)基因）改良酵母菌影響果酒花青素衍化的能力，可以為相關(guān)酵母菌篩選工作提供必要的參考依據(jù)。

[1]張軍翔,馮長(zhǎng)根,李華.蛇龍珠葡萄酒酒齡花青素高效液相色譜（HPLC）指紋圖譜研究[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,39(7)：1451-1456.

[2]PUéRTOLAS E,áLVAREZ I,RASO J.Changes in phenolic compounds of Aragón red wines during alcoholic fermentation[J].Food science and technology international,2011,17(2)：77-86.

[3]辛修鋒,余小林,胡卓炎,等.楊梅澄清汁及濃縮汁中花色苷熱降解動(dòng)力學(xué)的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2007,23(9)：251-255.

[4]BORDIGNON-LUIZ M T,GAUCHE C,GRIS E F,et al.Colour stability of anthocyanins from Isabel grapes(Vitis labruscaL.)in model systems[J].LWT-food sci technol,2007,40：594-599.

[5]KIM M,YOON S H,JUNG M,et al.Stability of meoru(Vitis coignetiea)anthocyanins under photochemically produced singlet oxygen by riboflavin[J].New biotechnol,2010,27：435-439.

[6]LOPES P,RICHARD T,SAUCIER C,et al.Anthocyanone A:a quinone methide derivative resulting from malvidin 3-O-glucoside degradation[J].J agric food chem,2007,55：2698-2704.

[7]李穎暢,孟憲軍,周艷,等.金屬離子和食品添加劑對(duì)藍(lán)莓花色苷穩(wěn)定性的影響[J].食品科學(xué),2009,30(9)：80-84.

[8]HILLMANN M C R,BURIN V M,BORDIGNONLUIZ M T.Thermal degradation kinetics of anthocyanins in grape juice and concentrate[J].Int j food sci technol,2011,46：1997-2000.

[9]JACKSON R S.Wine science:principle and applications[M].3rd ed.Oxford:Elsevier Academic Press,2008：287-295.

[10]HE F,PAN Q H,SHI Y,et al.Chemical synthesis of proanthocyanidins in vitro and their reactions in aging wines[J].Molecules,2008,13：3007-3032.

[11]HE F,LIANG N N,MU L,et al.Anthocyanins and their variation in red wines II.Anthocyanin derived pigments and their color evolution[J].Molecules,2012,17：1483-1519.

[12]陳健初,葉興乾,席瑪芳.抗壞血酸對(duì)楊梅花色苷穩(wěn)定性的影響[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào),2005,31(3)：298-300.

[13]MEDINA K,BOIDO E,DELLACASSA E,et al.Yeast interactions with anthocyanins during red wine fermentation[J].Am j enol vitic,2005(2)：104-109.

[14]OLIVEIRA J,DE FREITAS V,SILVAA M S,et al.Reaction between hydroxycinnamic acids and anthocyanin-pyruvic acid adducts yielding new portisins[J].J agric food chem,2007,55：6349-6356.

[15]MANGANI S,BUSCIONI G,COLLINA L,et al.Effects of microbial populations on anthocyanin profile ofSangiovesewines produced in Tuscany,Italy[J].Am j enol vitic,2011,62(4)：487-494.

[16]PéREZ G,FARINA L,BARQUET M,et al.A quick screening method to identify β-glucosidase activity in native wine yeast strains:application of Esculin Glycerol Agar(EGA)medium[J].World j microbiol biotechnol,2011,27：47-55.

[17]LEE C H,YU R C.Selection and oenological comparison of Taiwan Black Queen grape wine yeasts[J].Journal of food and drug analysis,2007,15(3)：209-309.

[18]DUE?AS M,SALAS E,CHEYNIER V,et al.UV-visible spectroscopic investigation of the δδ-methylmethine catechin-malvidin 3-glucoside pigments in aqueous solution:structural transformations and molecular complexation with chlorogenic acid[J].J agric food chem,2006,54：189-196.

[19]NAVE F,TEIXEIRA N,MATEUS N,et al.The fate of flavanol-anthocyanin adducts in wines:study of their putative reaction patterns in the presence of acetaldehyde[J].Food chem,2010,121：1129-1138.

[20]MONAGAS M,GóMEZ-CORDOVéS C,BARTOLOMé B.Evaluation of differentSaccharomyces cerevisiaestrains for red winemaking.In fl uence on the anthocyanin,pyranoanthocyanin and non-anthocyanin phenolic content and colour characteristics of wines[J].Food chemistry,2007,104：814-823.

[21]BOIDO E,GARCIA-MARINO M,DELLACASSA E,et al.Characterisation and evolution of grape polyphenol pro fi les of Vitis vinifera L.cv.Tannat during ripening and vini fi cation[J].Australian journal of grape and wine research,2011,17：383-393.

[22]MORATAA,GóMEZ-CORDOVéS M C,SUBERVIOLA J,et al.Adsorption of anthocyanins by yeast cell walls during the fermentation of red wines[J].J agric food chem,2003,51：4084-4088.

[23]嚴(yán)紅光.藍(lán)莓生物學(xué)特性及生理活性物質(zhì)研究[D].合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.

[24]QUIRóS ASENSIO M,MORALES P,PéREZTRAVéS L,et al.A new methodology to determine cell wall mannoprotein content and release in wine yeasts[J].Food chem,2011,125：760-766.

[25]RIZZO M,VENTRICE D,VARONE M A,et al.HPLC determination of phenolics adsorbed on yeasts[J].Journal of Pharmaceutical and biomedical analysis,2006,42：46-55.

[26]MORATAA,GóMEZ-CORDOVéS M C,COLOMO B,et,al.Cell wall anthocyanin adsorption by differentSaccharomycesstrains during the fermentation ofVitis viniferaL.cv Graciano grapes[J].Eur food res technol,2005,220：341-346.

[27]FLEET G H.Wine yeasts for the future[J].FEMS yeast research,2008,8(7)：979-995.

[28]王志坤.釀酒酵母BY5419生產(chǎn)丙酮酸的定向進(jìn)化及輔酶工程改造[D].濟(jì)南：山東大學(xué),2010.

[29]袁輝,華子春.丙酮酸野生酵母菌的篩選及其生理生化特性研究[J].微生物學(xué)雜志,2001,21(3)：12-14.

[30]劉戰(zhàn)民.原果膠酶在畢赤酵母中的表達(dá)、發(fā)酵優(yōu)化及酶學(xué)性質(zhì)研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué),2002.

[31]SOUSA C,MATEUS N,SILVAA M S,et al.Structural and chromatic characterization of a new Malvidin 3-glucoside-vanillyl-catechin pigment[J].Food chem,2007,102：1344-1351.

[32]HAYASAKAY,BIRSE M,EGLINTON J,et al.The effect ofSaccharomyces cerevisiaeandSaccharomyces bayanusyeast on colour properties and pigment profiles of Cabernet Sauvignon red wine[J].Australian journal of grape and wine research,2007,13(3)：176-185.

[33]LIU S Q,PILONE G J.An overview of formation and roles of acetaldehyde in winemaking with emphasis on microbiological implications[J].International journal of food science and technology,2000,35：49-61.

[34]MANZANARES P,ROJAS V,GENOVéS S,et al.A preliminary search for anthocyanin-β-D-glucosidase activity in non-Saccharomyceswine yeasts[J].International journal of food science and technology,2000,35：95-103.

Research Progress in the Effects of Yeast Strains on Fruit Wine Colour

YAN Hongguang1,ZENG Tian2,LIANG Zhengkun1,TAO Lifei1,SONG Zhengyu1,TAI Guangrong1and DING Zhien3
(1.Key Lab of Ethnical Feature Food of Qiandongnan,Kaili University,Kaili,Guizhou 556001;2.Wuguchun Distillery Co.Ltd.,Xinyang,Henan 464401;3.College of Tea and Food Science&Technology,Anhui Agricultural University,Hefei,Anhui 230036,China)

The research progress in the effects of yeast strains on fruit wine color in recent years was reviewed.There were five pathways influencing wine color significantly,including absorption,producing metabolites like acetaldehyde and acetone acid,producing pectinase,and producing β-D-glycosidase.The appropriate screening criteria of yeast strains that could improve wine color were put forward and the feasible research programs in the future were introduced.

yeast strains;fruit wine;anthocyanins;fermentation;colour features

TS262.7；TS261.4

A

1001-9286（2017）12-0105-04

10.13746/j.njkj.2017225

貴州省科技廳項(xiàng)目（黔科合J字[2013]2264號(hào)）；凱里學(xué)院博士專項(xiàng)課題(BS2013012)；凱里學(xué)院自然科學(xué)項(xiàng)目(Z1303)；凱里學(xué)院學(xué)生規(guī)劃課題（X1748，X1749，X1750，X1751）。

2017-08-22

嚴(yán)紅光（1981-），男，博士后，副教授，研究方向：發(fā)酵食品。

優(yōu)先數(shù)字出版時(shí)間：2017-11-09；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20171109.0936.001.html。