葡萄酒与醋酸菌梁曼发酵工程2011050783摘要：葡萄酒是一种成分复杂的胶体溶液，从葡萄汁酿成葡萄酒以后，不管是在酒厂的贮藏阶段，还是装瓶以后，它总是在一刻不停地变化着。
由于各种微生物在葡萄酒中的生长繁殖，使得葡萄酒失去了原有的风味，这种现象称为葡萄酒的病害。
在酿酒学领域，醋酸菌几乎不受关注，可能是因为醋酸菌是严格好氧菌，因此人们认为该类菌在葡萄酒中不能生存，除了葡萄酒表面能够永久的与空气接触。
醋酸菌是葡萄酒酿造中的大敌。
凡是有酒花生长之处，就有醋酸菌在一起繁殖；一旦条件具备，会迅速把酒精氧化变成醋酸，使葡萄酒产生醋酸气味，有刺舌感，严重破坏酒质。
在发酵过程中，可通过合理措施来防治醋酸菌的污染。
关键词：醋酸菌；醋酸菌污染；防治措施1葡萄和葡萄酒相关的醋酸菌1.1醋酸菌的分类醋酸菌是能够将酒精氧化成醋酸的一类微生物的总称。
醋酸菌是多种形态，细胞椭圆到杆状，0.5-0.8×0.9-4.2微米。
单个，成对或成链，不形成孢子。
革兰氏染色阴性。
醋酸菌是专性好氧菌。
有的醋酸菌不会运动，也有具极生或周生鞭毛的运动型。
醋酸菌被分为醋杆菌属（Acetobacter）、酸单胞菌属(Acidomonas)、葡糖醋杆菌（Gluconobacter）、葡糖酸醋酸杆菌（Gluconacetobacter）( Ruiz et al., 2000)。
其中关于各属醋酸菌间的不同（表1），主要区别是葡糖杆菌不能将乙醇最终氧化生成CO2和H2O，而其他属均可。
1.2与葡萄和葡萄酒相关的醋酸菌与葡萄和葡萄酒相关的醋酸菌一般有下列几种：氧化葡糖杆菌、纹膜醋杆菌、巴士醋杆菌、Gluconacetobacter liquefaciens（原来一直被认作是液化醋杆菌）、Gluconacetobacter hansenii（以前一直被认作汉生醋杆菌）。
在未损坏葡萄上发现的醋酸菌主要是氧化葡糖杆菌，菌体数量一般为102-105cells/mL( Du Toit and Lambrechts, 2002)。
人们认为氧化葡糖杆菌低耐酒精能力，所以在酒精发酵过程中很快就死了，在酒中分离得到其细胞数量为104cells/mL(Drysdale and Fleet, 1985)。
一般在酒精发酵结束后其细胞数目会减少，为0-102cells/mL( Du Toit and Lambrechts, 2002)。
腐烂或感染灰霉菌的葡萄上醋酸菌数量会大幅度增加，细胞数目由每毫升很少到106cells/mL(Barbe et al., 2001)。
葡萄刚污染醋酸菌时，醋杆菌属为优势菌。
可能是由于受损葡萄污染了的野生酵母产生的酒精的原因，醋杆菌属能够优先利用酒精作为碳源。
当压榨完的葡萄带皮在较低温度下放置几天，冷浸渍用来在酒精发酵开始前浸提更多色素(Ribéreau-Gayon et al., 2000)。
在这段时期内，发酵液的微生物学状态会发生变化，尽管会添加SO2来防止危害酵母菌和细菌的生长。
在该过程中，发酵液的pH也会影响醋酸菌的数量：较高pH，细菌数量增加，在这种状况下，较少SO2会产生抗菌作用，而是在较低pH下（pH＜3.5）保持最初的浓度(Du Toit and Lambrechts, 2002)。
由于对酒精耐受力和把酒精作为碳源和能源的偏好的不同，多种醋杆菌经常从葡萄酒中分离得来，而葡糖杆菌常从葡萄汁中分离得到。
氧化葡糖杆菌是葡萄与葡萄汁的混合液中主要的菌种。
汉生醋杆菌和液化醋杆菌最近被重新指定为汉生氧化葡糖杆菌和液化氧化葡糖杆菌，很少能从葡萄酒酿造过程中分离(Yamada et al.,1998)。
经常能从葡萄酒中分离出来的两种醋酸菌是纹膜醋杆菌和巴氏醋杆菌。
近期，一种新的醋酸菌:A.oeni 从葡萄牙Dao地区的败坏的瓶装红酒中分离得到(Silva et al.,2006)。
近来从自发发酵的奥地利葡萄酒中分离出Acetobacter tropicalis(热带醋酸菌)，其后就是醋酸发酵(Silhavy and Mandl,2006)，然而很明显，过去它常常从椰子肉中分离提取（Bartowsky and Henschke,2008）。
表1.葡萄酒相关醋酸菌属间的不同醋杆菌葡糖酸醋酸杆菌葡糖杆菌运动性和鞭毛周毛的或无运动性周毛的或无运动性极毛或无运动性氧化乙醇为乙酸＋＋＋氧化乙酸为CO2和H2O ＋＋－氧化乳酸为CO2和H2O ＋＋或－－＋＋＋在含0.35％乙酸的培养基上生长在30％葡萄糖上的生长－＋或－－或弱＋甘油的生酮作用＋或－＋或－＋不同物质的酸生成甘油＋或－＋＋D-甘露醇＋或－＋或－＋棉籽糖－－－棕色可溶色素的生成－变量变量泛醌类型Q-9 Q-10 Q-10注：“＋”代表阳性，“－”代表阴性；“变量”代表11-89％的菌属为阳性2.葡萄酒醋酸菌病害的产生葡萄酒是一种成分复杂的胶体溶液，从葡萄汁酿成葡萄酒以后，不管是在酒厂的贮藏阶段，还是装瓶以后，它总是在一刻不停地变化着。
由于各种微生物在葡萄酒中的生长繁殖，使得葡萄酒失去了原有的风味，这种现象称为葡萄酒的病害。
酿酒过程中，醋酸菌可在几个阶段给葡萄酒品质带来不良影响，包括：葡萄园中葡萄的成熟，葡萄汁压榨，酒精发酵，MLF（苹果酸-乳酸发酵），葡萄酒的成熟和灌装（Bartowsky and Henschke，2008）。
2.1葡萄和葡萄汁的醋酸菌污染葡萄酒酿造过程中醋酸菌的一个重要来源就是葡萄，尤其是那些受伤的或感染真菌的（灰霉菌）葡萄原料。
在成熟良好的葡萄表面上，醋酸菌数量很小（102-103cell/mL），主要是氧化葡糖杆菌（102-105cells/mL），一般在酒精发酵结束后其细胞数目会降低到0-102cells/mL（Du Toit and Lambrechts, 2002），纹膜醋杆菌较少（Joyeux et al.1984）。
腐烂或感染灰霉菌的葡萄上醋酸菌数量会大幅度增加，细胞数目由每毫升很少到106cells/mL(Barbe et al., 2001)。
发现，醋酸菌的密度常常与葡萄感染程度相关。
从收获季节开始采摘的葡萄提取的新鲜葡萄汁平均含有102cells/mL的醋酸菌。
早期采摘的感染灰霉葡萄孢子的葡萄中醋酸菌浓度略微高些，采摘期末采摘的感染灰霉葡萄孢子葡萄中醋酸菌量会增高到104-106cells/mL（Joyeux et al.1984）。
葡萄刚污染醋酸菌时，醋杆菌属为优势菌。
可能是由于受损葡萄污染了的野生酵母产生的酒精的原因。
醋杆菌属优先利用酒精作为碳源。
这可能也能解释它们能作为优势菌存活在发酵阶段和葡萄酒中(Du Toit and Lambrechts, 2002)。
很多因素影响AAB的繁殖，如：葡萄种类，地区和季节。
根据采收和葡萄汁运送条件，这些因素可以促进或者阻止AAB的生长或存活。
例如，在机器采收和果汁运送过程中，如果避免了氧气溶解，并且使用了有效剂量的SO2，那么醋酸菌生长和产醋酸的潜在能力对醋酸菌污染变得很重要。
葡萄汁和葡萄酒并不是有益于细菌生长的环境。
尽管葡萄汁是富含有机营养的菌种生长培养基，但高浓度的己糖（葡萄糖和果糖，高达200-250g/L），高酸（pH 2.9-3.7；TA 2-10g/L酒石酸）和亚硫酸盐（0-100mg/L）为AAB提供一个高度选择性的生长环境，主要限制葡糖杆菌属，尤其是氧化葡萄糖杆菌的生长（Bartowsky and Henschke，2008）。
在发酵液制备过程中，如果没有酵母菌存在，那么AAB的量会增加，通过生成醋酸来败坏葡萄汁(Du Toit and Lambrechts, 2002)。
2.2葡萄酒发酵过程中的醋酸菌污染一般来说，醋酸菌在发酵过程中水平及种类都会发生很大变化，酒精发酵过程中AAB的总数会降低，AF结束时其数量低于102cells/mL(Du Toit and Lambrechts, 2002)。
主要原因是由于发酵过程中葡萄酒中各种物化条件的变化及其他微生物的影响。
醋酸菌是需氧微生物，因此，酒精发酵过程中生成的CO2会抑制醋酸菌在发酵液中的生长。
据试验得纹膜醋杆菌不能单独存活于葡萄汁中，但是可以在有酿酒酵母存在的情况下生长。
这可能是因为纹膜醋杆菌以糖作为唯一碳源生长的能力比较弱，也可能是酵母菌生成的酒精能刺激纹膜醋杆菌生长(Du Toit and Pretorius, 2000)。
醋酸菌在酒精发酵过程中的生长好像也与发酵液pH有关。
在南非红葡萄酒发酵过程中发现，发酵液pH较低（pH＜3.5）情况下，醋酸菌数量会由最初的105cells/mL减少到酒精发酵结束后的102cells/mL。
在较高pH（pH3.75）的发酵过程中,醋酸菌数量减少量只是10cells/mL，在另一pH(pH3.71)条件下，细胞数目实际上会从发酵开始到结束一直增加(Du Toit and Lambrechts, 2002)。
众所周知酒精在较低pH条件下对醋酸菌毒性更大，这可能能够解释上述影响。
关于发酵过程中不同温度对醋酸菌生长的影响也没被很详细的研究。
在正常红酒发酵过程中温度的不同（20-35℃）似乎对醋酸菌数量影响不大。
在发酵初期，较高温度（30℃）下SO2对醋酸菌数量的影响较较低温度下（15和22℃）明显(Du Toit and Lambrechts, 2002)。
醋酸菌在酒精发酵过程中的生长可能与发酵初期发酵液中细菌和酵母菌数量有关。
Watanabe和Iino (1984)发现只接种酿酒酵母的发酵液中，在酒精发酵结束后发酵液中只有0.54 g/L醋酸。
当发酵液中酿酒酵母和醋杆菌属数量相同时，醋酸的量会升高到4.56g/L。
酒精发酵开始前，醋酸菌最初的量可能也决定发酵过程中存活的细胞数。
可能酒的种类也会影响酿造过程中醋酸菌种类和水平的变化（表2，表3）(Joyeux et al.,1984)。
表2 波尔多白葡萄酒酿造过程中醋酸菌的变化发酵阶段醋酸菌数量（cell/ml）(×103) 微生物（％）葡萄汁2000 氧化葡糖杆菌（80％）巴士醋杆菌（20％）5天80 氧化葡糖杆菌（70％）巴士醋杆菌（30％）12天100 巴士醋杆菌（50％）纹膜醋杆菌（50％）20天0.6 巴士醋杆菌（50％）纹膜醋杆菌（50％）表3 红葡萄酒酿造过程中醋酸菌变化发酵阶段醋酸菌数量（cell/ml）(×103) 微生物（％）葡萄汁16 氧化葡糖杆菌（100％）3天 3 氧化葡糖杆菌（75％）巴士醋杆菌（25％）7天0.1 氧化葡糖杆菌（55％）巴士醋杆菌（45％）10天分离前0.02 氧化葡糖杆菌（30％）分离后30 巴士醋杆菌（70％）基本上，酒精发酵过程中环境的变化会减少AAB的种类及存活率。