智利卡萨布兰卡谷长相思(Sauvignon Blanc)白葡萄酒不同发酵策略下本土Starmerella bacillaris与Hanseniaspora uvarum的非酿酒酵母(non-Saccharomyces yeast, NSY) exploratory评估

《Beverages》：Exploratory Assessment of Native Starmerella bacillaris and Hanseniaspora uvarum Under Different Fermentation Strategies in Chilean Sauvignon Blanc

　　

摘要：非酿酒酵母(non-Saccharomyces yeast, NSY)作为生物技术工具用于丰富葡萄酒风格及调控发酵结果正受到日益广泛的关注。本研究评估了源自智利的两个分离株——Starmerella bacillaris (SB) 和 Hanseniaspora uvarum (HU)——在卡萨布兰卡谷(Casablanca Valley)长相思(Sauvignon Blanc)葡萄汁(must)中，于实验室(500 mL)和微酿(microvinification, 10 L)尺度下经纯种培养(monoculture)和顺序接种(NSY → Saccharomyces cerevisiae, SC)两种发酵策略的酿酒学行为。在含糖150 g/L的合成培养基中，SB和HU对糖的消耗不完全，分别产乙醇4.25% v/v和8.50% v/v，而SC为9.16% v/v。在真实葡萄汁的实验室规模发酵中，两株菌纯种培养均可完成发酵，乙醇产量较对照有中等程度降低。微酿尺度下，纯种培养处理乙醇浓度(11.90–12.50% v/v)低于SC对照(13.50% v/v)，而顺序发酵的最终乙醇趋于对照组水平。NSY处理组与果香和花香感官属性相关的中链脂肪酸乙酯(ethyl ester)相对丰度升高，且乙酸浓度≤0.50 g/L。研究结果表明，在所评估条件下，SB和HU的效应主要取决于发酵策略和工艺尺度。

论文解读：智利本土非酿酒酵母Starmerella bacillaris与Hanseniaspora uvarum在长相思白葡萄酒不同发酵策略下的Exploratory评估

一、研究背景与意义

现代酿酒学致力于发掘微生物资源以丰富葡萄酒风格并调控发酵产物。非酿酒酵母(non-Saccharomyces yeast, NSY)因可拓展代谢潜能、影响葡萄酒感官与化学性质，并能增强芳香复杂度，以及在特定条件下适度降低乙醇含量而备受关注。其中Starmerella bacillaris常与高甘油生成、嗜果糖(fructophilic)代谢及较低乙醇得率相关联；Hanseniaspora uvarum则与发酵前期活性及乙酸酯等香气活性物质生成有关，但其乙醇耐受性有限。目前多数试验聚焦于商业菌或北半球温带地区分离株，针对智利本土NSY分离株在受控条件下实验室尺度的发酵行为研究较少，且发酵策略（纯种培养monoculture vs. 顺序接种sequential inoculation）如何影响NSY在明确葡萄汁体系中的代谢产出尚未充分阐明。智利具备多样葡萄栽培环境与本土微生物资源，但关于智利Casablanca Valley长相思(Sauvignon Blanc) must中本土SB和HU在两种发酵策略下的生理、化学及感官整合研究稀缺。研究人员假设NSY的酿酒学行为随发酵策略和工艺尺度变化，进而影响乙醇生成、代谢产物形成及芳香表达，因此开展了此多尺度受控实验研究。本文发表于《Beverages》。

二、主要关键技术方法概述

研究人员选用从智利Maule Region葡萄分离的Starmerella bacillaris (SB)和Hanseniaspora uvarum (HU)，经26S rDNA D1/D2域测序鉴定（≥99%相似度），冻干保藏后活化备用。先在合成葡萄糖/果糖培养基（各75 g/L，总糖150 g/L，pH 3.5）初筛发酵能力；继而在Casablanca Valley Sauvignon Blanc must中开展实验室尺度（500 mL三角瓶，15 °C，200 rpm振荡，接种量10⁶CFU/mL，SC Actiflore^?1118为对照）纯种发酵；再于微酿尺度（10 L玻璃罐，18±1 °C）分别进行NSY纯种培养及NSY先行接种、约50%糖耗后补接SC的顺序接种发酵，YAN调至250 mg/L（DAP），游离SO₂10–20 ppm。发酵参数（乙醇、残糖、甘油、有机酸）用HPLC与酶法试剂盒测定；挥发性化合物经SPME-GC–MS分析并以相对峰面积%作半定量比较；主成分分析(PCA)基于相对丰度>3%挥发物相关性矩阵；由经ISO 8586:2012培训的11人感官评价小组以9点标度法描述香气强度与属性；数据采用ANOVA及Tukey HSD检验(p≤0.05)。

三、研究结果

3.1 合成葡萄糖–果糖培养基中的发酵

在营养简化的合成培养基中，SB和HU均未完全消耗糖分（约90%利用率），最终乙醇浓度分别为4.25% v/v（SB）、8.50% v/v（HU），显著低于SC的9.16% v/v；乙醇得率(Y_p/s) SB为0.22 g/g，HU为0.44 g/g，SC为0.48 g/g。表明SB碳流分配偏向乙醇以外途径（如甘油和生物量合成），HU发酵效率接近SC但有物种特异性耐受限制。此结果为受控筛选条件下的菌株响应，不可直接外推至葡萄汁发酵。

3.2 实验室尺度发酵（纯种培养）

在Casablanca Valley Sauvignon Blanc must（~22.9 °Brix）500 mL体系中，SB与HU纯种培养均可完成发酵（残糖<4.7 g/L，达干型酒标准）。SB比生长速率较低(0.014 h^?1vs. SC 0.021 h^?1)，发酵历时较长（20天 vs. 13天），终乙醇略低(13.04% v/v vs. SC 13.49% v/v)，乙醇得率与SC无显著差异(0.374 vs. 0.368 g/g)，甘油(10.61 g/L)与SC相当；乙酸(0.66 g/L)高于SC但未超酿造上限。HU比生长速率接近SC(0.019 h^?1)，15天完成，残糖稍高(4.7 g/L)，甘油明显更低(5.85 g/L)。实验室摇床条件可能增加氧传递从而影响氧化还原相关代谢。

3.3 微酿发酵（纯种与顺序接种）

微酿(10 L)于18 °C下进行。纯种培养时SB与HU发酵动力学与SC总体可比（16–18天完成），终乙醇SB为11.90% v/v、HU为12.50% v/v，均低于SC对照(13.50% v/v)，乙醇得率亦较低(SB 0.410 g/g，HU 0.429 g/g vs. SC 0.471 g/g)；顺序接种后乙醇浓度回归对照水平(SB–SC 13.68% v/v，HU–SC 13.50% v/v)。乙酸在纯种处理中较低(SB 0.40 g/L，HU 0.30 g/L)，顺序接种略升(均为0.50 g/L)，均低于感官阈值(0.7–0.9 g/L)。甘油SC对照7.26 g/L，NSY纯种略低(6.65–6.69 g/L)，顺序接种相近(6.51–6.74 g/L)，且整体低于实验室尺度，归因于温度、溶氧及器壁比差异。表明乙醇调控效果在纯种培养中最明显，顺序接种被SC主导代谢掩盖。

3.4 微酿过程中挥发性化合物与芳香分化

SPME-GC–MS相对丰度分析显示，NSY纯种处理中月中链脂肪酸乙酯——特别是己酸乙酯(ethyl hexanoate)和辛酸乙酯(ethyl octanoate)——相对丰度高于SC对照，此类物质关联果香与花香属性。顺序接种处理保留了部分早期NSY代谢产生的酯类特征但趋于中间。PCA显示NSY处理聚类于中链乙酯相关区域，SC对照关联高级醇，顺序接种位于二者之间，证实接种策略与菌株影响挥发物谱。

3.5 感官–化学关联

训练评审小组评定NSY纯种及顺序接种处理（SB与HU）香气强度显著高于SC对照(p≤0.05)。HU处理关联柑橘、新鲜热带水果及花香；SB处理呈辛香伴随柑橘与热带果香暗示。该感官趋势与GC–MS检出的中链乙酯升高相符，支持NSY接种可差异化芳香感知。

四、讨论与结论翻译

研究人员指出，本研究是在限定实验条件下的多尺度探索性评估。SB和HU的效应受发酵设计与尺度影响：合成培养基中两株NSY糖耗不全、乙醇得率低，尤其是SB表现明显偏低的碳-乙醇转化率；实验室尺度must中二者纯种均可完成发酵并有中度乙醇削减（SB）或低甘油生成（HU）；微酿中NSY纯种乙醇低于SC，顺序接种则趋近对照值但仍保留芳香分化特征——NSY处理关联较高相对丰度的中链乙酯及果香/花香感官属性，乙酸≤0.50 g/L。综上，智利本土SB和HU有望成为Sauvignon Blanc白葡萄酒香气调控的潜在本土生物技术资源，其实用性能似乎强烈依赖发酵策略与工艺条件。未来需纳入分子生物学动态菌群监测、多年份及更广生产条件以精确评估其工业适用性。局限性包括未做发酵过程动态微生物监测、限于实验室与微酿尺度及单一年份单一产区must，结果应视为特定受控体系下的菌株表现而非广泛普适结论。