王春曉，俞俊竹，周文亞，許引虎

非釀酒酵母屬酵母的葡萄酒發(fā)酵應(yīng)用研究進(jìn)展

王春曉1，俞俊竹1，周文亞1，許引虎2

1貴州大學(xué)釀酒與食品工程學(xué)院/貴州省發(fā)酵工程與生物制藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴陽(yáng) 550025；2國(guó)家酵母技術(shù)研究推廣中心，湖北宜昌 443003

葡萄皮上天然存在著非釀酒酵母屬酵母（non），主要在葡萄酒浸漬和發(fā)酵初期發(fā)揮作用，近年來(lái)非釀酒酵母屬酵母在葡萄酒發(fā)酵中的應(yīng)用受到越來(lái)越多的關(guān)注。相對(duì)于釀酒酵母，非釀酒酵母屬酵母在酒精發(fā)酵中具有較弱的發(fā)酵力，可將還原糖轉(zhuǎn)化為乙醇及其他代謝副產(chǎn)物，是生產(chǎn)復(fù)雜風(fēng)味和低酒度葡萄酒的潛在優(yōu)良酵母。不同非釀酒酵母屬酵母菌種在葡萄酒發(fā)酵應(yīng)用中具有不同的代謝特征，選擇具有一定特征的優(yōu)良非釀酒酵母屬酵母應(yīng)用于發(fā)酵中，可以提高葡萄酒的特色化品質(zhì)。本研究在總結(jié)商業(yè)化非釀酒酵母屬酵母的種類、釀造特點(diǎn)和應(yīng)用方式的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)綜述了不同非釀酒酵母屬酵母對(duì)葡萄酒顏色、香氣、口感和安全健康4個(gè)方面的積極作用、代謝機(jī)理和研究熱點(diǎn)：具有高產(chǎn)酸、多糖、胞外丙酮酸及低吸附性等特性的非釀酒酵母屬酵母可通過(guò)不同代謝機(jī)理促進(jìn)葡萄酒顏色的穩(wěn)定；不同非釀酒酵母屬酵母通過(guò)低產(chǎn)乙醇、乙醛、降低揮發(fā)性酚類，高產(chǎn)乙酸乙酯、乙酸酯類化合物、乙酯類化合物、高級(jí)醇、與萜烯或硫醇釋放相關(guān)的酶類等途徑促進(jìn)葡萄酒果味香氣的提升，增加香氣復(fù)雜性；非釀酒酵母屬酵母通過(guò)高產(chǎn)甘油、多糖和乳酸，降解蘋果酸等方式調(diào)節(jié)葡萄酒的口感特征；非釀酒酵母屬酵母作為生物防治劑可以降低葡萄酒釀造中二氧化硫的用量，通過(guò)代謝降解作用減少有毒化合物，提升葡萄酒的安全質(zhì)量。本文進(jìn)一步解析了非釀酒酵母屬酵母的基因組和微衛(wèi)星位點(diǎn)分析研究現(xiàn)狀，探討了目前非釀酒酵母屬酵母葡萄酒發(fā)酵應(yīng)用研究的主要接種策略，提出了未來(lái)研究仍需關(guān)注的熱點(diǎn)方向，為非釀酒酵母屬酵母在葡萄酒酒精發(fā)酵中的應(yīng)用研究提供理論參考。

混合發(fā)酵；顏色穩(wěn)定性；香氣復(fù)雜性；基因型；商業(yè)化

0 引言

葡萄酒釀造是一個(gè)復(fù)雜的生物化學(xué)過(guò)程，主要由酵母菌完成酒精發(fā)酵。非釀酒酵母屬（non-）是相對(duì)于釀酒酵母屬（）提出的一個(gè)概念，主要是指在葡萄酒釀造中存在的除釀酒酵母屬之外的所有酵母菌種[1]。Kurtzman等[2]鑒定了149個(gè)屬的將近1 500個(gè)非釀酒酵母屬菌種，然而據(jù)Jolly等[1]2014年的統(tǒng)計(jì)只有40余種分離自葡萄或葡萄醪，這一數(shù)字在2021年更新至293個(gè)菌種[3]。293個(gè)非釀酒酵母屬菌種在分類地位上屬于2個(gè)門、9個(gè)綱、18個(gè)目和37個(gè)科，其中191個(gè)非釀酒酵母屬菌種屬于子囊菌門（Ascomycota），101個(gè)菌種屬于擔(dān)子菌門（Basidiomycota），由于非釀酒酵母屬酵母大多高產(chǎn)揮發(fā)酸，曾經(jīng)一度被認(rèn)為是葡萄酒釀造的敗壞酵母[3-4]。近年來(lái)隨著產(chǎn)區(qū)特色葡萄酒、自然葡萄酒、有機(jī)葡萄酒、生物動(dòng)力葡萄酒等在市場(chǎng)推廣和全球變暖對(duì)產(chǎn)區(qū)風(fēng)土條件的影響[5–7]，具有不同風(fēng)土特色的葡萄酒越來(lái)越受到人們的關(guān)注，因此，一部分具有某些釀酒特征的非釀酒酵母屬酵母得以篩選和商業(yè)化（表1），并主要以與釀酒酵母結(jié)合應(yīng)用的方式賦予葡萄酒獨(dú)特的風(fēng)格[5,8-9]。

按照發(fā)酵能力和耐受性的強(qiáng)弱，非釀酒酵母屬酵母可以分為兩類（圖1）[10]：一類為發(fā)酵型酵母，擁有較強(qiáng)的產(chǎn)酒精能力和耐受性，因此具備單菌種發(fā)酵的潛力，但目前仍主要以與釀酒酵母結(jié)合應(yīng)用的方式提升葡萄酒的風(fēng)味復(fù)雜性和釀造可控性[11-12]。戴爾有孢圓酵母（）、粟酒裂殖酵母（）和耐熱克魯維酵母（）是目前主要商業(yè)化的發(fā)酵型非釀酒酵母屬酵母（表1）。另一類為氧化發(fā)酵型酵母（也稱為半發(fā)酵型酵母），產(chǎn)酒精能力和耐受性一般弱于釀酒酵母，單菌種發(fā)酵往往導(dǎo)致發(fā)酵遲緩或發(fā)酵中止，無(wú)法將葡萄醪中主要的葡萄糖和果糖代謝完全，因此需與代謝力強(qiáng)的釀酒酵母或發(fā)酵型非釀酒酵母屬酵母結(jié)合使用來(lái)完成酒精發(fā)酵。目前商業(yè)化的氧化發(fā)酵型酵母主要包括美極梅奇酵母（）、克魯維畢赤酵母（）和瑟氏哈薩克斯坦酵母（）等（表1），葡萄酒有孢漢遜酵母（）等其他具有代謝特色的酵母受到日益增加的研究關(guān)注，具有商業(yè)化應(yīng)用的潛力。非釀酒酵母屬酵母的研發(fā)推動(dòng)了混合接種發(fā)酵方式在葡萄酒釀造工業(yè)中的應(yīng)用，部分商業(yè)酵母為釀酒酵母與1—2種非釀酒酵母屬酵母的混合菌劑（如Melody，表1）或非釀酒酵母屬酵母之間的混合菌劑（如Thrill yeast，表1）。

不同非釀酒酵母屬酵母菌種在葡萄酒釀造過(guò)程中所起的作用各具特色，歸納總結(jié)其代謝機(jī)理、發(fā)酵特征，對(duì)在葡萄酒釀造接種過(guò)程中根據(jù)葡萄酒釀造特性要求，選擇相應(yīng)的非釀酒酵母屬酵母具有重要意義。本研究綜述了可積極改善葡萄酒品質(zhì)的非釀酒酵母屬酵母菌種及其代謝機(jī)理和混合發(fā)酵應(yīng)用研究熱點(diǎn)，并總結(jié)了非釀酒酵母屬酵母基因組和種內(nèi)基因型分析方法（微衛(wèi)星位點(diǎn)分析）的研究現(xiàn)狀，為非釀酒酵母屬酵母在葡萄酒發(fā)酵中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)，為釀造多樣化和特色化的葡萄酒提供理論參考。

表1 已經(jīng)商業(yè)化應(yīng)用于葡萄酒釀造領(lǐng)域的非釀酒酵母屬酵母

續(xù)表1 Continued table 1

a產(chǎn)品名稱源自參考文獻(xiàn)或網(wǎng)址（2022年2月4日檢索結(jié)果）：加拿大Lallemand（https://www.lallemandwine.com/）、意大利Enartis（https://www. enartis.com/）、法國(guó)Laffort（https://laffort.com/）、西班牙Agrovin（https://www.agrovin.com/）、葡萄牙Proenol（https://www.proenol.com/web/）、意大利BioEnologia（https://www.bioenologia.com/vino/）、德國(guó)Erbsl?eh（https://erbsloeh.com/）、意大利AEB（https://www.enartis.com/）

aProduct name was derived from reference or website (search results on February 4, 2022): Canada Lallemand (https://www.lallemandwine.com/), Italy Enartis (https://www.enartis.com/), France Laffort (https://laffort.com/), Spain Agrovin (https://www.agrovin.com/), Portugal Proenol (https://www.proenol.com/web/), Italy BioEnologia (https://www.bioenologia.com/vino/), Germany Erbsl?eh (https://erbsloeh.com/), Italy AEB (https://www.enartis.com/)

1有些菌株耐受10% vol左右酒精；22011年星形假絲酵母Candida stellata被重新歸類為澤普林假絲酵母Candida zemplinina[1]，2012年澤普林假絲酵母C. zemplinina更名為星形假絲酵母Starmerellabacillaris[21]；3有些菌株產(chǎn)酒精能力強(qiáng)（11%—13% vol）；4是美極梅齊酵母的無(wú)性型；5同土星擬威爾酵母

非釀酒酵母屬酵母與釀酒酵母的結(jié)合應(yīng)用促進(jìn)了葡萄酒顏色、香氣、口感和安全健康等方面的品質(zhì)提升（圖1）：①非釀酒酵母屬酵母通過(guò)5種不同的代謝機(jī)理改善花青素的聚合狀態(tài)，從而提升葡萄酒顏色；②非釀酒酵母屬酵母通過(guò)7種發(fā)酵相關(guān)代謝途徑改善葡萄酒香氣復(fù)雜性；③非釀酒酵母屬酵母通過(guò)4種發(fā)酵副產(chǎn)物影響葡萄酒口感平衡；④非釀酒酵母通過(guò)3方面代謝提升葡萄酒的安全性與健康。

1 可提升葡萄酒顏色的非釀酒酵母屬酵母

葡萄酒中的花青素源自葡萄果皮，主要有5種：矢車菊素、芍藥素、飛燕草素、矮牽牛素和錦葵素[22]。在葡萄酒發(fā)酵和陳釀過(guò)程中，花青素經(jīng)過(guò)一系列聚合作用不斷變化，形成陳年葡萄酒中賦予顏色穩(wěn)定性的花青素化合物，如吡喃型花青素類化合物[23]。吡喃型花青素類化合物包含多種類型，如vitisin A型、vitisin B型、portisin型和pinotins型等（圖2），其中vitisin A型是陳年葡萄酒中含量最豐富的吡喃型花青素，其顏色深、穩(wěn)定性好且耐二氧化硫漂白，因此，vitisin A型花青素的增加可提升葡萄酒顏色穩(wěn)定性，而選擇高產(chǎn)丙酮酸和乙醛的非釀酒酵母屬酵母能提高葡萄酒中vitisins型吡喃花青素含量[24]。葡萄酒中vitisin A型花青素提供了橙紅色，vitisin B型花青素提供了橘黃色，portisin型花青素則提供了藍(lán)色、藍(lán)紫色與紫紅色，在發(fā)酵初期由于丙酮酸的生成，vitisin A型花青素累積速度高于vitisin B型花青素和portisin型花青素，多種吡喃型花青素在葡萄酒發(fā)酵過(guò)程中累積，提高了顏色穩(wěn)定性[23,25]。

研究表明，高產(chǎn)丙酮酸[26]，單菌種酒精發(fā)酵結(jié)束后發(fā)酵液中丙酮酸含量為287 mg·L-1，而釀酒酵母為89 mg·L-1[27]，因?yàn)榭赏ㄟ^(guò)蘋果酸酒精發(fā)酵途徑將蘋果酸分解形成丙酮酸，從而增加胞外丙酮酸的含量[28]。釋放到胞外的丙酮酸與花青素反應(yīng)形成vitisin A型花青素（圖2），因此，純種發(fā)酵和混合發(fā)酵都增加了顏色強(qiáng)度、vistin A型花青素和總花青素的含量[27]，且混合發(fā)酵時(shí)增加的接種比例能夠加強(qiáng)紅色色澤[29]。值得注意的是，丙酮酸含量并非越高越好，在模擬葡萄汁中加入880.6 mg·L-1的丙酮酸會(huì)對(duì)釀酒酵母形成壓力，促進(jìn)部分花青素轉(zhuǎn)化形成山柰酚及其衍生物，最終造成顏色的損失[24]。因此，在篩選高產(chǎn)丙酮酸酵母時(shí)需綜合分析其丙酮酸產(chǎn)量及對(duì)顏色的影響。除外，也具有蘋果酸酒精發(fā)酵途徑，研究表明，與釀酒酵母同時(shí)接種發(fā)酵對(duì)顏色的提升弱于順序接種發(fā)酵（接種24 h后再接種釀酒酵母）[30]。接種后48—72 h再接種能顯著增加葡萄酒中vistin A型花青素的含量，推斷可能與在酒精發(fā)酵過(guò)程中高產(chǎn)丙酮酸有關(guān)，但仍需證實(shí)[31]。除vitisin A型花青素外，酵母菌酒精發(fā)酵過(guò)程中形成的乙醛能形成乙基橋（CH-CH3）將單體花青素與黃烷醇縮合形成更穩(wěn)定的聚合色素——vitisin B型花青素[23,32]。葡萄酒中丙酮酸和乙醛的含量決定了vitisin A型與vitisin B型含量。在酵母菌相應(yīng)酶的催化作用下，vitisin A型花青素還可以進(jìn)一步與乙烯基黃烷-3-醇、羥基肉桂酸、乙烯基苯酚反應(yīng)形成portisin型花青素（圖2）。季也蒙畢赤酵母（）具有最高的羥基肉桂酸脫羧酶活性，可以產(chǎn)生pinotins型花青素。

非釀酒酵母屬酵母還可通過(guò)降低pH、細(xì)胞壁的低吸附性、促進(jìn)花青素和黃烷醇低聚物的形成、促進(jìn)或調(diào)解單寧與花色素之間的聚合等方式提升葡萄酒顏色（圖2）。可代謝丙酮酸形成大量乳酸[14-15,33]，降低葡萄酒pH，從而提升葡萄酒的顏色強(qiáng)度和穩(wěn)定性。酵母菌細(xì)胞壁上球狀的甘露糖蛋白更易與酚類物質(zhì)發(fā)生相互作用，因此對(duì)花青素具有一定的吸附作用[34]。與釀酒酵母和分別混合發(fā)酵釀造的葡萄酒中花青素的含量高于這兩個(gè)菌單獨(dú)發(fā)酵所釀葡萄酒中的花青素含量，說(shuō)明對(duì)花青素的吸附性較弱[27]。、、可促進(jìn)花青素和黃烷醇形成低聚物，從而提升葡萄酒顏色[28,31]。高產(chǎn)的多糖（混合發(fā)酵產(chǎn)生多糖的含量是釀酒酵母發(fā)酵產(chǎn)生多糖的2倍多）可能通過(guò)疏水作用和氫鍵與單寧結(jié)合，促進(jìn)單寧與花色素聚合物的穩(wěn)定性，而高產(chǎn)的乙醛也可以調(diào)節(jié)單寧與花色素之間的聚合反應(yīng)[30]。

非釀酒酵母屬酵母對(duì)葡萄酒顏色提升的研究目前集中于8個(gè)菌種（圖1），它們提升葡萄酒顏色的機(jī)理各不相同，且需要從發(fā)酵、陳釀等工藝環(huán)節(jié)評(píng)價(jià)顏色的穩(wěn)定性，增加了研究復(fù)雜性。這8種可提升葡萄酒顏色的非釀酒酵母屬酵母在應(yīng)用時(shí)需注意評(píng)價(jià)不同接種方式（同時(shí)接種、順序接種、接種比例）對(duì)顏色提升的影響，獲取所需最佳接種方案。若需要篩選提升葡萄酒顏色的非釀酒酵母屬酵母可關(guān)注發(fā)酵過(guò)程是否高產(chǎn)丙酮酸或乙醛、是否具有高羥基肉桂酸脫羧酶活性或低吸附性、是否降低pH、是否促進(jìn)花青素和黃烷醇低聚物的形成等。而發(fā)酵產(chǎn)物如多糖、乙醛等對(duì)陳釀過(guò)程中單寧與花色素聚合物的促進(jìn)機(jī)理還需進(jìn)一步研究解析。

以矢車菊素為例展現(xiàn)花青素及吡喃型花青素類化合物的結(jié)構(gòu)式。①釋放胞外丙酮酸，形成vitisin A型：日本裂殖酵母、粟酒裂殖酵母；②高產(chǎn)乳酸，降低葡萄酒pH值，提升顏色強(qiáng)度和穩(wěn)定性：耐熱克魯維酵母；③釋放胞外乙醛，形成vitisin B型：釀酒酵母等；④細(xì)胞壁對(duì)花青素的低吸附性：耐熱克魯維酵母；促進(jìn)花青素和黃烷醇形成低聚物：美極梅齊酵母、星形假絲酵母、戴爾有孢圓酵母；⑤vitisin A型進(jìn)一步與乙烯基黃烷-3-醇/羥基肉桂酸/乙烯基苯酚形成portisin型：日本裂殖酵母、粟酒裂殖酵母

2 可增加葡萄酒香氣復(fù)雜性的非釀酒酵母屬酵母

許多非釀酒酵母屬酵母引起研究者的關(guān)注是因?yàn)樗鼈儗?duì)葡萄酒香氣復(fù)雜性的貢獻(xiàn)[19]，尤其是品嘗時(shí)可感知的果香等香氣，如貢獻(xiàn)于草莓和獼猴桃香氣（甲基丙酸乙酯）及黑莓香氣（甲基丙酸乙酯）的[35]，貢獻(xiàn)于烘烤焦糖和干果果仁香氣的[36]，貢獻(xiàn)于瓊瑤漿典型性香氣的[37]，貢獻(xiàn)于甜香和花香的克拉通覆膜孢酵母（）和[38]等。目前關(guān)于非釀酒酵母屬酵母對(duì)葡萄酒香氣特征的影響研究是葡萄酒發(fā)酵中非釀酒酵母屬酵母的主要研究?jī)?nèi)容之一。與葡萄酒果味直接相關(guān)的化合物主要包括酯類、揮發(fā)性硫醇、內(nèi)酯、呋喃酮、高級(jí)醇等，有些化合物如乙酸和乙酸乙酯可通過(guò)進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)形成與果味直接相關(guān)的化合物[35]，有些化合物的濃度高低會(huì)對(duì)果味的感知產(chǎn)生不同的影響，如低乙醇含量促進(jìn)果味感知[10]。因此，本研究主要分析了可以增加葡萄酒香氣復(fù)雜性的非釀酒酵母屬酵母及主要代謝機(jī)理（圖3），包括低產(chǎn)乙醇、高產(chǎn)乙酸乙酯、高產(chǎn)乙酸酯類化合物、高產(chǎn)乙酯類化合物、高/低產(chǎn)高級(jí)醇類化合物、高產(chǎn)與萜烯或硫醇釋放相關(guān)的酶類、高/低產(chǎn)乙醛、降低揮發(fā)性酚類。

2.1 產(chǎn)乙醇能力

由于全球變暖對(duì)產(chǎn)區(qū)風(fēng)土條件的影響導(dǎo)致成熟葡萄的含糖量增加，因此所釀造葡萄酒的酒度提升，高酒度會(huì)掩蓋果味[6]，而低乙醇含量促進(jìn)果味的感知[10]。因此，優(yōu)選非釀酒酵母屬酵母、、和被用來(lái)與釀酒酵母開展混合發(fā)酵，實(shí)現(xiàn)低殘?zhí)呛偷鸵掖嫉尼勗炷繕?biāo)。

2.2 產(chǎn)乙酸乙酯能力

乙酸乙酯的含量超過(guò)12 mg·L-1會(huì)產(chǎn)生不愉快氣味[9]，超過(guò)200 mg·L-1會(huì)產(chǎn)生敗壞風(fēng)味[44]，而很多可以增加香氣復(fù)雜性的非釀酒酵母屬酵母同時(shí)也高產(chǎn)乙酸乙酯，如圖3所示。有8種酵母為高產(chǎn)乙酸乙酯酵母，而的乙酸乙酯產(chǎn)量具有菌株差異。近年來(lái)，部分研究指出乙酸乙酯可能會(huì)通過(guò)轉(zhuǎn)酯作用形成酯類[55]；與釀酒酵母混合發(fā)酵結(jié)束后，乙酸乙酯含量為600—700 mg·L-1經(jīng)過(guò)，24個(gè)月陳釀后降為140—170 mg·L-1，乙酸乙酯在葡萄酒陳釀期間的降低可能與水解或酯化反應(yīng)有關(guān)[30]。因此，酒精發(fā)酵結(jié)束后的高乙酸乙酯似乎充當(dāng)了葡萄酒陳釀過(guò)程中揮發(fā)性酯類化合物演化的儲(chǔ)存庫(kù)，而高產(chǎn)乙酸乙酯酵母可考慮篩選用于陳釀型葡萄酒釀造中。

①高產(chǎn)乙醛：日本裂殖酵母、粟酒裂殖酵母、星形假絲酵母；低產(chǎn)乙醛、乙酸或3-羥基丁烷-2-酮：耐熱克魯維酵母、L. fermentati、美極梅奇酵母、特立科拉畢赤酵母、庫(kù)德畢赤酵母、星形假絲酵母、戴爾有孢圓酵母；②降低乙醇：耐熱克魯維酵母、美極梅奇酵母、星形假絲酵母、戴爾有孢圓酵母；③高產(chǎn)高級(jí)醇類化合物（Ehrlich途徑、糖代謝合成途徑）：葡萄酒有孢漢遜酵母、季也蒙畢赤酵母、美極梅奇酵母、發(fā)酵畢赤酵母、膠紅酵母、日本裂殖酵母；低產(chǎn)高級(jí)醇類化合物：有孢漢遜酵母屬、星形假絲酵母、粟酒裂殖酵母、接合酵母屬；④高產(chǎn)乙酸酯類化合物：加利福尼亞假絲酵母、土星形塞伯林德納氏酵母、季也蒙有孢漢遜酵母、耐滲透壓有孢漢遜酵母、葡萄汁有孢漢遜酵母、有孢漢遜酵母屬、好氧哈薩克斯坦酵母、瑟氏哈薩克斯坦酵母、美極梅奇酵母、克魯維畢赤酵母、特立科拉畢赤酵母、庫(kù)德畢赤酵母；葡萄酒有孢漢遜酵母通過(guò)分枝酸-預(yù)苯酸途徑高產(chǎn)乙酸酯類化合物；⑤高產(chǎn)乙酸乙酯：季也蒙有孢漢遜酵母、葡萄酒有孢漢遜酵母、葡萄汁有孢漢遜酵母、特立科拉畢赤酵母、庫(kù)德畢赤酵母、克魯維畢赤酵母、日本裂殖酵母、拜耳接合酵母；⑥高產(chǎn)乙酯類化合物：有孢漢遜酵母屬、葡萄汁有孢漢遜酵母、克魯維畢赤酵母、庫(kù)德畢赤酵母、特立科拉畢赤酵母、克拉通覆膜孢酵母、星形假絲酵母、戴爾有孢圓酵母、拜耳接合酵母；⑦高產(chǎn)酶類，釋放萜烯類化合物或品種硫醇等：加利福尼亞假絲酵母、鐵紅假絲酵母、有孢漢遜酵母屬、葡萄汁有孢漢遜酵母、耐熱克魯維酵母、美極梅奇酵母、克魯維畢赤酵母、庫(kù)德畢赤酵母、膠紅酵母、星形假絲酵母、克拉通覆膜孢酵母、戴爾有孢圓酵母

2.3 產(chǎn)乙酸酯能力

除乙酸乙酯之外的其他乙酸酯大多由Ehrlich途徑或糖代謝合成途徑形成的高級(jí)醇與乙酸酯化形成，研究發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)乙酸酯類的非釀酒酵母屬酵母通常只高產(chǎn)其中某些乙酸酯，這可能與酵母菌的特殊代謝途徑有關(guān)，如通過(guò)分枝酸-預(yù)苯酸途徑生成乙酸苯乙酯和乙酸芐酯（圖3）。非釀酒酵母屬酵母對(duì)氮源的消耗與產(chǎn)生的香氣種類相關(guān)，在模擬汁中分別加入24種不同氮源作為單一氮源，總酵母可同化氮含量控制在200 mg·L-1時(shí)發(fā)現(xiàn)、和的單菌種發(fā)酵雖然體現(xiàn)了氨基酸利用和所產(chǎn)香氣的差異，但是不論氮源是什么，這3個(gè)菌種都可以產(chǎn)生所有的發(fā)酵類香氣（高級(jí)醇和酸、中鏈脂肪酸和它們的乙酸或乙酯類衍生物），說(shuō)明了中心碳代謝（如糖代謝合成途徑）對(duì)香氣的重要作用[46]。高產(chǎn)乙酸酯的非釀酒酵母屬酵母除了包含大家熟知的、和外，最近有研究表明和可增加乙酸酯含量，尤其是乙酸苯乙酯和乙酸異戊酯含量，賦予了西拉紅葡萄酒更高的果醬和紅色水果香氣[17]。

2.4 產(chǎn)酯能力

酯類通常給葡萄酒帶來(lái)果香和花香，非釀酒酵母屬酵母不但可以通過(guò)高級(jí)醇和乙酸之間的酯化作用形成乙酸高級(jí)醇酯，還可以通過(guò)脂質(zhì)代謝形成的中鏈脂肪酸與乙醇酯化形成乙酯類化合物，目前高產(chǎn)乙酯類的非釀酒酵母屬酵母有9種，其中、、和為高產(chǎn)乙酸酯和乙酯類化合物的菌種（圖3）。拜爾結(jié)合酵母（）因高產(chǎn)酯酶，在與釀酒酵母混合發(fā)酵中能產(chǎn)生大量乙酯如乙酸乙酯、己酸乙酯、辛酸乙酯和癸酸乙酯等[54]。中國(guó)本土非釀酒酵母屬酵母和共同與釀酒酵母進(jìn)行順序接種發(fā)酵，增加了葡萄酒中大部分乙酯的濃度，貢獻(xiàn)了菠蘿香氣[56]。

2.5 產(chǎn)高級(jí)醇能力

葡萄酒中高級(jí)醇含量高于300 mg·L-1時(shí)會(huì)產(chǎn)生不愉快的味道[30]，超過(guò)400 mg·L-1會(huì)產(chǎn)生香氣負(fù)面效應(yīng)[44]。低含量的高級(jí)醇通常賦予葡萄酒果香，研究表明高產(chǎn)高級(jí)醇的菌種包含6種，低產(chǎn)高級(jí)醇的菌種包含4種（圖3），由于高級(jí)醇可以進(jìn)一步酯化形成乙酸酯，因此，不建議簡(jiǎn)單通過(guò)酒精發(fā)酵結(jié)束后高級(jí)醇的含量來(lái)篩選非釀酒酵母屬酵母。此外，有些酵母菌的高級(jí)醇產(chǎn)量呈現(xiàn)明顯的菌株差異，如在不同的研究報(bào)道中有些菌株高產(chǎn)高級(jí)醇，有些低產(chǎn)[9]。

2.6 產(chǎn)酶能力

目前發(fā)現(xiàn)12種非釀酒酵母屬酵母因高產(chǎn)酶類增加品種香氣或典型性，部分酵母是高產(chǎn)相關(guān)糖苷酶釋放萜烯類化合物如和[45]，而有些酵母是高產(chǎn)碳硫裂合酶形成揮發(fā)性硫醇[57]，產(chǎn)生熱帶水果的品種香氣，如[9]。因此，非釀酒酵母屬酵母篩選中通常會(huì)檢測(cè)-葡萄糖苷酶等相關(guān)酶的活性[58]，和高產(chǎn)-D-木糖苷酶活性，和高產(chǎn)-L-鼠李糖苷酶和-L-阿拉伯糖苷酶[59-60]。研究人員從中國(guó)河北葡萄酒產(chǎn)區(qū)篩選了高產(chǎn)-葡萄糖苷酶的膠紅酵母（），在與釀酒酵母順序接種發(fā)酵中，該酵母顯著增加了萜烯類和-大馬酮含量，帶給葡萄酒強(qiáng)烈的花香和果香味[48]，且隨著接種比例增加而增加[49-50]。

2.7 產(chǎn)乙醛能力

葡萄酒中乙醛的感知閾值是100 mg·L-1，高含量乙醛會(huì)給葡萄酒帶來(lái)氧化味[30]。因具有蘋果酸酒精發(fā)酵途徑而高產(chǎn)乙醛、乙醇和乙酸乙酯（圖3），研究發(fā)現(xiàn)與釀酒酵母酒精發(fā)酵剛結(jié)束時(shí)乙醛含量為18—36 mg·L-1，其中混合發(fā)酵高于釀酒酵母純種發(fā)酵，順序接種混合高于同時(shí)接種混合，而經(jīng)過(guò)24個(gè)月陳釀后，幾種發(fā)酵之間差異不大，降至7—8 mg·L-1，說(shuō)明乙醛在陳釀過(guò)程中發(fā)生了進(jìn)一步轉(zhuǎn)化[30]。

2.8 降低揮發(fā)性酚

揮發(fā)性酚濃度低時(shí)呈現(xiàn)煙熏味，濃度高時(shí)呈現(xiàn)汗味[10]，因此，可降低揮發(fā)性酚類的非釀酒酵母屬酵母如spp獲取研究者的關(guān)注[43]。

研究人員早期對(duì)非釀酒酵母屬酵母的研究多開展以模擬汁或葡萄汁為原料的非釀酒酵母屬酵母純種發(fā)酵試驗(yàn)，如在模擬汁純種發(fā)酵中可產(chǎn)生8—19 mg·L-1乙偶姻，在葡萄汁發(fā)酵中可產(chǎn)生17.1—34.4 mg·L-1乙偶姻，而不產(chǎn)乙偶姻[61]。研究發(fā)現(xiàn)大多非釀酒酵母屬酵母的產(chǎn)乙醇能力弱于釀酒酵母，但可產(chǎn)大量發(fā)酵副產(chǎn)物，對(duì)葡萄酒的香氣產(chǎn)生積極的影響。因此，近年來(lái)對(duì)非釀酒酵母屬酵母的研究大多直接對(duì)比混合發(fā)酵與釀酒酵母純種發(fā)酵之間的差異，混合發(fā)酵常用兩種接種方式，同時(shí)混合接種方式（將非釀酒酵母屬酵母和釀酒酵母以一定的比例接種，一般為1﹕1或非釀酒酵母屬比例更高）和順序接種方式（先接種非釀酒酵母屬酵母，接種后24、48或72 h后再接種釀酒酵母），由于順序接種方式給予非釀酒酵母屬酵母較充分的代謝時(shí)間，因此獲取的香氣復(fù)雜性和感官評(píng)價(jià)往往高于同時(shí)混合接種方式，而混合發(fā)酵方式在香氣改善方面往往優(yōu)于釀酒酵母純種發(fā)酵[58,62-63]。部分研究還嘗試應(yīng)用2種以上非釀酒酵母屬酵母與釀酒酵母開展混合發(fā)酵[39]。因此，圖3中高產(chǎn)或低產(chǎn)的結(jié)論大多獲取自非釀酒酵母屬酵母在與釀酒酵母混合發(fā)酵時(shí)相對(duì)于釀酒酵母純種發(fā)酵時(shí)的表現(xiàn)，研究結(jié)論受所用葡萄品種（是否富含糖基化萜烯或半胱氨?；绑w物質(zhì)）、非釀酒酵母屬酵母菌株（純種發(fā)酵是否提升香氣復(fù)雜性）、對(duì)照釀酒酵母菌株（是否嗜殺、是否提升香氣復(fù)雜性）等因素的影響，不同研究所獲取的非釀酒酵母屬酵母增加香氣復(fù)雜性的結(jié)論之間往往無(wú)法直接對(duì)比評(píng)價(jià)。建議設(shè)定數(shù)值化參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)或開展同一模擬汁條件下發(fā)酵試驗(yàn)，以便于橫向比較非釀酒酵母屬酵母的香氣改善能力，提升高產(chǎn)或低產(chǎn)結(jié)論判斷的準(zhǔn)確性。

3 可改善葡萄酒口感平衡的非釀酒酵母屬酵母

葡萄酒的主要成分是來(lái)自于葡萄漿果的水分（70% —90%），其次是乙醇（7%—17%），這兩種物質(zhì)是葡萄酒口感平衡物質(zhì)的主要載體[22]。而甘油、多糖和乳酸是酵母菌酒精發(fā)酵代謝產(chǎn)生的可影響葡萄酒口感平衡的主要物質(zhì)（圖4）。

3.1 產(chǎn)甘油和多糖能力

甘油是最主要的酒精發(fā)酵副產(chǎn)物，釀酒酵母可發(fā)酵形成一定量的甘油，非釀酒酵母屬酵母可能比釀酒酵母多產(chǎn)零點(diǎn)幾到4 g·L-1的甘油，從生物化學(xué)的角度來(lái)看，非釀酒酵母屬酵母擁有較弱的乙醇脫氫酶活性，但是有更強(qiáng)的3-磷酸甘油脫氫酶活性[9]。目前已報(bào)道有6種非釀酒酵母屬酵母高產(chǎn)甘油如，在與釀酒酵母的混合發(fā)酵過(guò)程中提升甘油產(chǎn)量，增加葡萄酒的柔和度和酒體。、和既可以提升甘油，又可以在發(fā)酵過(guò)程中釋放多糖，增加的甘油和多糖會(huì)提高口感的甜度，降低收斂性[30]。研究表明，葡萄酒中的多糖來(lái)源于葡萄（阿拉伯糖蛋白）或酵母菌的細(xì)胞壁成分（甘露糖蛋白），酵母菌細(xì)胞壁最外面存在甘露糖蛋白，由85%—90%的甘露糖和10%—15%的蛋白組成。酵母在出芽生長(zhǎng)的過(guò)程中通過(guò)控制性水解母細(xì)胞的細(xì)胞壁可釋放甘露糖蛋白，因此，非釀酒酵母屬酵母的釀造應(yīng)用特征之一是釋放更多的多糖[9,64]。在發(fā)酵過(guò)程中釋放的多糖成分主要為半乳糖-甘露糖蛋白，與其他酵母釋放的甘露糖蛋白一樣，可以與多酚類物質(zhì)如單寧聚合，降低收斂性[65]，其在混合發(fā)酵產(chǎn)生的多糖是釀酒酵母單菌種發(fā)酵的2倍多[30]。酵母多糖除了可改善口感平衡，還可提升葡萄酒蛋白和酒石酸鹽的穩(wěn)定性，保留葡萄酒香氣物質(zhì)[30,65]。

①高產(chǎn)甘油：耐熱克魯維酵母、美極梅齊酵母、克魯維畢赤酵母、庫(kù)德畢赤酵母、星形假絲酵母、日本裂殖酵母、戴爾有孢圓酵母；②產(chǎn)生乳酸：耐熱克魯維酵母；③降低蘋果酸（蘋果酸酒精發(fā)酵）：美極梅齊酵母、庫(kù)德畢赤酵母、日本裂殖酵母、粟酒裂殖酵母、戴爾有孢圓酵母；④產(chǎn)生多糖如甘露糖蛋白等：耐熱克魯維酵母、粟酒裂殖酵母、日本裂殖酵母、戴爾有孢圓酵母、拜耳接合酵母

3.2 降低蘋果酸和產(chǎn)乳酸能力

擁有較強(qiáng)的乳酸脫氫酶活性，可代謝丙酮酸生成乳酸（圖4），乳酸的酸感類似于檸檬水果，可增加葡萄酒口感的清新感。研究表明，某些菌株可產(chǎn)高達(dá)16 g·L-1乳酸，明顯降低葡萄酒的pH（可降0.5左右），因此，可用于氣候炎熱的葡萄酒產(chǎn)區(qū)如中國(guó)新疆產(chǎn)區(qū)增加葡萄酒的酸度[6,14-15,28]。與之相反，氣候冷涼區(qū)的葡萄酒往往因含有較高的蘋果酸而需要降低酸度，維持葡萄酒的生物穩(wěn)定性[9]。裂殖酵母和擁有蘋果酸酒精代謝途徑（圖4），可將蘋果酸完全代謝形成乙醇和二氧化碳。一方面，具有特定的蘋果酸通透酶轉(zhuǎn)運(yùn)體（mae1p）從而促進(jìn)蘋果酸鹽進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)；另一方面，的蘋果酸脫氫酶親和力是釀酒酵母的15倍，可在細(xì)胞質(zhì)中代謝蘋果酸[28]。對(duì)蘋果酸的降解率普遍在75%—100%，可明顯提升葡萄酒的pH，若接種高濃度的則能完全降解蘋果酸至含量為0.096 mg·L-1[29]。、和也具有在混合發(fā)酵過(guò)程中降低蘋果酸的能力，如對(duì)蘋果酸的降解率可達(dá)91.6%，但降酸機(jī)理尚不明確[9,45,66-67,69]。

值得注意的是，接種方式對(duì)改善葡萄酒口感平衡的影響，非釀酒酵母屬酵母純種發(fā)酵和與釀酒酵母混合發(fā)酵的對(duì)比研究將促進(jìn)對(duì)非釀酒酵母屬酵母改善葡萄酒口感平衡方面的認(rèn)識(shí)。此外，對(duì)于高產(chǎn)甘油、產(chǎn)生多糖等尚缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)值范圍界定，一般對(duì)比于釀酒酵母純種發(fā)酵。因此，建議開展同一模擬汁條件下的發(fā)酵試驗(yàn)，便于不同研究者比較非釀酒酵母屬酵母的口感平衡改善能力，提升高產(chǎn)或低產(chǎn)結(jié)論判斷的準(zhǔn)確性。

4 可提升葡萄酒安全與健康的非釀酒酵母屬酵母

在葡萄酒釀造中應(yīng)用非釀酒酵母屬酵母面臨的主要質(zhì)疑是是否會(huì)產(chǎn)生影響葡萄酒質(zhì)量或安全的物質(zhì)。近年來(lái)，相關(guān)研究表明某些非釀酒酵母屬酵母具備生物防治作用，釀造過(guò)程中可降低有毒化合物的產(chǎn)量，產(chǎn)生生物活性物質(zhì)，因此可提升葡萄酒安全質(zhì)量與健康屬性。

4.1 生物防治作用

布魯塞爾酒香酵母（）因大量產(chǎn)生揮發(fā)性酚類物質(zhì)——4-乙基酚和4-乙基愈創(chuàng)木酚，使葡萄酒產(chǎn)生不好的動(dòng)物類氣味而被認(rèn)為是葡萄酒敗壞性酵母[70-71]。研究表明，釀酒酵母、、、和可分泌毒素抑制的生存[18,72-73]，可通過(guò)分泌-1,3-葡聚糖酶、明膠酶和蛋白酶降解真菌細(xì)胞壁從而抑制的生長(zhǎng)[74]，因此，非釀酒酵母屬酵母可以通過(guò)生物防治作用提升葡萄酒的安全性。、和對(duì)灰霉菌有拮抗作用，還可拮抗鏈格孢屬真菌，還可拮抗曲霉和青霉，對(duì)曲霉具有拮抗作用[18]，因此，非釀酒酵母屬酵母可用作抗真菌劑噴灑在葡萄上提高最終酒的質(zhì)量[75]。非釀酒酵母屬酵母作為生物防治劑，一方面可以降低二氧化硫的用量，因?yàn)槎趸螂m然可抑菌和抗氧化，但對(duì)人體具有毒性或引起過(guò)敏反應(yīng)，因此國(guó)際組織一直在呼吁降低二氧化硫在葡萄酒中的用量，現(xiàn)代的消費(fèi)者群體也更傾向于選擇使用較少防腐劑的食物[18,72]。另一方面，釀酒商在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，紅葡萄酒發(fā)酵過(guò)程中使用非釀酒酵母屬酵母替代二氧化硫作為生物保護(hù)劑可增加果味，經(jīng)檢測(cè)主要增加了乙酯類化合物的含量，這些酯類貢獻(xiàn)于紅色漿果和新鮮水果香氣[35]。目前，已經(jīng)應(yīng)用于葡萄酒釀造生物防治的商業(yè)非釀酒酵母屬酵母包括、、、和（表1）。

4.2 降低有毒化合物

葡萄酒釀造中應(yīng)用非釀酒酵母屬酵母可減少可能出現(xiàn)的有毒化合物如赭曲霉毒素A、氨基甲酸乙酯（發(fā)酵型食品中的一種致癌物質(zhì)）和生物胺[76]。①葡萄采收前敗壞性真菌侵染會(huì)產(chǎn)生赭曲霉毒素A，一方面，等前述生物防治劑可噴灑在葡萄表面抑制赭曲霉毒素真菌的生長(zhǎng)，從而減少該毒素的產(chǎn)生[9]；另一方面，通過(guò)細(xì)胞壁吸收作用能在發(fā)酵過(guò)程中去除70%的赭曲霉毒素A[77]。②氨基甲酸乙酯主要由乳酸菌產(chǎn)生，是尿素與乙醇在葡萄酒陳釀期間通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成，葡萄酒工業(yè)中最常用的方法是使用商業(yè)脲酶去除尿素，從而避免氨基甲酸乙酯的生成。具有脲酶活性，因此應(yīng)用于避免氨基甲酸乙酯的生成[9]。③葡萄酒中生物胺的含量為痕量至150 mg·L-1，部分來(lái)自于葡萄，部分是在酒精發(fā)酵、蘋乳發(fā)酵和陳釀過(guò)程中產(chǎn)生。有些非釀酒酵母屬酵母高產(chǎn)氨基酸，如在酒精發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高濃度的賴氨酸、鳥氨酸和酪氨酸[9]。從原理上講，酵母菌可將精氨酸轉(zhuǎn)化為胍丁胺，鳥氨酸轉(zhuǎn)化為腐胺，甲硫氨酸轉(zhuǎn)化為亞精胺和精胺；賴氨酸為尸胺，組氨酸為組胺，色氨酸為色胺，酪氨酸為酪胺[77]。具有脫羧酶活性的蘋果酸乳酸菌能將某些氨基酸轉(zhuǎn)化為生物胺[9]。白葡萄酒中主要的生物胺是腐胺、尸胺和乙醇胺，紅葡萄酒中主要的生物胺是組胺、酪胺和腐胺，通常紅葡萄酒中生物胺的含量高于其他葡萄酒，而健康葡萄酒中生物胺的含量應(yīng)小于50 mg·L-1[77]。人體中的單胺氧化酶可作用于生物胺起脫毒作用，但乙醇抑制該酶活性，因此，大量飲用葡萄酒時(shí)需關(guān)注生物胺的影響。目前避免葡萄酒中生物胺生成的主要方法是使用優(yōu)選的不具有脫羧酶活性的蘋果酸乳酸菌。有些非釀酒酵母屬酵母可通過(guò)避免蘋果酸乳酸發(fā)酵的發(fā)生來(lái)控制生物胺的生成，如具有較強(qiáng)蘋果酸代謝能力的[9]。和結(jié)合使用，可以避免蘋乳發(fā)酵，產(chǎn)生更少生物胺和氨基甲酸乙酯的前體物質(zhì)[77]。此外，H525具有胺氧化酶活性，可以降解生物胺[77]。

4.3 合成生物活性物質(zhì)

葡萄酒因富含具有極強(qiáng)抗氧化性的多酚類物質(zhì)而被認(rèn)為有益于健康[22]，最新的研究表明，酵母菌可以在酒精發(fā)酵過(guò)程中合成生物活性物質(zhì)如褪黑素、血清素和羥酪醇，使用色氨酸N15標(biāo)記和酪氨酸C13標(biāo)記發(fā)現(xiàn)，酵母菌在酒精發(fā)酵過(guò)程中可以以色氨酸為前體物質(zhì)合成褪黑素，以酪氨酸或Erlich途徑的中間產(chǎn)物形成羥酪醇[78]。非釀酒酵母屬酵母、、、和都可以在酒精發(fā)酵中產(chǎn)生胞內(nèi)和胞外褪黑素，其中胞內(nèi)褪黑素主要在酒精發(fā)酵前6 h內(nèi)產(chǎn)生，因此，褪黑素可能有助于酵母菌適應(yīng)新的發(fā)酵環(huán)境。非釀酒酵母屬酵母與釀酒酵母混合發(fā)酵沒有改變褪黑素的形成規(guī)律，和相對(duì)高產(chǎn)褪黑素[79]。

5 非釀酒酵母屬酵母的基因組和種內(nèi)基因型分析方法研究現(xiàn)狀

新一代測(cè)序技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了不同葡萄酒產(chǎn)區(qū)本土非釀酒酵母屬酵母的資源調(diào)查[80]和非釀酒酵母屬酵母的基因組及種內(nèi)基因型分析方法的發(fā)展[81]。本研究列舉的可積極貢獻(xiàn)于葡萄酒發(fā)酵的非釀酒酵母屬酵母中只有1個(gè)菌種尚無(wú)基因組序列，9個(gè)菌種、、、、、、、和基因組測(cè)序菌株數(shù)量超過(guò)10個(gè)（表2），基于基因組信息開發(fā)的種內(nèi)基因型分析方法主要為微衛(wèi)星基因分型，其多態(tài)性和穩(wěn)定性可以用于大量菌株和不同實(shí)驗(yàn)室菌株之間的種群遺傳分析，為葡萄酒發(fā)酵過(guò)程中特定基因型非釀酒酵母屬酵母的追蹤監(jiān)控提供可靠的分子依據(jù)。然而，目前微衛(wèi)星位點(diǎn)分析只集中于5個(gè)非釀酒酵母屬酵母菌種、和（表2），今后應(yīng)加大對(duì)各產(chǎn)區(qū)廣泛存在的本土非釀酒酵母屬酵母和具有葡萄酒發(fā)酵應(yīng)用價(jià)值的非釀酒酵母屬酵母的微衛(wèi)星位點(diǎn)分析。此外，關(guān)于大部分非釀酒酵母屬酵母有性生殖的數(shù)據(jù)比較少（表2），至今仍然不能成功進(jìn)行非釀酒酵母屬酵母的經(jīng)典遺傳操作[81-82]，因此，對(duì)于非釀酒酵母屬酵母相應(yīng)基因功能的認(rèn)識(shí)往往通過(guò)與釀酒酵母功能基因的比對(duì)和代謝物質(zhì)分析來(lái)完成。有研究者指出可通過(guò)原生質(zhì)體融合實(shí)現(xiàn)種內(nèi)或種間雜交，最終確定與葡萄酒發(fā)酵應(yīng)用特點(diǎn)相關(guān)的基因，為葡萄酒質(zhì)量的準(zhǔn)確控制提供理論基礎(chǔ)。

6 結(jié)論與展望

非釀酒酵母屬酵母曾經(jīng)一度被認(rèn)為是導(dǎo)致葡萄酒敗壞的罪魁禍?zhǔn)?，但?shí)際上無(wú)論是否接種釀酒酵母，酒精發(fā)酵前期的葡萄醪中都存在大量非釀酒酵母屬酵母如等。因此，近年來(lái)葡萄酒發(fā)酵研究熱點(diǎn)轉(zhuǎn)向控制性地應(yīng)用非釀酒酵母屬酵母，主要采用與釀酒酵母同時(shí)接種混合發(fā)酵和順序接種混合發(fā)酵兩種方式，將非釀酒酵母屬酵母在顏色、香氣、口感和安全健康等方面的優(yōu)勢(shì)與釀酒酵母強(qiáng)發(fā)酵和強(qiáng)耐受的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，釀造具有產(chǎn)區(qū)特色的高質(zhì)量葡萄酒。

為更好地應(yīng)用非釀酒酵母屬酵母，未來(lái)研究者們?nèi)孕桕P(guān)注以下6個(gè)方面：

第一，關(guān)注中國(guó)本土野生酵母菌的發(fā)掘與應(yīng)用，促進(jìn)本土非釀酒酵母屬酵母商業(yè)化。近年來(lái)，中國(guó)葡萄酒在國(guó)際賽事上頻頻獲獎(jiǎng)，分離自新疆、寧夏產(chǎn)區(qū)的釀酒酵母CECA、CEC01和分離自東北產(chǎn)區(qū)的CVE-7，已經(jīng)成功商業(yè)化并走出國(guó)門服務(wù)于世界葡萄酒產(chǎn)業(yè)（表1）。而中國(guó)不同葡萄酒產(chǎn)區(qū)的非釀酒酵母屬酵母多樣性分析研究，展現(xiàn)了各個(gè)產(chǎn)區(qū)不同風(fēng)土條件下豐富的非釀酒酵母屬酵母資源[37,58,80,88]，分離自新疆的優(yōu)選和分離自遼寧的優(yōu)選及已被安琪公司加工成活性干酵母用于研究[56]。進(jìn)一步開發(fā)具有中國(guó)產(chǎn)區(qū)特色的優(yōu)選非釀酒酵母屬酵母，對(duì)保護(hù)中國(guó)本土酵母資源，釀造具有中國(guó)不同產(chǎn)區(qū)特色的葡萄酒具有重要意義。

表2 非釀酒酵母屬酵母的基因組相關(guān)信息

續(xù)表2 Continued table 2

1）只包含本研究列舉的具有葡萄酒發(fā)酵應(yīng)用特點(diǎn)的非釀酒酵母屬酵母；2）基因組大小和序列信息獲取自NCBI網(wǎng)址（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ genome/）2022年6月22日檢索結(jié)果和參考文獻(xiàn)[81]；3）倍性和孢子形成信息參考文獻(xiàn)[2,81]

1)This only included the non-yeast which had the trait of wine fermentation applications;2)Genome size and sequence information obtained from NCBI web site (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/) search results and references on 22 June, 2022[81];3)References for information on ploidy and spore formation[2,81]

第二，關(guān)注非釀酒酵母屬酵母基因組和種內(nèi)基因型分析。如前所述，野生酵母菌可能在葡萄酒發(fā)酵過(guò)程中存在并發(fā)揮作用，因此，分析主導(dǎo)酵母菌的基因型將有利于控制和認(rèn)識(shí)葡萄酒質(zhì)量的改變，尤其是對(duì)應(yīng)用多種非釀酒酵母屬酵母的葡萄酒發(fā)酵來(lái)說(shuō)，基因型分析可確認(rèn)發(fā)酵過(guò)程的主導(dǎo)菌。

第三，關(guān)注非釀酒酵母屬酵母的純種發(fā)酵和混合發(fā)酵代謝研究，增加對(duì)非釀酒酵母屬酵母貢獻(xiàn)的認(rèn)識(shí)。非釀酒酵母屬酵母早期的研究以純種發(fā)酵為主，但其大多無(wú)法主導(dǎo)酒精發(fā)酵全過(guò)程，近年來(lái)，大多數(shù)研究直接以與釀酒酵母混合發(fā)酵某個(gè)葡萄品種的方式并對(duì)比釀酒酵母純種發(fā)酵來(lái)認(rèn)識(shí)非釀酒酵母屬酵母的貢獻(xiàn)，為在葡萄酒工業(yè)中直接應(yīng)用非釀酒酵母屬酵母提供了研究基礎(chǔ)。但此方法從理論上無(wú)法辨別葡萄酒質(zhì)量的提升是否真正來(lái)自于非釀酒酵母屬酵母本身的代謝優(yōu)勢(shì)。一方面，研究表明混合發(fā)酵過(guò)程中釀酒酵母與非釀酒酵母屬酵母之間的相互作用改變了二者在純種發(fā)酵下的代謝模式，如非釀酒酵母屬酵母激發(fā)釀酒酵母糖代謝相關(guān)基因的表達(dá)[89]，具有嗜殺性的釀酒酵母在混合發(fā)酵中產(chǎn)生了更高濃度的果味酯類物質(zhì)[90]，非釀酒酵母屬酵母和釀酒酵母之間對(duì)營(yíng)養(yǎng)的競(jìng)爭(zhēng)極大促進(jìn)了香氣化合物的產(chǎn)生[91]，具有相互抑制作用的（低產(chǎn)甘油）和釀酒酵母（高產(chǎn)甘油）在混合發(fā)酵中增加了甘油產(chǎn)量[92]。代謝組學(xué)分析表明，共同接種導(dǎo)致了新化合物的生成，酵母之間的相互作用影響了戊糖磷酸和氨基酸合成途徑[93]，因此，以釀酒酵母與非釀酒酵母屬酵母純種發(fā)酵和不同比例的接種發(fā)酵作為對(duì)比，將有利于正確認(rèn)識(shí)非釀酒酵母屬酵母的釀造應(yīng)用特點(diǎn)。另一方面，葡萄營(yíng)養(yǎng)成分（碳源、氮源等）與發(fā)酵工藝（接種順序、通氧等）的不同可能會(huì)影響酵母之間的相互作用，進(jìn)而影響葡萄酒的風(fēng)味[94]。如銨能促進(jìn)和對(duì)氨基酸的吸收，而不影響釀酒酵母對(duì)氨基酸的吸收[12]，因此，順序接種混合發(fā)酵中非釀酒酵母屬酵母對(duì)氮源的利用是否會(huì)導(dǎo)致釀酒酵母的代謝調(diào)節(jié)值得思考。非釀酒酵母屬酵母的嗜果糖特性[95]，非釀酒酵母屬酵母的脂類代謝與酒精發(fā)酵耐受性的關(guān)聯(lián)[96]，發(fā)酵初期通風(fēng)對(duì)酵母菌乳酸代謝的促進(jìn)[41]，順序接種發(fā)酵對(duì)葡萄酒品質(zhì)的提升優(yōu)于同時(shí)接種發(fā)酵[47]等，說(shuō)明原料和工藝都會(huì)影響非釀酒酵母屬酵母在混合發(fā)酵中的表現(xiàn)，因此，篩選和應(yīng)用非釀酒酵母屬酵母時(shí)需綜合考量這些因素的影響。

第四，關(guān)注最終成品葡萄酒質(zhì)量與非釀酒酵母屬酵母代謝特點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)。過(guò)去一直認(rèn)為酒精發(fā)酵過(guò)程中高產(chǎn)乙醛和乙酸乙酯的酵母會(huì)給葡萄酒帶來(lái)不良風(fēng)味，但最近有研究發(fā)現(xiàn)24個(gè)月的陳釀會(huì)降低葡萄酒中乙醛和乙酸乙酯的含量[30]，因此，鼓勵(lì)研究者從最終產(chǎn)品考量具有極端突出代謝特點(diǎn)的非釀酒酵母屬酵母菌株。此外，葡萄酒的顏色、香氣和口感隨著后續(xù)工藝和時(shí)間不斷發(fā)生變化，因此，非釀酒酵母屬酵母的代謝對(duì)最終成品的貢獻(xiàn)值得探究。

第五，關(guān)注非釀酒酵母屬酵母對(duì)葡萄與葡萄酒安全與健康的影響。非釀酒酵母屬酵母是否可能取代二氧化硫，是否可以有效去除葡萄酒中的毒性成分，是否可能促進(jìn)有益成分如褪黑素等的分泌需要更多的研究證實(shí)。

第六，關(guān)注非釀酒酵母屬酵母商業(yè)菌劑的加工類型（活性干酵母、黏稠奶油狀的液體酵母、活性冷凍酵母、膠囊封裝酵母等）對(duì)非釀酒酵母屬酵母活性的影響[16]。目前，釀酒酵母主要加工成活性干酵母應(yīng)用于葡萄酒工業(yè)，非釀酒酵母屬酵母對(duì)極端環(huán)境的耐受性弱于釀酒酵母，因此，需要關(guān)注加工過(guò)程對(duì)非釀酒酵母屬酵母活性的影響。

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Research Progress on the Application of Non-During Wine Fermentation

WANG ChunXiao1, YU JunZhu1, ZHOU WenYa1, XU YinHu2

1School of Liquor and Food Engineering, Guizhou University/Key Laboratory of Fermentation Engineering and Biological Pharmacy of Guizhou Province, Guiyang 550025;2National Center for Yeast Technology Research and Promotion, Yichang 443003, Hubei

Non-yeast are naturally present on grape skin, which mainly play their roles in the maceration and initial stage of fermentation during winemaking process. More and more concerns have been recently focused on the application of non-yeast in wine fermentation. Non-yeast often have weaker fermentation ability thanand can convert the reducing sugar into ethanol and other fermentation by-products. Therefore, non-are the potential excellent yeast for producing wine with complex flavor traits and lower ethanol degree. Different non-yeast species have different metabolic characteristics in wine fermentation applications. The selection of non-yeasts with certain characteristics for application in fermentation can improve the specialized quality of wine. This review was based on the initial summary on the species, winemaking traits, and application ways of commercial non-yeast, and emphasized on the positive role of non-in wine color, aroma, taste, safety and health, their metabolic mechanisms and corresponding research hotspot. The positive role of non-in wine color included the promotion of high acid production, high polysaccharide production, high extracellular pyruvate production and low sorption properties. Different non-yeast could promote the fruity aroma enhancement in wine by low production of ethanol, acetaldehyde, and volatile phenols, and high production of ethyl acetate, acetic acid ester, ethyl ester, higher alcohols, and enzymes related with the release of terpene and mercaptan, and therefore improve the aroma complexity of wine. Non-yeast could regulate wine mouthfeel traits by high production of glycerol, polysaccharide, and lactic acid, and degradation of malic acid. In addition, non-yeast could improve the safety quality of wine by decreasing the SO2dosage as biological control agent, and reducing the content of toxic compounds through metabolic degradation during alcoholic fermentation. This review further analyzed the current research status on genome and microsatellite loci analysis. The main inoculation strategies were discussed on application of non-yeast during wine fermentation, and six aspects were posed for further research concern. This review provided theoretical references for the research on application of the non-yeasts in wine alcoholic fermentation.

mixed fermentation; color stability; aroma complexity; genotype; commercialization

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.03.011

2022-04-30；

2022-07-22

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金（32160544，31801523）、貴州省科技計(jì)劃（黔科合支撐[2022]重點(diǎn)006號(hào)）、貴州省教育廳青年科技人才成長(zhǎng)項(xiàng)目（黔教合KY字[2018]120）、貴州大學(xué)引進(jìn)人才科研項(xiàng)目（貴大人基合字[2017]44號(hào)，貴大培育[2020]50號(hào)）、貴州省發(fā)酵工程與白酒釀造人才基地（黔人領(lǐng)發(fā)[2018]3號(hào)）、遵義市創(chuàng)新人才團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)項(xiàng)目（遵義科人才[2020]9）

通信作者王春曉，Tel：18111908483；E-mail：cxwang@gzu.edu.cn

（責(zé)任編輯 趙伶俐）