第一節(jié)　果酒酵母菌的特性

在果酒釀造方面，除了少部分采用自然發(fā)酵法之外，絕大多數(shù)果酒均采用添加酵母發(fā)酵。常用的果酒酵母包括釀酒酵母、貝酵母、奇異酵母與葡萄汁酵母。多年來(lái)，隨著人們對(duì)酵母研究的不斷加深，酵母屬酵母的分類也在不斷變化中，命名也較為混亂，如卡氏酵母初被命名為葡萄汁酵母，而后被重新命名為釀酒酵母葡萄汁亞種，現(xiàn)在又被命名為巴氏酵母。因此在選擇酵母時(shí)應(yīng)綜合水果特性與酒的特點(diǎn)，恰當(dāng)選用。最好的方法是，當(dāng)設(shè)計(jì)好一種果酒的類型與特點(diǎn)后，選擇幾株待用酵母，進(jìn)行小型釀酒試驗(yàn)，然后根據(jù)酵母的酒精發(fā)酵性能、感官特性、理化指標(biāo)進(jìn)行最后的選擇。

酵母菌廣泛分布于自然界中，種類繁多，已知的就有幾百種。實(shí)際上酵母菌不是一個(gè)分類學(xué)名詞，而是一類單細(xì)胞真菌的統(tǒng)稱。由于酵母菌的種類復(fù)雜、形態(tài)多樣，以及代謝特點(diǎn)存在很大差異，系統(tǒng)進(jìn)化地位也不盡相同，因此很難對(duì)它下一個(gè)確切的定義。但一般認(rèn)為酵母菌具有以下幾個(gè)基本特征：個(gè)體一般以單細(xì)胞狀態(tài)存在；多數(shù)以出芽方式繁殖，也有的可進(jìn)行裂殖或產(chǎn)子囊孢子；能發(fā)酵多種糖類；細(xì)胞壁常含有甘露聚糖；喜在含糖較高、酸性的環(huán)境中生長(zhǎng)。

一、常用果酒酵母及其形態(tài)特征

釀酒酵母的細(xì)胞透明，圓形、橢圓形、亞圓形、卵形或長(zhǎng)柱形，偶爾有絲狀細(xì)胞，形態(tài)較大，一般為7μm×12μm，是釀造果酒的主要酵母。貝酵母圓形、芽殖，與釀酒酵母親緣關(guān)系最近，這兩種酵母大約分化了2000萬(wàn)年。貝酵母產(chǎn)揮發(fā)酸低，產(chǎn)蘋果酸、芳醇與乙基酯，適于用溫暖地區(qū)的中性風(fēng)味葡萄等水果釀酒與起泡酒的釀造。奇異酵母也用于葡萄酒釀造，具有較高的蘋果酸降解能力，芽殖，與釀酒酵母親緣關(guān)系近，這兩種酵母在500萬(wàn)～1000萬(wàn)年前分開(kāi)進(jìn)化。擬低溫(小于15℃)發(fā)酵的果酒，以選用貝酵母為宜。

在果酒釀造中，應(yīng)用最廣泛的是釀酒酵母與貝酵母，這些酵母發(fā)酵葡萄糖、果糖、蔗糖與棉子糖，同化葡萄糖、蔗糖、麥芽糖與棉子糖，不利用硝酸鹽和戊糖。發(fā)酵果漿或果汁時(shí)，酵母以無(wú)性繁殖(芽殖)為主。在營(yíng)養(yǎng)匱乏或環(huán)境惡劣的條件下形成子囊孢子。條件適宜時(shí)，孢子萌發(fā)，生長(zhǎng)成新的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞。

二、酵母菌的繁殖

酵母菌的繁殖有無(wú)性繁殖和有性繁殖兩種方式。

1．無(wú)性繁殖

酵母菌的無(wú)性繁殖也有兩種方式，即出芽生殖和分裂生殖。

出芽生殖是酵母菌最普遍的繁殖方式，出芽生殖又叫芽殖。出芽生殖中的“芽”是指在母體上分出的芽體，而不是高等植物上真正的芽(萌發(fā)的芽)的結(jié)構(gòu)。出芽生殖時(shí)，細(xì)胞核游向細(xì)胞壁，接著細(xì)胞在接近細(xì)胞核的一端生出一小突起，并進(jìn)行細(xì)胞核分裂。分裂后一個(gè)子核進(jìn)入小突起內(nèi)，并膨大而成芽體，另一子核留在母細(xì)胞內(nèi)。以后母細(xì)胞與芽體接觸處細(xì)胞壁收縮，使芽體與母細(xì)胞相隔離。成長(zhǎng)的芽體與母細(xì)胞脫離或暫時(shí)連在一起，并可再出新芽。如此連續(xù)進(jìn)行，各芽體可相互連續(xù)而形成假菌絲，這種繁殖方式在酒精發(fā)酵旺盛時(shí)最為常見(jiàn)。

分裂生殖又叫裂殖。通過(guò)細(xì)胞分裂形成兩個(gè)與母體一樣的子體，群體類生物的分裂生殖是群體中每個(gè)細(xì)胞同時(shí)進(jìn)行分裂，進(jìn)一步發(fā)育成和母體相同的新群體。但對(duì)不同的單細(xì)胞生物來(lái)說(shuō)，在生殖過(guò)程中核的分裂方式是有所不同的，可歸納為無(wú)絲分裂和有絲分裂生殖。無(wú)絲分裂又稱直接分裂，是一種最簡(jiǎn)單的細(xì)胞分裂方式。整個(gè)分裂過(guò)程中不經(jīng)歷紡錘絲和染色體的變比，這種方式的分裂在蛙的紅細(xì)胞中可見(jiàn)。有絲分裂的過(guò)程要比無(wú)絲分裂復(fù)雜得多，是多細(xì)胞生物細(xì)胞分裂的主要方式，但一些單細(xì)胞如甲藻、眼蟲、變形蟲等，在分裂生殖時(shí)，也以有絲分裂的方式進(jìn)行。酵母菌進(jìn)行分裂繁殖時(shí)，首先細(xì)胞拉長(zhǎng)，然后中間出現(xiàn)橫隔而形成兩個(gè)子細(xì)胞。繁殖很快時(shí)，兩個(gè)子細(xì)胞尚未離又各生出一個(gè)橫隔，如此連續(xù)進(jìn)行可形成短鏈。

2．有性繁殖

當(dāng)酵母菌所處的環(huán)境不利于其生長(zhǎng)時(shí)(如溫度過(guò)高或過(guò)低、缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等)酵母菌細(xì)胞停止進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)繁殖，而進(jìn)行有性繁殖，產(chǎn)生子囊孢子。在有性繁殖時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞核進(jìn)行減數(shù)分裂，每個(gè)子細(xì)胞核產(chǎn)生新的細(xì)胞壁，而成為子囊孢子。母細(xì)胞的細(xì)胞壁加厚而成為子囊。每個(gè)子囊中有2～4個(gè)子囊孢子。子囊孢子處于休眠狀態(tài)，只有當(dāng)環(huán)境條件有利于其生長(zhǎng)時(shí)，它才結(jié)束休眠。因此，子囊孢子是酵母度過(guò)不良條件的形式(如越冬)，水果果皮、酒渣和發(fā)酵容器上的酵母菌都是以子囊孢子的形式存在的。

三、主要果酒酵母菌種

在果汁和果酒中存在著很多不同的酵母菌種，它們不僅屬于不同的科屬，而且具有不同的形態(tài)特征和生物、化學(xué)特性，其中有的有利于果酒釀造，有的則不利于果酒釀造。進(jìn)行正常的酒精發(fā)酵的主要是釀酒酵母；在酒精發(fā)酵中不起作用或作用很小的統(tǒng)稱為野生酵母。引起果酒腐敗，產(chǎn)生異味和醭膜的多為野生酵母的一些菌株，漢遜酵母、畢赤酵母和圓酵母都會(huì)引起二次發(fā)酵。

自然界中，無(wú)論是在土壤中、植物表面，還是在動(dòng)物的消化道內(nèi)，都存在著大量的天然酵母菌。在自然條件下，酵母菌的傳播主要依靠風(fēng)和昆蟲，特別是果蠅。在葡萄的表面，酵母菌的分布很不均勻：葉片、果梗和幼果等綠色器官上很少，主要附著在成熟葡萄漿果果皮上，而且與灰霉菌的孢子、乳酸菌、醋酸菌一樣，主要在果皮的氣孔周圍。根據(jù)產(chǎn)地、成熟期的天氣狀況、葡萄的衛(wèi)生狀況等不同，每粒葡萄漿果表面的酵母菌細(xì)胞數(shù)量也不相同，但一般為10³～10⁵個(gè)。而在采收并破碎后的葡萄汁中，酵母菌的細(xì)胞數(shù)量通常能達(dá)到10⁶CFU/mL。從葡萄漿果上分離出的酵母菌種類有限，主要是屬于紅酵母屬的、進(jìn)行嚴(yán)格氧化代謝的酵母菌和少量發(fā)酵力弱的種。雖然在葡萄漿果上很難分離到釀酒酵母，但如果在嚴(yán)格的無(wú)菌條件下進(jìn)行自然發(fā)酵，當(dāng)發(fā)酵過(guò)半時(shí)，釀酒酵母卻幾乎能占從葡萄汁中分離出的酵母的一半。這也間接地證明葡萄漿果上釀酒酵母的存在。

自然發(fā)酵條件下，在酒精發(fā)酵過(guò)程中，不同的酵母菌種在不同的階段產(chǎn)生作用，但種群的交替過(guò)程存在著交叉。酒精發(fā)酵的觸發(fā)，主要是尖端酵母(包括檸檬形克勒克酵母、有孢漢遜酵母和發(fā)酵畢赤酵母)活動(dòng)的結(jié)果。在第一罐入罐幾天后，釀酒酵母就占據(jù)了所有的設(shè)備。原料一入罐，釀酒酵母就可占酵母總數(shù)的50%左右。這是由于釀酒酵母的繁殖，其群體數(shù)量變大，發(fā)酵啟動(dòng)越來(lái)越快而造成的。在酒精發(fā)酵的后期(酵母衰減階段)，釀酒酵母群體數(shù)量逐漸下降，但仍能維持在10⁶CFU/mL以上。正常情況下，它們能完成酒精發(fā)酵，一直到發(fā)酵結(jié)束，都不會(huì)出現(xiàn)其他的酵母。相反，在發(fā)酵中止的情況下，致病性酵母就會(huì)活動(dòng)。其中最常見(jiàn)的危害性在發(fā)酵結(jié)束后的幾周內(nèi)，釀酒酵母群體數(shù)量迅速降低到1000 CFU/mL以內(nèi)。但是，在陳釀期間，甚至在裝瓶后，其他種的酵母(致病酵母)也可能活動(dòng)，有些酵母可以氧化酒精，并且產(chǎn)膜，如畢赤酵母。可通過(guò)添滿、密封等方式防止氧化性酵母的活動(dòng)。另一些酵母，主要是酒香酵母和德克酵母可利用酒中微量的糖進(jìn)行厭氧活動(dòng)，在感病葡萄酒中，它們的群體數(shù)量可達(dá)10⁴～10⁵CFU/mL。對(duì)于甜型果酒，一些酵母可在陳釀或裝瓶后進(jìn)行再發(fā)酵，這類酵母主要包括路德類酵母、拜耳結(jié)合酵母以及一些抗酒精和SO₂能力很強(qiáng)的釀酒酵母株系。

四、酵母菌所需的營(yíng)養(yǎng)

酵母菌細(xì)胞的成分中，水占75%，干物質(zhì)為25%。干物質(zhì)的主要成分包括碳水化合物、含氮物質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素。銨離子和多數(shù)氨基酸能作為酵母的氮源；酵母能很好地利用無(wú)機(jī)磷酸鹽，也能利用磷酸酯類；需要鐵、鎂、錳、銅、鈣、鉀、鋅等，鈉有毒性；營(yíng)養(yǎng)缺乏導(dǎo)致發(fā)酵遲緩或不完全，還會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生不希望的產(chǎn)物。當(dāng)基質(zhì)中不再含有酵母菌所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，部分酵母菌自溶形成高級(jí)醇和氨基酸。為加速并完成酒精發(fā)酵，只能使用化學(xué)催化劑，以酒石酸鹽、氯化物或磷酸鹽等形式與銨離子結(jié)合的鹽類、硫胺素加量<0.0006g/L，硫酸銨<0.3g/L。

1．碳水化合物

碳水化合物是生命細(xì)胞結(jié)構(gòu)的主要成分及主要供能物質(zhì)，并且有調(diào)節(jié)細(xì)胞活動(dòng)的重要功能。碳水化合物的生理功能與其攝入食物的碳水化合物種類和在機(jī)體內(nèi)存在的形式有關(guān)。酵母菌只能直接利用葡萄糖和果糖，優(yōu)先利用葡萄糖。蔗糖預(yù)先經(jīng)酵母菌本身分泌的轉(zhuǎn)化酶或果實(shí)中的轉(zhuǎn)化酶分解成葡萄糖和果糖后，才能被酵母菌同化。當(dāng)基質(zhì)中不再含有酵母菌所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)時(shí)，它可以通過(guò)自溶現(xiàn)象利用自身的物質(zhì)而繼續(xù)生存。酵母菌自溶而形成的高級(jí)醇和氨基酸，成為酒精發(fā)酵結(jié)束后乳酸菌的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

酵母菌不含葉綠素，不能像高等植物那樣通過(guò)光合作用合成碳水化合物，而只能同化基質(zhì)中的碳水化合物以獲得所需的能量。酵母菌同化碳水化合物有兩種方式，即在有空氣條件下的呼吸作用和在無(wú)空氣條件下的發(fā)酵作用。在有空氣條件下，酵菌通過(guò)呼吸作用，將糖完全氧化，分解成水和二氧化碳，從而獲得能量。在無(wú)空氣條件下，酵母通過(guò)對(duì)糖的不完全分解，形成乙醇和二氧化碳，從而獲得能量，這一過(guò)程就叫作發(fā)酵。

2．含氮物質(zhì)

氮也是生命所需的重要元素，是蛋白質(zhì)的重要組成部分，與生命體的成長(zhǎng)、代謝息息相關(guān)。含氮物質(zhì)即含有氮元素的物質(zhì)。氮是酵母菌生長(zhǎng)必不可或缺的元素。酵母菌不能直接同化大分子的蛋白質(zhì)，只能利用肽、氨基酸等蛋白質(zhì)水解物，特別是氨基酸，最容易被酵母菌同化。水果一般含有足夠的含氮物質(zhì)，能保證酵母菌正常的生長(zhǎng)和繁殖，如果水果中含氮物質(zhì)不足以保證酵母菌正常的生長(zhǎng)和繁殖，則需要額外添加含氮物質(zhì)，理想的氮源應(yīng)容易并立刻為酵母所利用，并且添加后不會(huì)產(chǎn)生不必要的新陳代謝產(chǎn)物。目前認(rèn)為較好的氮源是銨離子。理論上，幾種銨鹽都可以滿足酵母的氮源需求，但法國(guó)“釀酒法典”和德國(guó)“葡萄酒法規(guī)”只允許使用磷酸氫二銨作為酵母營(yíng)養(yǎng)物，它提供的銨離子可以作為氮源，磷酸根離子可參與葡萄糖和果糖轉(zhuǎn)化為乙醇的反應(yīng)。硫酸銨和氯化銨也可補(bǔ)充氮源，但效果沒(méi)有磷酸氫二銨好。

3．礦物質(zhì)

礦物質(zhì)是生物生長(zhǎng)的必需元素，缺少這類元素生物將不能健康生長(zhǎng)。鉀和磷是酵母菌生長(zhǎng)必不可少的成分；鈣并不是酵母菌的必需元素；而鎂的存在有利于酵母菌的活動(dòng)。一般成熟的漿果中含有足夠的、能滿足酵母菌正常生長(zhǎng)繁殖所需要的礦物質(zhì)，如果水果中礦物質(zhì)不足以保證酵母菌正常的生長(zhǎng)和繁殖，則需要額外添加相應(yīng)的礦物質(zhì)。

4．維生素

維生素又名維他命，是維持生命活動(dòng)必需的一類有機(jī)物質(zhì)，維生素在生命體內(nèi)的含量很少，但不可或缺，酵母缺乏維生素，就會(huì)導(dǎo)致發(fā)酵遲緩。酵母進(jìn)行酒精發(fā)酵時(shí)，如果果汁中缺乏維生素B₅時(shí)可生成較高水平的乙酸和甘油；如果缺乏維生素B₁可導(dǎo)致丙酮酸的過(guò)度積累。

建議發(fā)酵完成后檢查果酒中的剩余含氮量，如果含氮量太高可能被其他微生物所利用，下一次添加量應(yīng)適當(dāng)減少。

5．酶

酵母菌細(xì)胞和其他生活細(xì)胞一樣，含有各種酶，以促進(jìn)酵母菌生活所必需的各種生化反應(yīng)。在多數(shù)情況下，酵母菌能利用葡萄汁中的B族維生素合成所需的各種酶。酵母菌所含有的酶主要有脫氫酶、脫羧酶、轉(zhuǎn)化酶。酵母菌可同化果汁中的維生素PP以構(gòu)成脫氫酶的輔酶。脫氫酶可以使乙醛脫氫生成乙醇。酵母菌可同化果汁中的維生素B₁以構(gòu)成脫羧酶的輔酶。脫羧酶可以使丙酮酸轉(zhuǎn)化為乙醛和二氧化碳。大多數(shù)酵母菌可分泌轉(zhuǎn)化酶，將蔗糖水解為轉(zhuǎn)化糖，但克氏酵母和貝酵母不能分泌轉(zhuǎn)化酶，而只能依靠果汁中的轉(zhuǎn)化酶將蔗糖水解為轉(zhuǎn)化糖。酵母菌還能分泌蛋白酶、氧化酶和還原酶等。

6．生存素

在發(fā)酵過(guò)程中，可以將酵母菌的生長(zhǎng)周期分為三個(gè)階段。繁殖階段：酵母菌迅速出芽繁殖，逐漸使其群體數(shù)量達(dá)10⁷～10⁸CFU/mL。這一階段可持續(xù)2～5天。平衡階段：在這一階段中酵母菌活細(xì)胞群體數(shù)量不增不減，幾乎處于穩(wěn)定狀態(tài)。這一階段可持續(xù)8天左右。衰減階段：酵母菌活細(xì)胞群體數(shù)量逐漸下降，直至10⁵CFU/mL左右。這一階段可持續(xù)幾個(gè)星期。與經(jīng)典的酵母生長(zhǎng)周期比較，這一生長(zhǎng)周期有以下特點(diǎn)：持續(xù)的時(shí)間很長(zhǎng)；酵母菌生長(zhǎng)量有限，最多只能繁殖4～5代；酵母菌生長(zhǎng)的停止并不是由于糖的消耗引起的；生長(zhǎng)周期各階段持續(xù)的時(shí)間差異很大，衰減階段可比繁殖階段長(zhǎng)3～4倍。

發(fā)酵速度與生長(zhǎng)周期密切相關(guān)。發(fā)酵旺盛期出現(xiàn)在酵母的繁殖階段和平衡階段。當(dāng)酵母進(jìn)入衰減階段時(shí)，發(fā)酵速度突然降低，以后酒精發(fā)酵減慢，逐漸出現(xiàn)發(fā)酵停止。酒精發(fā)酵減慢或發(fā)酵停止，不僅與酵母菌群體生長(zhǎng)量不夠有關(guān)，而且與“非繁殖生物質(zhì)”的代謝有關(guān)。在酵母菌的生長(zhǎng)周期中，由于“非繁殖生物質(zhì)”的作用逐漸消失，酒精發(fā)酵速度逐漸降低，并可導(dǎo)致發(fā)酵停止。這里的“非繁殖生物質(zhì)”就是“生存素”。

麥角甾醇和齊墩果酸在嚴(yán)格的厭氧條件下可使酵母群體在兩天后成倍增加，因此被稱為生長(zhǎng)物質(zhì)。但是酒精發(fā)酵并非嚴(yán)格的厭氧條件，因?yàn)樵趯?duì)果實(shí)的機(jī)械處理過(guò)程中，部分氧可溶解在果汁或果醪中。其次，酵母菌在接種果汁或果醪以前，繁殖是在完全好氧條件下進(jìn)行的。只有在“裝罐”結(jié)束以后，酒精發(fā)酵才處于厭氧條件。

在發(fā)酵旺盛期，麥角甾醇和齊墩果酸并不影響酵母菌的數(shù)量和發(fā)酵速度；而在酵母群體衰減期，這兩種物質(zhì)可使活酵母數(shù)量比對(duì)照多13～14倍，而且使酒精發(fā)酵更為徹底，因此，在果酒酒精發(fā)酵條件下，即非完全厭氧條件下，麥角甾醇和齊墩果酸并無(wú)生長(zhǎng)物質(zhì)的作用。因?yàn)樗鼈儾荒艽龠M(jìn)酵母菌的生長(zhǎng)，而是有利于處于衰減階段中的酵母群體的生存，因而推遲酒精發(fā)酵的結(jié)束，使之更為徹底。所以使用“生存素”來(lái)描述麥角甾醇和齊墩果酸更為準(zhǔn)確。