富马酸添加对白葡萄汁自然酒精发酵过程中乳酸菌生长及苹果酸-乳酸发酵的调控作用

为解决无添加SO2葡萄酒生产中乳酸菌(LAB)导致的苹果酸-乳酸发酵(MLF)失控问题，研究人员通过添加0.6 g/L富马酸(FUM)抑制LAB生长。结果表明FUM能有效阻断自然酒精发酵(AF)期间的MLF，但需在AF后补足剂量至0.6 g/L以维持抑制效果，为低硫葡萄酒生产提供了新策略。

　　

在追求健康饮食的潮流下，无添加二氧化硫(SO₂)葡萄酒日益受到消费者青睐。然而，这种"自然酒"在生产过程中面临严峻挑战——缺乏SO₂的抑菌作用会导致乳酸菌(LAB)过度繁殖，引发不受控的苹果酸-乳酸发酵(MLF)，不仅影响酒体风味，还可能产生生物胺等有害物质。更棘手的是，随着气候变化导致葡萄汁酸度降低、糖分升高，这一问题愈发严重。

为解决这一行业难题，西班牙罗维拉-维尔吉利大学(Rovira i Virgili University)的研究团队将目光投向了食品添加剂富马酸(FUM)。这种有机酸在食品工业中广泛用作酸化剂，其抑制LAB生长的潜力虽早有报道，但对其在自然发酵葡萄酒中的应用效果仍缺乏系统研究。研究人员选择亚历山大麝香葡萄汁为原料，通过对比添加0.6 g/L FUM与不添加FUM的发酵过程，揭示了FUM对微生物群落演替和代谢产物的调控机制。

研究采用了多项关键技术：通过密度监测和酶法检测追踪酒精发酵进程；利用选择性培养基和PCR-ARDRA技术(扩增核糖体DNA限制性分析)鉴定酵母和LAB菌种；采用高效液相色谱(HPLC)和气质联用(GC-MS)分析有机酸和代谢物；通过设计有无酒泥陈酿的对比实验，评估FUM的持续抑制效果。

在酒精发酵动态方面，研究发现FUM的添加使葡萄汁pH从3.5降至3.39，但未影响发酵周期(15-16天)。宏基因组分析显示，FUM显著改变了微生物群落结构：非酿酒酵母Torulaspora delbrueckii占比从20%提升至40%，而酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae比例相应降低。更关键的是，FUM将LAB种群数量压制在10² CFU/mL水平，而未添加组LAB增殖至10⁶ CFU/mL并完成了MLF。

代谢组学数据表明，FUM组葡萄酒保留了1.44 g/L L-苹果酸和0.23 g/L柠檬酸，而对照组则完全消耗了这些有机酸。值得注意的是，FUM组积累了0.62 g/L琥珀酸，这是酵母通过三羧酸循环(TCA)将FUM还原的产物。热图分析进一步揭示，FUM显著降低了甘露醇、柠檬酸单乙酯等与LAB活动相关的代谢物水平。

在后续MLF抑制实验中，研究人员发现AF后残留的0.1 g/L FUM不足以阻止高浓度(10⁶ CFU/mL)Oenococcus oeni VP41菌株引发的MLF。但将FUM补足至0.6 g/L后，即使接种强效发酵菌株，MLF也被完全抑制。酒泥陈酿实验显示，虽然酒泥提供了促进LAB生长的营养物质，但未能抵消0.6 g/L FUM的抑制作用。

这项发表在《Food Quality and Preference》的研究证实，在自然发酵初期添加0.6 g/L FUM可有效阻断MLF，但需在酒精发酵后重新补足剂量以维持长期抑菌效果。该发现为无SO₂葡萄酒生产提供了重要技术参考——通过精准控制FUM添加时机和剂量，既能避免MLF带来的品质风险，又能满足消费者对"清洁标签"产品的需求。研究还创新性地揭示了FUM对微生物群落结构的调控作用，为酿酒微生物生态学研究提供了新视角。