酵母菌发酵过程对果酒色泽变化影响研究进展

严红光，曾 田，梁正坤，陶丽妃，宋正宇，邰光荣，丁之恩

（1.凯里学院贵州省黔东南民族特色食品省级特色重点实验室，贵州凯里556001； 2.河南五谷春酒业有限公司，河南信阳464401； 3.安徽农业大学茶与食品科技学院，安徽合肥230036）

酵母菌发酵过程对果酒色泽变化影响研究进展

严红光1，曾 田2，梁正坤1，陶丽妃1，宋正宇1，邰光荣1，丁之恩3

（1.凯里学院贵州省黔东南民族特色食品省级特色重点实验室，贵州凯里556001； 2.河南五谷春酒业有限公司，河南信阳464401； 3.安徽农业大学茶与食品科技学院，安徽合肥230036）

分析了酵母菌发酵对果酒色泽特征影响能力近年来的研究现状，总结了酵母菌可以通过菌种吸附作用、产乙醛、丙酮酸等代谢物、产果胶酶和β-D-糖苷酶5个途径显著影响果酒色泽特征，并提出了酵母菌选育过程中应该增加酵母菌影响果酒色泽特征能力的适宜筛选标准和下一步可行的研究路线。

酵母菌； 果酒； 花青素； 发酵； 色泽特征

色泽是果酒最重要的品质特征之一，也是消费者选择果酒的重要依据。构成果酒色泽的主要物质是来源于果实并在酿造过程中发生复杂衍化反应的花青素及其衍生物[1]。果酒中的花青素在发酵和陈酿过程中受到物理、化学和生物因素的影响几乎全部转化为衍化物，并导致果酒由初酿时的砖红色调转变为陈酿后的红黄色调[2]。一些学者提出选用适宜酵母菌以改善果酒色泽特征，但是尚未成为酿酒酵母生产行业的共识。研究筛选能够酿造出较好色泽特征果酒的酿酒酵母及了解酿酒酵母对花青素的影响机制是未来一段时间的研究热点。本课题就国内外近年来酵母菌发酵影响果酒花青素组成并导致色泽特征变化的相关研究进行综述，为相关研究提供参考依据。

1 果酒发酵过程中色素物质的影响因素

市场上存在的果酒品种主要包括葡萄酒、苹果酒、蓝莓酒、青梅酒、杨梅酒、猕猴桃酒、梨酒、木瓜酒、草莓酒等。不同果酒中色素物质组成差异显著，主要为花青素及其衍化产物。构成果酒色泽的花青素性质通常不稳定。相关研究表明，温度[3]、光照[4]、氧气[5]、pH 值[6]、金属离子[7]、花青素浓度[8]、游离二氧化硫[9]、原花青素[10]、小分子酚类物质[11]、抗坏血酸[12]、糖[8]、蛋白质[13]、酵母代谢产物丙酮酸[14]、乙醛[15]和酵母产生的β-D-糖苷酶[16]、果胶酶含量引起果酒中的花青素发生聚合反应[17]、缩合反应[11]、乙醛桥键反应[18]、环加成反应[19]、氧化反应[2]、共呈色反应[2]，并导致酒体中单体花青素几乎降解完全并显著改变果酒的色泽特征。由于色素物质组成复杂，大量的新色素物质有待分析鉴定，且色素衍化反应产物性状不稳定，甚至只能在酒体中存在几天，这为相关研究带来困难。

2 酵母菌对果酒色泽影响能力的比较研究

酿酒酵母主要指从果实表面或果园土壤分离获得的具有优良果酒发酵性能的啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。果酒酿造过程中还可能出现贝酵母(Saccharomyces bayanus)、奇异酵母(Saccharomyces paradoxus)和巴氏酵母(Saccharomyces pastorianus)等。酵母菌在发酵过程中由于菌种吸附、代谢产物、酶作用影响酒体花青素组成和结构，导致果酒色泽特征发生显著变化。

Maria[20]提出酿酒酵母影响果酒花青素等酚类物质组成的能力应该是酿酒酵母选择的相关标准之一。Karina[13]利用模式溶液反应，发现不同啤酒酵母发酵过程中吸收“坦娜”葡萄花青素提取物能力差异显著，证明了果酒色泽和总花青素浓度关系不显著，而与总花青素及其衍生物浓度关系显著。Maria[20]比较了啤酒酵母2EV菌种发酵长相思葡萄获得的果酒比啤酒酵母1EV和3EV菌种具有更高的花青素含量，而1EV酵母菌种发酵后果酒具有更高的红色调。由于色素物质自身不断进行具有类似链式反应特征的衍化反应，进行酵母菌对酒体色素物质组成影响研究时需要充分考虑色素物质自身衍化反应带来的影响。

3 酵母菌影响果酒花青素物质衍化并导致色泽变化的机制研究

酵母菌细胞壁吸附降低果酒花青素含量。E.Boido提出了酿酒酵母细胞壁能够吸附降低果酒单体花青素含量[21]。果酒发酵过程中酿酒酵母细胞壁表面积超过10 m2/L，细胞壁占到酿酒酵母干重的30%[22]。严红光发现发酵过程中细胞壁吸收的单体花青素含量可达酒体总花青素含量的1%～3%[23]。不同酿酒酵母吸收同一种花青素的能力可以相差2～4倍[23]。不同糖苷类型和不同花色素类型的花青素由于结构和极性不同，导致被酿酒酵母细胞壁吸收能力不一致[23]。酰基和香豆酰基花青素比非酰基花青素更容易被酿酒酵母细胞壁吸收[22]。酿酒酵母细胞壁吸附不同种类花青素能力的差异是由于细胞壁多糖和表层蛋白结构、极性不同，导致细胞壁吸收酒体物质如花青素、香气物质和脂肪酸的能力不同[24]。选择吸附能力弱的酿酒酵母有利于保存果酒单体花青素及其衍生物、香气物质。Rizzo[25]利用平板培养和液相检测方法评估了23种啤酒酵母吸收花青素的能力。Morata[26]分析了5种不同啤酒酵母发酵葡萄酒后对不同结构花青素吸收能力的差异可达到2～4倍。不同酵母菌细胞壁吸附酒体色素物质的含量及差异显著性显著，但是相关机理仍有待深入探究。

酵母菌果胶酶含量高，促进花青素提取。Fleet研究表明，果酒浸渍和发酵过程中酿酒酵母果胶酶显著影响葡萄等果实中单体花青素的提取率[27]。能够产生大量果胶酶的酿酒酵母有利于提高果酒酒体中花青素含量。目前尚未有酿酒酵母产丙酮酸和果胶酶能力比较的文献，但是酿酒酵母通过产丙酮酸和果胶酶影响果酒花青素衍化和色泽的观点被广泛认可[14，27]。利用酵母菌等微生物生产丙酮酸和果胶酶已经有长期的研究积累[28-30]。

酵母菌代谢产物乙醛含量影响花青素衍化。酿酒酵母代谢产物乙醛通过乙醛桥键反应调节单体花青素和黄烷醇、黄酮醇、原花青素聚合反应速度生成环加成产物如酯联花青素-黄烷醇、酯联花青素-黄酮醇、二聚原花青素、四聚体山葡萄素A[31]。这些衍生物呈现红黄色调，比单体花青素更加稳定，受pH值、二氧化硫影响低[32]。由于乙醛是乙醇代谢的副产物，酵母菌过高的产乙醛能力会抑制产乙醇的能力和破坏果酒的香气特征。因此根据不同酿酒酵母产乙醛的能力差异显著[33]和保证果酒酒精度达标，不破坏果酒香气平衡的前提下，筛选出产稍高乙醛含量的酿酒酵母有利于果酒色泽稳定性。Pilone[33]比较了不同酿酒酵母产乙醛的能力，其能力差异显著，在0.5～286 mg/L之间。Hayasaka[32]发现啤酒酵母AWRI 838比贝酵母AWRI 1375发酵的葡萄酒花青素浓度较高，色密度较低，可能是因为后者生成了更多乙醛的原因。

酵母菌代谢产物丙酮酸含量影响花青素衍化。酿酒酵母代谢产物丙酮酸通过C4位置环加成反应和一些单体花青素如锦葵花素-3-葡萄糖苷形成黄褐色聚合色素3-葡萄糖苷羧基吡喃锦葵花素,3-葡萄糖苷，4-乙烯基锦葵花素，后者还可以和乙烯基酚进一步反应生成更加稳定的乙烯基山葡萄素儿茶酚酯[14]。这些衍生物在提高陈酿果酒色泽稳定性的同时也会显著影响果酒色调[26]。因此筛选出产适宜丙酮酸含量的酿酒酵母有利于改善对果酒色调变化的影响，同时增强果酒色泽稳定性。

酵母菌β-D-糖苷酶含量影响花青素降解和香气物质生成。酿酒酵母β-D-糖苷酶能够降解花青素为无色或褐色物质，同时通过水解萜烯基-β-D-葡萄糖苷提高香气物质萜烯醇含量[34]。Paloma[34]比较了53种从葡萄表面分离获得的酵母菌产β-D-糖苷酶的含量，其中9种酵母菌发酵后显著降低葡萄酒色泽。因此筛选出产适宜含量β-D-糖苷酶的酿酒酵母既能减少对单体花青素降解的影响，又不会显著降低香气物质萜烯醇含量。

4 展望

Karina等[13]通过模拟酒体试验或葡萄酒酿造试验进行了酿酒酵母相关代谢产物、酶含量和吸附能力影响模拟酒体溶液或葡萄酒中花青素和色泽特征能力的分析或比较，但是尚未有基于相关研究成果进行果酒酿酒酵母筛选工作的研究报道，也没有适宜于酿造蓝莓酒的酿酒酵母筛选研究报道。

由于不同果酒色素组成物质差异显著，这为相关研究带来影响，未来需要选择有市场前景的代表性果酒进行适宜酿酒酵母菌色泽影响特征能力的筛选工作。酵母菌对果酒色泽特征影响的机制除了上述5个方面，还可能有其他影响路径的存在，这困扰着相关研究成果的确认。未来可以考察不同酵母菌种对同一果酒色泽特征的影响试验，同时利用模拟酒体试验屏蔽色素物质自身衍化反应带来的影响，获得酵母菌对果酒色泽特征影响的主要途径。此外通过基因工程研究（基因沉默、基因敲除、转基因）改良酵母菌影响果酒花青素衍化的能力，可以为相关酵母菌筛选工作提供必要的参考依据。

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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

贵州省科技厅项目（黔科合J字[2013]2264号）；凯里学院博士专项课题(BS2013012)；凯里学院自然科学项目(Z1303)；凯里学院学生规划课题（X1748，X1749，X1750，X1751）。

2017-08-22

严红光（1981-），男，博士后，副教授，研究方向：发酵食品。

优先数字出版时间：2017-11-09；地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/52.1051.TS.20171109.0936.001.html。