使用Metschnikowia pulcherrima进行发酵前冷浸处理对Marselan红葡萄酒挥发性成分的影响

本研究探究预发酵冷 maceration（PCM）结合接种 indigenous Metschnikowia pulcherrima MP3007 对马赛兰葡萄酒香气的影响。通过对比未接种、接种酿酒酵母D254和接种MP3007三种处理，发现MP3007组显著提升酯类（总酯80.16 mg/L，乙酸酯69.57 mg/L）并降低高级醇（总高级醇152.10 mg/L），PCA分析显示其挥发性特征与其它组别明显分离，感官评价证实其具有更强的花果香和风味复杂性。结论证实结合PCM与MP3007接种可有效优化红葡萄酒香气组分。

　　
该研究聚焦于预发酵冷浸阶段（PCM）接种本土酵母 Metschnikowia pulcherrima MP3007 对玛尔赛兰红葡萄酒香气特征和品质的影响。研究采用三组对照实验：PCM未接种组（NI）、接种商业酵母 S. cerevisiae D254 组（D254）和接种 M. pulcherrima MP3007 组（MP3007），通过为期11天的发酵监控及后续分析，揭示了不同接种策略对葡萄酒内在品质的调控机制。

**冷浸阶段微生物动态与糖代谢调控**
在8℃冷浸3天的条件下，接种 M. pulcherrima MP3007 组展现出独特的代谢活性。该酵母在低温环境下仍保持糖分分解能力，使冷浸阶段总糖消耗量达到36.36 g/L，显著高于未接种组（16.54 g/L）和 S. cerevisiae 组（23.45 g/L）。值得注意的是，M. pulcherrima 的早期接种并未延迟后续酒精发酵进程，在升温至25℃后，三组酒样均于第11天完成发酵，且 D254 组与 MP3007 组的发酵速率接近。这种低温驯化效应可能源于 M. pulcherrima 的独特代谢途径，其分泌的胞外酶系（如纤维素酶、果胶酶）能更高效地分解葡萄皮中的芳香前体物质，包括萜烯类、酚酸及其衍生物。

**挥发性香气组分的差异化积累**
通过气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）对酒样进行全谱分析，发现接种策略显著改变了香气物质的分布特征：
1. **酯类物质富集**：MP3007 组总酯类含量达80.16 mg/L，较 NI 组（67.14 mg/L）和 D254 组（60.54 mg/L）分别提升19.2%和32.4%。其中，乙酸酯类（如苯乙醇酸甲酯、异丁酸甲酯）和乙酯类（如己酸乙酯、辛酸乙酯）成为主要增量组分，尤其是异丁酸甲酯在 MP3007 组中达到18.24 mg/L，较对照组提升39.6%。这些酯类物质与花果香（如玫瑰、柑橘）和坚果香（如杏仁、核桃）直接相关。

2. **高级醇类调控**：MP3007 组总高级醇含量（152.10 mg/L）较 D254 组（192.40 mg/L）降低20.9%，其中苯乙醇（47.81 mg/L）下降幅度达36.7%。这种选择性抑制可能源于 M. pulcherrima 对乙醛的氧化代谢作用，导致 S-腺苷甲硫氨酸合成受阻，从而减少苯乙醇等杂醇油的生成。值得注意的是，苯乙醇阈值值为14000 μg/L，其OAV（感官活性值）在 MP3007 组仍保持3.42，表明该组分对酒体香气贡献显著，但未达到阈值饱和状态。

3. **新型挥发性物质发现**：在MP3007组中首次检测到4-庚烷-2,6-二甲基酮（32.65 mg/L），该物质具有独特的青草香气特征；同时，甲基辛酸酯（15.43 mg/L）的出现为酒体注入了奶油般的圆润口感。这些新型香气物质可能源于 M. pulcherrima 的特异性代谢途径。

**感官品质的立体化提升**
由12位感官专家组成的评审团对三组酒样的综合评价显示：
- **香气强度**：MP3007组在"花香强度"（9.2分 vs NI的7.8分）和"果香复杂度"（8.9分 vs D254的6.5分）评分上显著领先。
- **口感平衡**：该组酒体评分（8.3分）显著高于D254组（6.8分），同时酸度（7.05 g/L）与甜度（8.2分）的黄金比例优化，形成更佳的口感层次。
- **负面特征抑制**：MP3007组中具有阈值的异戊酸（OAV=1.09）和正戊酸（OAV=0.78）浓度均低于其他两组，有效规避了酸败味风险。

**发酵过程与微生物群落协同效应**
16S rRNA测序数据显示，M. pulcherrima MP3007的早期接种改变了酒槽中微生物生态格局：
- **优势菌种更替**：冷浸初期（72小时）M. pulcherrima占据绝对优势（98.66%），其分泌的β-葡萄糖苷酶能有效分解果皮中的芳香苷类物质。随着发酵进程，S. cerevisiae D254（接种量1×10^6 cells/mL）的快速增殖使酵母菌群占比回升至99.68%，但 M. pulcherrima 仍保持1.18%的残留活性，形成独特的"双菌共生"阶段。
- **次级代谢产物转化**：HPLC分析显示，M. pulcherrima 组的酒样中 β-紫罗酮（OAV=1.07）含量较NI组下降38.5%，而苯乙醇酸甲酯（OAV=9.06）浓度提升47.2%，这可能与该酵母的酯酶活性相关，能将前体物质转化为更易挥发的酯类化合物。

**工业应用价值与实践意义**
研究证实，在8℃冷浸3天条件下接种0.1×10^7 cells/mL的 M. pulcherrima MP3007，可达成以下优化效果：
1. **色泽稳定性**：通过冷浸阶段增加的17.3%多酚类物质（如原花青素、槲皮素），使MP3007组色度值（5.73）较NI组（6.00）虽略有下降，但红光比例（52.55%）显著提升，更符合消费者偏好的酒体色泽。
2. **成本效益**：相比D254组（需额外添加酵母营养强化剂），M. pulcherrima组通过自身代谢产生的甘油（10.96 g/L）和氨基酸（如0.93 g/L的谷氨酸）可作为发酵副产物，减少后期添加剂投入。
3. **风味多样性**：冷浸阶段引入的 M. pulcherrima 产生独特的"青草-果香"复合香气，与S. cerevisiae主导的"酒精-酯类"典型风味形成差异化竞争优势，特别适合高端定制酒市场。

**技术突破与行业启示**
本研究首次系统揭示了 M. pulcherrima 在冷浸阶段的代谢调控网络：
- **时间窗口优化**：冷浸3天为最佳接种时机，此时葡萄果肉中已积累78.2%的潜在芳香前体物质（如酒石酸甲酯、苹果酸乙酯），而延迟至5天则可能过度分解糖类导致酒精度失衡。
- **工艺整合创新**：建议在现有工艺中增加"冷浸预接种"步骤，即在传统冷浸结束后立即接入 M. pulcherrima，随后再引入 S. cerevisiae 进行主发酵。这种"双菌接力"模式既能保留冷浸的色泽优势，又可提升果香复杂度。
- **地域适应性验证**：研究基于山东半岛玛尔赛兰葡萄品种，未来需在赤霞珠、西拉等主流红葡萄品种上重复验证，并建立不同产区葡萄品种的接种参数数据库。

该成果为葡萄酒产业提供了新的技术路径，通过精准控制酵母菌群组成和代谢活性，在保持传统酿造优势的同时，实现了香气谱系的定向优化。建议后续研究聚焦于：
1. M. pulcherrima冷浸阶段的具体代谢途径解析
2. 与其他非酿酒酵母（如 Pichia kluyveri）的协同作用机制
3. 工艺参数的数学模型构建，以实现工业化生产的精准控制