在葡萄酒釀造過程中,不同種類微生物的代謝活動最終都會在葡萄酒的質量中反映出來。這些微生物主要包括酵母菌、霉菌、乳酸菌以及醋酸菌等。醋酸菌是指能夠生成醋酸的一類細菌的統稱。在生產過程中,能夠分解酒精生成醋酸,使葡萄酒中的揮發酸含量升高從而敗壞酒質。
生產中發現,醋酸菌在葡萄酒的貯藏過程中,能夠在半厭氧和厭氧條件下生存,其危害也不單是生成醋酸,同時還能代謝葡萄酒中的碳水化合物,甘油、糖醇類物質和有機酸等其他成分。另外,葡萄漿果上生長的醋酸菌能夠改變葡萄汁的組成,影響酒精發酵過程中酵母菌和蘋果酸—乳酸發酵過程中乳酸菌的生長。因此,充分認識醋酸菌的微生物特征,影響醋酸菌生存和生長的葡萄酒環境及代謝規律等問題,對于預防葡萄酒醋酸菌病害具有十分重要的意義。
一、醋酸菌生態學
葡萄酒中的醋酸菌主要來源于葡萄漿果和釀造設備,這些醋酸菌包括醋酸桿菌(Acetobacter)的醋化醋桿菌(A.actei)、液化醋桿菌(A.Liquefaciens),漢遜氏醋桿菌(A.hansenii)和巴氏醋桿菌(A.pasteurianus)以及葡萄糖桿菌屬(GLuconobacter)的氧化葡萄糖桿菌(G.oxydans)等種的細菌。
經研究表明,健康的、未被病害感染的葡萄漿果附著的醋酸菌的群體數量較少,大約為102個細胞/g,此時氧化葡萄糖桿菌為主體菌群。破損的、遭受病害尤其是灰霉病(Botrytis、cinerea)危害的葡萄漿果,醋酸菌的群體數量很大,約為106個細胞/g,此時醋化醋桿菌和巴氏醋桿菌為主體菌群。
在新鮮葡萄汁中,氧化葡萄糖桿菌占優勢,而隨著發酵的進行,醋酸桿菌尤其是液化醋桿菌和巴氏醋桿菌逐漸變為主導菌,這與它們優先利用的碳源有關,氧化葡萄糖桿菌優先利用糖作為碳源,而醋酸桿菌屬優先利用酒精作為碳源,因而后者較前者耐酒精的能力高很多。
二、影響醋酸菌生存和生長的環境因素
1.PH值
醋酸菌的最適生長PH值在5.0-6.5之間,而在葡萄酒環境中,醋酸菌往往能在PH3.0-4.0條件下生存和生長,但隨著PH值的降低,醋酸菌的生長能力隨之下降。PH值能夠改變醋酸菌的代謝行為,不同的PH值條件下,醋酸菌對葡萄糖、乳酸和酒精的代謝情況不同。
2.溫度
醋酸菌的最適生長溫度在30-35℃之間,但它也能在10℃時微弱生長,因此,較低的貯酒溫度并不能阻止醋酸菌的生長。
3.SO2
葡萄酒釀造過程中通常的SO2使用量不足以抑制醋酸菌的生長,因此,只能通過添加SO2的方法來抑制醋酸菌的活動,其用量應不少于100mg/L。
4.酒精
醋酸菌最顯著特征是能夠氧化酒精生成醋酸,在葡萄酒釀造中,由于酒精成為了醋而使酒質敗壞,經研究發現,約有42%的氧化的葡萄糖桿菌能夠生長在5%v/v酒精的培養基中,在10%v/v酒精的培養基中絕大多數醋化醋桿菌不能生長,約有20%的巴士醋桿菌可以生長在10%v/v酒精的培養基。但有些醋酸菌可以耐受10%v/v-15%v/v的酒精度。
5.O2
&nbs文章來源華夏酒報p; 醋酸菌是一類專性好氧微生物,進行呼吸代謝時,O2作為電子傳遞鏈的終端受體,當葡萄酒暴露在空氣中時,很快在酒體表面結成一層醋酸菌膜,逐漸加厚沉入酒中,產生很強的揮發酸,為葡萄酒的第一大病害。更有甚者,對葡萄酒進行短暫泵送或轉罐時,酒中的醋酸菌菌體數量顯著增加。
三、醋酸菌的代謝與生長
在葡萄酒環境中,醋酸菌能夠代謝酒中的碳水化合物、醇類、有機酸等成分,了解醋酸菌的代謝和生長規律,對于認識和控制醋酸菌的危害具有重要意義。
1.碳水化合物
醋酸菌可以通過HMP途徑對己糖和戊糖進行氧化代謝,生成醋酸和乳酸。醋酸桿菌屬細菌,還能通過TCA循環繼續把醋酸和乳酸氧化成CO2和H2O,葡萄糖桿菌屬的細菌卻可以氧化多種糖類和糖醇生成山梨糖、二羥丙酮、葡萄糖酸等。
另外,二羥丙酮、2,3-丁二醇和乙偶姻也是醋酸菌對碳水化合物代謝的主要副產物之一,其中乙偶姻是影響葡萄酒感官質量的重要風味物質。
2.甘油
甘油是葡萄酒的重要組成成分之一,是在酒精發酵過程中產生的,在卜缶酒中的濃度一般在3-14g/l。醋酸菌對甘油的氧化,造成甘油含量降低,二羥丙酮含量提高。二羥丙酮具有甜香的氣味和清涼的口感,但它能和氨基酸如脯氨酸結合,生成有強烈的酒腳味,從而影響葡萄酒的感官質量。
3.酒精
醋酸菌能夠氧化酒精產生醋酸,造成葡萄酒的敗壞。首先,乙醇被氧化生成乙醛,然后乙醛再被氧化生成醋酸。
4.其他醇類
糖醇類如D—甘露醇、山梨醇、赤鮮糖醇、木糖醇等都是葡萄酒中含量較低的組分,對葡萄酒的酒體和感官質量都有影響,醋酸菌可以氧化這些醇類,生成相應的糖類,從而影響酒質。
5.有機酸
一些有機酸會被醋酸菌氧化分解,把乳酸氧化生成乙偶姻,乙偶姻是具有奶油氣味的揮發性物質,它對葡萄酒質量的影響取決于其含量,較高含量的乙偶姻是葡萄酒敗壞的標志。
四、醋酸菌病害的預防和治療
經過以上分析,了解了醋酸菌的生存條件和代謝規律,對葡萄酒中的醋酸菌可以采取以下方法預防:
1.葡萄必須選擇健康的、未被病毒感染的漿果。釀造設備須潔凈、衛生。
2.嚴格控制發酵溫度,最高不超過30℃。貯藏溫度10℃-20℃。
3.陳釀期間應做到滿桶貯存,按時添滿不得留有空隙,密封容器口。
4.葡萄酒釀造過程中添加適量的二氧化硫來抑制或殺死醋酸菌。
5.陳釀環境要保持通風,墻壁、地面不得染霉,注意衛生及時熏硫,徹底消滅果蠅,創造一個良好的貯藏管理條件。
醋酸菌病害的治療方法:
開始發現醋酸菌感染時,唯一的治療方法是采取加熱殺菌,加熱溫度為68℃-72℃,保持15分鐘。殺過菌后立即放入已殺過菌的貯酒桶中,并調整SO2量為80mg/L-100mg/L貯存。如果沒有殺菌設備,可以采取加醇提高酒度達到18%以上。
如果白葡萄酒和紅葡萄酒的揮發酸含量分別高于0.88g/l(H2SO4)和0.98g/l(H2SO4),就沒有任何方法可使葡萄酒重新改善其質量,而且注意,絕對不能將這樣的葡萄酒與其他的葡萄酒混合。如果混合就會使整個混合體變酸、變質,那只能用于蒸餾酒精或用作釀醋。