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1、葡 萄 酒 工 艺 学,酵母菌与酒精发酵,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),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 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
2、.8 影响酵母菌生长和酒精发酵的因素 思考题,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？,4.2 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
3、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。,4.3 葡萄酒酿造中主要酵母菌种,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
4、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。,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。,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
5、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,4.5 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),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
6、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。,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 aci
7、d)： 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)：发酵中的生化酯类和陈酿中的化学酯类。乙酸乙酯,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105,4.7 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
8、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。,4.8 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 p6
9、5 压力：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：1-2%发酵速度最快，5%开始有抑制作
10、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3/3,SO2：添加10mg/L可看出对AF的延迟作用，1.2-1.5g/L能杀死酵母等微生物，保存葡萄汁。一定范围内，促进甘油的生成。 农药：有些抗真菌农药会影响酵母的生长和发酵 发酵代谢产物：酒精和CO2是主要代谢产物，对AF有抑制作用。中间产物脂肪酸对AF也有抑制作用，用活性炭和酵母菌皮可以吸附脂肪酸。 金属离子：铁、铜、铝等金属离子含量高会抑制AF。 生存素： 发酵中容易出现哪些问题呢？,思考题,AF的定义及主要副产物 从哪些方面评价酵母菌？ 高糖葡萄汁中酵母菌的生长周期 生存素的作用？ 影响酵母菌生长和AF的因素 若接种了酵母菌发酵没有起动，怎么办？ 若发酵意外中止了，怎么办？ 如何保证AF的顺利进行？,
