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为解决酿酒中 SO2的健康隐患，研究人员探究蘑菇源壳聚糖在酿酒中的应用。结果显示其抗菌弱于 SO2但抗真菌更强，可消除非酿酒酵母；酿酒酵母 177 个基因差异表达，影响糖和氨基酸代谢，为绿色防腐剂应用提供新见解。
在葡萄酒酿造过程中，微生物的作用至关重要，它们直接影响葡萄酒的风格与品质。其中，酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）作为核心微生物，主导酒精发酵，将碳水化合物转化为酒精，并合成多种风味代谢物。然而，微生物污染始终是酿酒师面临的重大挑战，可能导致葡萄酒品质下降和经济损失。长期以来，二氧化硫（SO2）作为化学防腐剂被广泛使用，但因其潜在的健康危害，行业亟需寻找 “绿色” 替代方案。天然防腐剂壳聚糖因具有抗菌性、生物可降解性且无人体毒性，成为极具潜力的替代品，且已被批准用于葡萄汁和葡萄酒的微生物稳定及杂质去除。
尽管壳聚糖的抗菌特性已得到认可，但其作用的分子机制仍不明确，且在酿酒环境中对微生物生态及酿酒酵母代谢的影响缺乏深入研究。此前相关研究多在非酿酒条件下开展，或仅初步探讨酿酒酵母的转录组变化。为此，研究人员开展了这项关于自制可用于酿酒的壳聚糖制剂的研究，旨在揭示其在实际酿酒条件下的作用。该研究成果发表于《Food Bioscience》。
研究采用的主要关键技术方法包括：首先，通过脱蛋白、脱乙酰化、冷冻干燥和纯化等一系列化学处理步骤，从香菇（Lentinula edodes）中制备蘑菇源壳聚糖，并利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）测定其脱乙酰度；其次，采用下一代测序技术评估壳聚糖对酿酒环境中微生物多样性的影响；最后，通过转录组学分析，探究在壳聚糖存在下酿酒酵母的差异表达基因及相关代谢通路变化。实验所用葡萄为蛇龙珠（Cabernet Gernischt），酿酒酵母菌株为 MERIT（购自丹麦科汉森集团）。
一、蘑菇源壳聚糖的制备与表征
研究人员从中国宜春的 Paoshanweng 有限公司获取半干香菇，经系列化学处理制备壳聚糖。FTIR 测定显示，该壳聚糖的脱乙酰度为 61.09%，具有特征性糖苷键峰。扫描电子显微镜（SEM）观察发现，其呈球形结构，表面或光滑或褶皱，粒径范围为 10-60μm。较小的粒径带来高比表面积，不仅增强了其生物利用所需的溶解性，还有助于与微生物的接触，为其抗菌作用奠定基础。
二、壳聚糖对酿酒环境中微生物的抑制效应
将制备的壳聚糖应用于酿酒过程，通过下一代测序评估其对微生物多样性的影响。结果表明，与 SO2相比，该壳聚糖的抗菌活性较弱，但抗真菌效果更强：真菌操作分类单元（OTUs）减少至 9 个，且所有非酿酒酵母均被消除。这一结果显示，壳聚糖能有效控制酿酒中的真菌污染，尤其是非酿酒酵母的滋生，同时允许酿酒酵母良好生长，保障酒精发酵的顺利进行。
三、壳聚糖对酿酒酵母的转录组调控
转录组分析发现，在壳聚糖存在下，酿酒酵母有 177 个基因呈现差异表达。其中，与糖酵解和氨基酸代谢相关的基因表达水平发生显著变化，包括 TDH2、TDH3、ENO1、ENO2、ARO10、ARO9、SER3 和 GCV1 等基因。这些基因的变化导致酿酒酵母的糖利用加速，芳香族氨基酸分解代谢增强，脯氨酸生成被激活，同时丝氨酸合成途径受到抑制。这表明壳聚糖通过调控酿酒酵母的关键代谢基因，影响了其糖和氨基酸代谢过程，进而可能对葡萄酒的风味和品质产生影响。
研究结论与意义
本研究成功制备并表征了蘑菇源壳聚糖，并将其应用于实际酿酒环境。研究证实，该壳聚糖对真菌生长具有显著抑制作用，尤其能消除非酿酒酵母属，虽抗菌效果弱于 SO2，但可保障酿酒酵母的旺盛生长及酒精发酵的成功进行。转录组分析揭示了壳聚糖通过调控酿酒酵母的差异表达基因，影响糖酵解和氨基酸代谢等关键通路。
这项研究首次在实际酿酒条件下，系统阐述了壳聚糖对酿酒腐败微生物的抗菌作用及对酿酒酵母的转录组响应，为壳聚糖在酿酒中的应用提供了全新见解。不仅丰富了对壳聚糖与酵母细胞相互作用机制的理解，也为葡萄酒行业开发和应用绿色防腐剂、优化酿酒工艺、提升葡萄酒品质提供了重要的理论依据和实践参考。
