馬文瑞，魏玉潔，鄒彎，吳浩天，田歌，王德良，馬靜，高林龍，武運(yùn)*，薛潔*

1(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，新疆 烏魯木齊，830052)2(中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京，100015)

新疆葡萄酒高產(chǎn)酸釀酒酵母菌的篩選和發(fā)酵條件優(yōu)化

馬文瑞1，魏玉潔1，鄒彎1，吳浩天1，田歌1，王德良2，馬靜1，高林龍1，武運(yùn)1*，薛潔2*

1(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，新疆 烏魯木齊，830052)2(中國(guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院，北京，100015)

以從新疆阜康、昌吉、焉耆3個(gè)產(chǎn)區(qū)的葡萄和土壤中所篩選出的39株酵母菌為出發(fā)菌株，以便確定高產(chǎn)酸釀酒酵母篩選培養(yǎng)基配方及其靈敏性。通過(guò)初篩和復(fù)篩，獲得1株產(chǎn)酸含量高的釀酒酵母Y6，結(jié)果表明該菌株的揮發(fā)酸含量與商業(yè)酵母菌株71B基本一致，并對(duì)產(chǎn)酸酵母菌的發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化。單因素試驗(yàn)確定了初始酸度、發(fā)酵溫度和酵母菌接種量對(duì)酵母菌產(chǎn)酸能力的影響較為顯著，選取這3個(gè)因素進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化，得到優(yōu)化條件是：葡萄汁初始酸度為6.70 g/L、發(fā)酵溫度為20.35 ℃、接種量為109CFU/mL，響應(yīng)預(yù)測(cè)值達(dá)1.7664 g/L。同時(shí)，最佳優(yōu)化條件下獲得的實(shí)際值與預(yù)測(cè)值吻合，說(shuō)明所建立的回歸模型是切實(shí)可行的。在小型葡萄酒發(fā)酵生產(chǎn)試驗(yàn)中，與71B相比，釀酒酵母Y6產(chǎn)酸量提高了1.84 g/L。

釀酒酵母；高產(chǎn)酸；培養(yǎng)基靈敏性；單因素試驗(yàn)；響應(yīng)面優(yōu)化

釀酒酵母菌(Saccharomycescerevisiae)是優(yōu)質(zhì)葡萄酒生產(chǎn)的關(guān)鍵之一[1-3]，其性能的優(yōu)劣不僅對(duì)葡萄酒的口感和風(fēng)味影響很大，而且還直接影響到所釀葡萄酒的產(chǎn)量、質(zhì)量[4-8]。新疆是我國(guó)優(yōu)質(zhì)釀酒葡萄產(chǎn)地之一[9]，但是由于該地區(qū)日溫差大、降雨量少等氣候特點(diǎn)，造成了釀酒葡萄原料糖高酸低的特點(diǎn)。糖度過(guò)高，抑制酵母菌生長(zhǎng)，酵母菌將葡萄糖轉(zhuǎn)化為酒精的能力下降；酸度過(guò)低則會(huì)使葡萄酒顏色黯淡無(wú)光，口感單調(diào)、不清新；所以糖高酸低直接影響到新疆地區(qū)葡萄酒的品質(zhì)[10-13]。因此篩選具有新疆產(chǎn)區(qū)的釀酒酵母菌，提高葡萄酒的質(zhì)量，是未來(lái)新疆葡萄酒工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。

有關(guān)產(chǎn)區(qū)特色酵母菌的篩選，國(guó)內(nèi)外研究報(bào)道很多，PEREZ-COELLO等從德國(guó)La Mancha的葡萄園中篩選出了3株酵母菌可以增加葡萄酒的果香味，提高其中的草藥香氣[14]；凌云等采用WL培養(yǎng)基對(duì)河北昌黎地區(qū)采集的赤霞珠進(jìn)行初篩，獲得性能優(yōu)良的酵母菌株CLY03和CLY04，并通過(guò)一系列耐受性試驗(yàn)表明，這2菌株的香氣和典型性得分都高于對(duì)照菌株，其發(fā)酵的葡萄酒體現(xiàn)了產(chǎn)區(qū)的品質(zhì)和特色[15]；商敬敏從山東蓬萊和云南德欽的葡萄園土壤中分離出的酵母菌，其中有5株菌發(fā)酵的酒樣中乳酸乙酯含量明顯高于其他酒樣，果香味優(yōu)雅濃郁[16]。但目前有關(guān)高產(chǎn)酸天然酵母菌的篩選、發(fā)酵條件的優(yōu)化和改善葡萄酒風(fēng)味的研究較少。

本研究以篩選出的新疆葡萄酒高產(chǎn)酸酵母菌為研究對(duì)象，通過(guò)單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面法優(yōu)化發(fā)酵條件，確定該菌株最佳產(chǎn)酸的發(fā)酵條件，為該菌株在生產(chǎn)應(yīng)用中提供一定的理論依據(jù)和實(shí)踐基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1 原料與化學(xué)試劑

葡萄酵母篩選原料和釀酒葡萄原料：新疆阜康、昌吉和焉耆3個(gè)地區(qū)的赤霞珠葡萄及葡萄根部土壤；商業(yè)酵母71B：市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)法國(guó)進(jìn)口酵母。

麥芽汁培養(yǎng)基，PDA培養(yǎng)基，YPD培養(yǎng)基，去離子水，溴甲酚綠，菲林試劑A、B液，0.5%葡萄糖標(biāo)液，4.0%HCl溶液，4.0 mol/L NaOH溶液，1.0%次甲基藍(lán)，1.0%酚酞，0.05 mol/L NaOH溶液等。

1.1.2 儀器與設(shè)備

DHZ-B全溫振蕩器，太倉(cāng)市豪威實(shí)驗(yàn)儀器制造有限公司；SW-CJ-2FD型雙人單面超凈工作臺(tái)，蘇州凈化設(shè)備有限公司；離子色譜儀，美國(guó)賽默飛世爾科技，戴安ICS3000；電子天平，梅特勒-托利多實(shí)驗(yàn)室；LRH-250生化培養(yǎng)箱，上海恒科儀器有限公司；立式電熱壓力蒸汽滅菌鍋，上海申安醫(yī)療器械廠；PHS-3C雷磁pH計(jì)等。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 酵母菌的分離純化與鑒定

1.2.1.1 酵母菌的分離純化

具體方法參照魏玉潔等人的《新疆地產(chǎn)葡萄酒優(yōu)良釀酒酵母菌的篩選》[17]。

1.2.2 高產(chǎn)酸釀酒酵母菌篩選培養(yǎng)基配方的確定及靈敏性驗(yàn)證

1.2.1.1 高產(chǎn)酸釀酒酵母菌篩選培養(yǎng)基的確定

以12 °P麥汁、PDA、YPD為基礎(chǔ)培養(yǎng)基，添加0.01%、0.02%和0.10%的溴甲酚綠，調(diào)pH為最適pH=6.0，115 ℃滅菌20 min，接菌，最適培養(yǎng)基確定為易于觀察菌落周?chē)霈F(xiàn)的黃色圈并且加入溴甲酚綠后的培養(yǎng)基最為接近pH=6.0[18]。

1.2.1.2 培養(yǎng)基靈敏性驗(yàn)證

配制濃度分別為4.00、4.50、5.00、5.50、6.00、6.50、7.00、7.50、8.00、8.50 g/L的酒石酸溶液，滴加1滴到培養(yǎng)基中，觀察0 h 和2 h后黃色圈的直徑大小判定酒石酸溶液濃度差異在0.50 g/L范圍內(nèi)的靈敏性，使用游標(biāo)卡尺測(cè)量黃色圈直徑，減去牛津杯的內(nèi)直徑，即為黃色圈實(shí)際的直徑。

1.2.3 高產(chǎn)酸釀酒酵母菌初篩

1.2.3.1 培養(yǎng)基初篩釀酒酵母菌

活化篩選所得釀酒酵母菌，挑取1環(huán)接種于培養(yǎng)基上，28 ℃靜置培養(yǎng)24 h，觀察黃色圈，選擇菌落周?chē)霈F(xiàn)較大黃色圈的菌株進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)。

1.2.3.2 發(fā)酵初篩

調(diào)節(jié)葡萄汁總糖含量為210 g/L，用500 mL三角瓶分裝葡萄汁，每瓶200 mL，115 ℃滅菌20 min，葡萄汁冷卻后接入106CFU/mL菌懸液，25 ℃發(fā)酵，每天稱(chēng)重，觀察發(fā)酵情況，直至發(fā)酵結(jié)束測(cè)定其總糖、總酸和揮發(fā)酸含量，具體方法參照GB15038—2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》[19]，每株菌測(cè)定指標(biāo)各做3組平行試驗(yàn)，取平均值。

1.2.4 高產(chǎn)酸釀酒酵母菌復(fù)篩

1.2.4.1 培養(yǎng)基復(fù)篩釀酒酵母菌

稱(chēng)取0.06 g商業(yè)酵母71B加入10 mL 2%的葡萄糖水中，28 ℃振蕩活化30 min。將初篩所得菌株和71B分別配置為106CFU/mL菌懸液，先在培養(yǎng)皿中倒入一層剛好可以覆蓋培養(yǎng)皿底部的溴甲酚綠培養(yǎng)基，待其凝固后放入牛津杯，再倒入一層溴甲酚綠培養(yǎng)基，凝固后取出牛津杯，接種0.1 mL菌懸液于牛津杯孔洞內(nèi)，28 ℃靜置培養(yǎng)24 h，觀察黃色圈，選擇黃色圈大于71B的菌株進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)。

1.2.4.2 發(fā)酵復(fù)篩

方法同1.2.3.2，以71B為對(duì)照試驗(yàn)，發(fā)酵結(jié)束后，選擇產(chǎn)酸量最大的菌株。

1.2.5 影響釀酒酵母菌產(chǎn)酸能力的單因素試驗(yàn)

葡萄汁初始酸度、初始糖濃度、發(fā)酵溫度、接種量作為影響釀酒酵母菌產(chǎn)酸能力的主要因素，通過(guò)單因素試驗(yàn)選取響應(yīng)面試驗(yàn)的因素和水平。單因素試驗(yàn)使用篩選所得高產(chǎn)酸酵母菌。

1.2.5.1 葡萄汁初始酸度對(duì)酵母菌產(chǎn)酸能力的影響

調(diào)節(jié)葡萄汁初始總糖含量為210 g/L，葡萄酒初始總酸為4.5 g/L，用酒石酸調(diào)節(jié)總酸含量分別為5.00、5.50、6.00、6.50、7.00、7.50、8.00 g/L，發(fā)酵工藝和總酸測(cè)定方法同1.2.3.2。

1.2.5.2 葡萄汁初始糖濃度對(duì)酵母菌產(chǎn)酸能力的影響

以初始酸含量為4.5 g/L的葡萄汁為原料，調(diào)節(jié)總糖含量分別為150、180、210、240、270 g/L，發(fā)酵工藝和總酸測(cè)定方法同1.2.3.2。

1.2.5.3 發(fā)酵溫度對(duì)酵母菌產(chǎn)酸能力的影響

調(diào)節(jié)葡萄汁總糖為210 g/L，初始酸含量為4.5 g/L，分別放置在15、18、21、24、27 ℃培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵工藝和總酸測(cè)定方法同1.2.3.2。

1.2.5.4 接種量對(duì)酵母菌產(chǎn)酸能力的影響

調(diào)節(jié)葡萄汁總糖為210 g/L，初始酸含量為4.5 g/L，滅菌冷卻后分別接入104、105、106、107、108CFU/mL菌懸液，發(fā)酵工藝和總酸測(cè)定方法同1.2.3.2。

1.2.6 釀酒酵母菌產(chǎn)酸能力響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)Box-Behnken設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)3因素3水平響應(yīng)面試驗(yàn)，見(jiàn)表1。

表1 響應(yīng)面Box-Behnken試驗(yàn)因素編碼及水平

1.2.7 小型生產(chǎn)中高產(chǎn)酸酵母菌的有機(jī)酸含量及成分的測(cè)定

總酸和揮發(fā)酸含量等理化指標(biāo)的測(cè)定方法同1.2.3.2，有機(jī)酸含量及成分的測(cè)定參照楊東偉等人的《高效液相色譜法測(cè)定葡萄酒中11種有機(jī)酸含量》[20]。

2 結(jié)果與分析

2.1酵母菌分離結(jié)果與分析

通過(guò)分離純化，確定了39株酵母菌，將其重新統(tǒng)一編號(hào)為Y1～Y39，菌落形態(tài)如圖1所示。

圖1 部分酵母菌菌落形態(tài)Fig. 1 Colony form of some yeasts

2.2高產(chǎn)酸釀酒酵母菌篩選培養(yǎng)基配方的確定及靈敏性驗(yàn)證結(jié)果與分析

2.2.1 高產(chǎn)酸釀酒酵母菌篩選培養(yǎng)基的確定

通過(guò)試驗(yàn)證明，當(dāng)12 °P麥汁基礎(chǔ)培養(yǎng)基加入溴甲酚綠后，凝固性較差，接菌存在一定的困難；以YPD為基礎(chǔ)培養(yǎng)基時(shí)，由于培養(yǎng)基本身顏色較深，加上溴甲酚綠的影響，不便于觀察菌落周?chē)霈F(xiàn)的黃色圈大小；相比之下，PDA本身顏色較淺，且凝固型良好，可作為該試驗(yàn)的基礎(chǔ)培養(yǎng)基。當(dāng)溴甲酚綠添加量為0.10%時(shí)，其本身的顏色會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果的觀察，且培養(yǎng)基pH大大增加，需要添加NaOH中和；當(dāng)添加量為0.02%時(shí)，pH還是略微偏高，而當(dāng)添加量為0.01%時(shí)，不采用任何手段就可以達(dá)到培養(yǎng)基的最適pH，所以，將PDA基礎(chǔ)培養(yǎng)基+0.01%溴甲酚綠作為篩選高產(chǎn)酸釀酒酵母菌的培養(yǎng)基。

2.2.2 產(chǎn)酸培養(yǎng)基靈敏性驗(yàn)證

將酒石酸濃度靈敏范圍控制在0.50 g/L內(nèi)，不同酒石酸濃度所產(chǎn)生的黃色圈大小如表2所示。

表2 不同酒石酸濃度所產(chǎn)生的黃色圈大小

由表2和圖2看出，隨著酒石酸濃度的增大，所產(chǎn)生的黃色圈直徑整體呈增大趨勢(shì)，而從4.50 g/L到6.5 g/L的酒石酸濃度范圍內(nèi)，黃色圈的直徑變化十分微弱，都在0.10 mm以?xún)?nèi)，肉眼基本無(wú)法區(qū)分，靈敏性較差；從6.50～8.50 g/L的酒石酸濃度范圍中，黃色圈直徑變化都超過(guò)了0.10 mm，肉眼較易觀察，靈敏性顯著，證明該培養(yǎng)基適用于高產(chǎn)酸酵母菌的篩選。

圖2 0 h和2 h后不同酒石酸濃度的黃色圈Fig.2 The yellow circle of tartaric acid concentration at zero hour and two hours

2.3高產(chǎn)酸釀酒酵母菌的初篩結(jié)果與分析

酵母菌的初篩包括培養(yǎng)基初篩和發(fā)酵試驗(yàn)初篩，在培養(yǎng)基初篩中， 39株釀酒酵母菌培養(yǎng)24 h后，最終選出菌落周?chē)a(chǎn)生黃色圈較大的8株酵母菌，分別為：Y1、Y3、Y6、Y8、Y24、Y30、Y33和Y34。

對(duì)該8株釀酒酵母菌進(jìn)行發(fā)酵初篩試驗(yàn)，發(fā)酵結(jié)束后檢測(cè)其發(fā)酵液理化指標(biāo)，表3數(shù)據(jù)顯示各處理樣品符合GB15037—2006《葡萄酒》[21]；其中Y1、Y3、Y6和Y24具有良好的平行性，發(fā)酵穩(wěn)定，其發(fā)酵液總酸含量為8.00 g/L左右，發(fā)酵后總酸含量增長(zhǎng)了約2.00 g/L，比對(duì)照菌株產(chǎn)酸量高約1.50 g/L左右，其余菌株產(chǎn)酸量較其他四株相比較低或者發(fā)酵平行性較差。綜上所述，用Y1、Y3、Y6和Y24進(jìn)行復(fù)篩。

表3 8株釀酒酵母菌發(fā)酵液理化指標(biāo)

注：葡萄原汁總糖含量為191.99 g/L；總酸含量為6.029 g/L。

2.4高產(chǎn)酸釀酒酵母菌的復(fù)篩結(jié)果與分析

初篩的4株酵母菌在培養(yǎng)基復(fù)篩中，牛津杯孔洞周?chē)a(chǎn)生的黃色圈大于71B的3株酵母菌，分別為：Y1、Y6和Y24，見(jiàn)圖3。

圖3 復(fù)篩圖片F(xiàn)ig.3 Secondary screening pictures

對(duì)Y1、Y6和Y24以71B為對(duì)照進(jìn)行發(fā)酵復(fù)篩試驗(yàn)，發(fā)酵結(jié)束后檢測(cè)其發(fā)酵液理化指標(biāo)，表4數(shù)據(jù)顯示各處理樣品符合GB15037—2006《葡萄酒》[21]；Y1、Y6、Y24和71B都具有良好的平行性；發(fā)酵后71B發(fā)酵液總酸含量為6.81 g/L，Y1和Y24約為7.00 g/L，Y6為8.65 g/L，Y6產(chǎn)酸量高于Y1和Y24且明顯高于71B，同時(shí)，Y6的揮發(fā)酸含量與71B基本一致，綜上所述，得到了1株高產(chǎn)酸優(yōu)良釀酒酵母菌Y6。

表4 四株釀酒酵母菌發(fā)酵液理化指標(biāo)

注：葡萄原汁總糖含量為210g/L，總酸含量為6.25g/L。

2.5影響釀酒酵母菌產(chǎn)酸能力因素的結(jié)果與分析

2.5.1 葡萄汁初始酸度的影響

由圖4可知，葡萄汁初始酸度對(duì)酵母菌產(chǎn)酸量的影響較為顯著(P<0.05)，隨著葡萄汁初始酸度的增大，酵母菌產(chǎn)酸量呈先增高后降低趨勢(shì)，當(dāng)初始酸度為6.50 g/L時(shí)，酵母菌產(chǎn)酸量達(dá)到最大值為 1.79 g/L。因此，酵母菌產(chǎn)酸能力的最佳初始酸度為6.50 g/L。

圖4 不同初始酸度對(duì)酵母菌產(chǎn)酸量的影響Fig.4 Effect of initial acidity on the acid production capacity of yeast

2.5.2 葡萄汁初始糖度的影響

由圖5顯示，當(dāng)葡萄汁初始糖濃度為210 g/L，酵母菌產(chǎn)酸量達(dá)到最大值為2.02 g/L，但是方差分析得初始糖濃度對(duì)酵母菌產(chǎn)酸量的影響不顯著(P>0.05)，當(dāng)糖濃度從150 g/L增加到180 g/L時(shí)，其產(chǎn)酸量明顯增大，而從180 g/L增加到210 g/L時(shí)，產(chǎn)酸量的上升率變化不大，前者產(chǎn)酸量明顯增大是因?yàn)?50 g/L的糖濃度達(dá)不到酵母菌發(fā)酵所消耗糖含量，所以其活性降低導(dǎo)致產(chǎn)酸量低，而糖濃度為180 g/L時(shí)，基本滿足酵母菌的發(fā)酵，所以活性較好，產(chǎn)酸量上升；當(dāng)糖濃度高于240 g/L時(shí)，酵母菌的活性反而受到了抑制，導(dǎo)致產(chǎn)酸量下降。

圖5 不同初始糖濃度對(duì)酵母菌產(chǎn)酸量的影響Fig.5 Effect of sugar concentration on the acid production capacity of yeast

2.5.3 葡萄酒酒精發(fā)酵溫度的影響

由圖6可知，發(fā)酵溫度對(duì)酵母菌產(chǎn)酸量的影響較為顯著(P<0.05)。隨著發(fā)酵溫度的增大，酵母菌產(chǎn)酸量呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)發(fā)酵溫度為21 ℃時(shí)，產(chǎn)酸量最高，因此，酵母菌產(chǎn)酸能力最好的發(fā)酵溫度為21 ℃。

圖6 不同發(fā)酵溫度對(duì)酵母菌產(chǎn)酸量的影響Fig.6 Effect of fermentation temperature on the acid production capacity of yeast

2.5.4 酵母菌接種量的影響

由圖7看到，發(fā)酵溫度對(duì)酵母菌產(chǎn)酸量的影響有顯著差異(P<0.05)。隨酵母菌接種量的增大，酵母菌產(chǎn)酸量呈直線上升趨勢(shì)，當(dāng)酵母菌接種量為108CFU/mL時(shí)，產(chǎn)酸量最高，因此，酵母菌產(chǎn)酸能力最好的接種量為108CFU/mL。

圖7 不同酵母菌接種量對(duì)酵母菌產(chǎn)酸量的影響Fig.7 Effect of inoculum amount on the acid production capacity of yeast

2.6釀酒酵母菌產(chǎn)酸能力響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用響應(yīng)面法對(duì)影響釀酒酵母菌產(chǎn)酸能力的初始酸濃度(A)、發(fā)酵溫度(B)和接種量(C)3個(gè)因素和水平進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼處理，采用3因素3水平響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)，結(jié)果如表5所示。

表5 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果

注：自變量C中1.5表示接種量為107CFU/mL；2.0表示接種量為108CFU/mL；2.5表示接種量為109CFU/mL。

通過(guò)分析因素間交互作用的影響，結(jié)果下圖所示。從圖中結(jié)果可以看出初始酸度和接種量交互作用對(duì)酵母菌產(chǎn)酸能力影響最為顯著，初始酸度和發(fā)酵溫度交互作用對(duì)酵母菌產(chǎn)酸能力影響較顯著。如圖8所示，當(dāng)發(fā)酵溫度恒定時(shí)，初始酸度在6.70 g/L時(shí)產(chǎn)酸量最大，圖9得，當(dāng)接種量一定時(shí)，酵母菌產(chǎn)酸量隨初始酸度的增長(zhǎng)而較小，6.55 g/L時(shí)又逐漸增多，因此初始酸度選擇6.70 g/L左右最好；由圖9可以看出，隨著接種量和初始酸度的增長(zhǎng)，酵母菌產(chǎn)酸能力逐漸增大，當(dāng)接種量達(dá)108CFU/mL、初始酸度達(dá)6.60 g/L時(shí)產(chǎn)酸量明顯增大。

圖8 初始酸度和發(fā)酵溫度的交互作用對(duì)酵母菌產(chǎn)酸能力的影響Fig.8 Effect of initial acidity and fermentation temperature (AB) on the acid production capacity of yeast

圖9 初始酸度和接種量的交互作用對(duì)酵母菌產(chǎn)酸能力的影響Fig.9 Effects of initial acidity and inoculum amount (AC) on the acid production capacity of yeast

通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化，預(yù)測(cè)到最佳產(chǎn)酸發(fā)酵條件為：初始酸度6.70 g/L，發(fā)酵溫度20.35 ℃，接種量109CFU/mL，響應(yīng)預(yù)測(cè)值為1.766 4 g/L。按照響應(yīng)面優(yōu)化推薦的最優(yōu)條件進(jìn)行試驗(yàn)論證，酵母菌實(shí)際平均產(chǎn)酸能力為1.69 g/L，與預(yù)測(cè)值擬合率達(dá)95.67%，表明預(yù)測(cè)值和實(shí)際值有良好的擬合性，優(yōu)化模型可靠。

2.7小型生產(chǎn)中高產(chǎn)酸酵母菌的有機(jī)酸含量及成分的結(jié)果與分析

在2個(gè)2.5 L廣口瓶里分別裝2 L赤霞珠葡萄汁(理化指標(biāo)為：還原糖263.1 g/L；總酸5.25 g/L； pH 為4.80；添加總SO2約60 mg/L)，分別加入高產(chǎn)酸酵母和商業(yè)釀酒酵母，使終濃度達(dá)到1×109CFU/mL，按照GB15037—2006《葡萄酒》進(jìn)行生產(chǎn)[21]，發(fā)酵溫度25 ℃。發(fā)酵結(jié)束后取澄清的干紅葡萄酒，取樣測(cè)定有機(jī)酸含量，結(jié)果如表6、表7所示。

表6 兩株酵母菌生產(chǎn)葡萄酒的理化指標(biāo)

表7 兩株酵母菌株生產(chǎn)葡萄酒主要有機(jī)酸的組成

所篩菌株與商業(yè)釀酒酵母相比，發(fā)酵結(jié)束后殘?zhí)蔷∮? g/L，酒精度無(wú)顯著差異，因此篩選的菌株符合工業(yè)發(fā)酵的要求；同時(shí)篩選菌株的有機(jī)酸含量明顯高于商業(yè)釀酒酵母，該菌株所產(chǎn)生的有機(jī)酸，主要是酒石酸和蘋(píng)果酸，而對(duì)揮發(fā)酸的影響較小，可以滿足葡萄酒生產(chǎn)的要求。

3 結(jié)論

(1)確定了高產(chǎn)酸釀酒酵母菌的篩選培養(yǎng)基配方為：PDA培養(yǎng)基+0.01%溴甲酚綠，調(diào)pH為6.0，115 ℃滅菌20 min，且培養(yǎng)基靈敏性良好。

(2)通過(guò)對(duì)新疆3個(gè)釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)的葡萄和土壤已篩選出的39株酵母菌進(jìn)行2次培養(yǎng)基和發(fā)酵試驗(yàn)篩選得出一株高產(chǎn)酸釀酒酵母菌Y6，該菌株的產(chǎn)酸量比71B高出27%。

(3)酵母菌產(chǎn)酸能力的最佳單因素水平為：初始酸度為6.50 g/L，發(fā)酵溫度為21 ℃，接種量為 108CFU/mL；通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)預(yù)測(cè)的最佳產(chǎn)酸發(fā)酵條件試驗(yàn)論證得出，初始酸度6.70 g/L，發(fā)酵溫度20.35 ℃，接種量109CFU/mL，響應(yīng)預(yù)測(cè)產(chǎn)酸量為1.7664 g/L，實(shí)際平均產(chǎn)酸能力為1.69 g/L，與預(yù)測(cè)值擬合率達(dá)95.67%。

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Screeningofhigh-yieldingacidyeaststrainsinXinjiangwineproducingregionsandoptimizationoffermentationconditions

MA Wen-rui1,WEI Yu-jie1,ZOU Wan1,WU Hao-tian1,TIAN Ge1, WANG De-liang2,MA Jing1, GAO Lin-long1, WU Yun1*,XUE Jie2*

1(Department of Food science and Pharmacy, Xinjiang Agriculture University, Urumqi 830052, China) 2(China National Research Institute of Food and Fermentation Industries, Beijing 10015, China)

39 yeast strains from three major wine-producing regions in Xinjiang including Changji, Manasi and Fukang were screened out to determine culture medium formulation and sensitivity of organic acids high-yieldingSaccharomycescerevisiae. Through initial and repeated screening, 1 strain ofSaccharomycescerevisiaewith high-yielding acids named as Y6 was screend out. The results showed that the volatile acid content ofSaccharomycescerevisiaeY6 was the same as that of commercial yeast strain 71B. Based on these single factor tests, response surface methodology with three variables was employed to optimize the fermentation conditions such as initial acidity, fermentation temperature and inoculum amount. Results showed the optimal fermentation conditions were grape juice initial acidity of 6.70 g/L, fermentation temperature of 20.35 ℃ and inoculum amount of 109CFU/mL. Under these optimal conditions, the acid production capacity reached 1.766 4 g/L. Finally, the consistent results between the predicted value and actual value indicated that the established model in this study was feasible. In a small scale of wine fermentation experiment, compared with the commercial strain 71B, the acid production of Y6 was increased by 1.84 g/L.

Saccharomycescerevisiae; high-yielding acid; culture medium sensitivity; single factor test; response surface

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.014187

碩士研究生(武運(yùn)教授、薛潔教授級(jí)高級(jí)工程師為通訊作者,E-mail:764630324@qq.com；825728388@qq.com)。

新疆維吾爾自治區(qū)重大科技專(zhuān)項(xiàng)(項(xiàng)目編號(hào)：2017A01001-2)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目—地區(qū)科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：31360406)

2017-03-01，改回日期：2017-04-25