定向“酿造”健康:共选酵母-乳酸菌联盟放大葡萄酒功能因子羟基酪醇

《Food Research International》:Tailoring yeast and bacterial consortia to modulate wine fermentation profiles

【字体: 时间:2026年01月24日 来源:Food Research International 8

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  为突破葡萄酒中生物活性芳香氨基酸衍生物(AADC)含量低、功能证据不足的瓶颈,作者系统筛选5株酿酒酵母、49株非酿酒酵母及10株乳酸菌的酪醇(TyrOH)与羟基酪醇(HT)合成能力,构建多菌顺序共发酵模型。结果证实Z. rouxii CW96与S. cerevisiae Lalvin CLOS协同使HT提高2.5 ppb,且共接种O. oeni可同步完成苹果酸乳酸发酵(MLF)而不升乙酸。研究首次为非Sac酵母-乳酸菌精准联盟提升葡萄酒功能品质提供菌株组合与策略依据。

  
葡萄酒的感官魅力常让人沉醉,但“喝得健康”仍是消费者与产业共同的下一程目标。羟基酪醇(HT)——这一在橄榄中成名的多酚——因其抗氧化、心血管保护及抗菌活性被视为葡萄酒“加分”功能因子。可惜,葡萄汁里HT天然浓度极低(<0.1 ppb),单靠优化工艺难以跃升。于是,一个大胆设想被提出:能否像搭乐高一样,把能合成HT前体酪醇(TyrOH)的酵母与可把TyrOH“羟化”成HT的乳酸菌拼成“功能联盟”,在发酵罐里同步完成酒精发酵(AF)与苹果酸乳酸发酵(MLF)的同时,定向放大HT?然而,非酿酒酵母常被贴上“败坏”标签,乳酸菌又易受乙醇抑制,菌株如何配对、顺序如何设计、风味是否失控,都是悬而未决的难题。
为回答上述问题,西班牙Universitat Rovira i Virgili的Andrea Silva等人在《Food Research International》发表研究,系统筛选5株S. cerevisiae、49株非Sac酵母及10株乳酸菌的TyrOH/HT合成潜力,构建“非Sac+LAB先上、S. cerevisiae接力”的顺序共发酵模型,评价联盟对发酵动力学、菌群存活、基本酒化学及目标功能因子的影响。
关键技术方法
  • 合成葡萄汁5×芳香氨基酸(酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸)富集模型
  • UHPLC-QqQ/MS与UHPLC-HRMS定量TyrOH与HT
  • qPCR与平板活菌计数并行追踪S. cerevisiae、Z. rouxii、O. oeni种群动态
  • Y15酶法监测糖、苹果酸、乳酸、乙酸及乙醇变化
  • 多元统计(Welch t、线性混合效应、Tukey HSD)比较联盟差异
研究结果
3.1 单菌筛选——锁定高产生力军
  • S. cerevisiae Lalvin CLOS与Red Fruit分别产31.3 ppm TyrOH与0.63 ppb HT,显著优于其余3株。
  • 49株非Sac中,Z. rouxii CW96第7天产14 ppm TyrOH与0.1 ppb HT,为最优菌株。
  • 10株LAB在合成汁(SM)中,O. oeni MF6与3P2于第1天将外源1 mM TyrOH转化为9.96–11.14 ppb HT,效率最高。
3.2 混合顺序发酵——联盟表现大考
  • 发酵动力学:含Z. rouxii的联盟糖消耗放缓,AUC显著增大,但所有组合均<18天完成AF;ScCLOS组合整体慢于ScRF。
  • MLF:Zr+Oo;Sc三菌联盟与Oo;Sc两菌联盟14天内完全消耗苹果酸,而AF后补加LAB的 sequential MLF皆停滞(0.2–1.5 g/L残留)。
  • 种群:S. cerevisiae终浓度10–10 CFU/mL;Zr96存活至发酵终点,Zr95中期即<10;Oo在三菌联盟中活菌数>10 CFU/mL维持至中期,优于两菌联盟。
  • 主代谢:含Oo联盟乙酸显著低于单酵母发酵(↓0.2 g/L);Zr95+OoMF6;ScCLOS甘油达9.2 g/L,最高;乙醇降低0.4–0.5%(v/v),无残糖>2 g/L。
3.3 功能因子——HT增幅有限但策略可行
  • 终点TyrOH:ScCLOS联盟中Zr95;ScCLOS与OoMF6;ScCLOS分别提高约20%,达35 ppm。
  • 终点HT:仅Zr96;ScCLOS达2.5 ppb,高于单酵母,但仍远低于LAB单独筛选时的11 ppb;三菌共培养未进一步提升HT,提示TyrOH底物竞争与羟化窗口期是后续优化关键。
结论与讨论
研究首次证实:
  1. Z. rouxii这一“酱油酵母”在葡萄酒环境中可稳定存活并高效合成TyrOH与HT,打破非Sac酵母负面刻板;
  2. O. oeni具备将TyrOH羟化为HT的胞酶潜力,且早期共接种可借助较低乙醇、较高营养环境完成MLF,避免事后补菌易“卡壳”的行业痛点;
  3. 三菌联盟虽未能协同放大HT至橄榄级水平,但“Zr96+ScCLOS”组合已把HT提升约4倍,为后续菌株代谢工程或羟化酶异源表达提供可验证平台;
  4. 联盟显著降低挥发酸、提高甘油,兼顾口感与安全性,展示功能导向的微生物组设计在葡萄酒产业中的可操作路径。
作者指出,未来需解析TyrOH羟化酶基因、优化接种比例与时机,并在真实葡萄汁与不同品种中验证,以真正实现“一杯红酒,双重健康”。
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