A. 影響乳酸菌在葡萄酒中生存與生長的因素有哪些
影響葡萄酒中乳酸菌作用的因素：
pH：對於所有的乳酸菌來說,pH是影響其生長和代謝終產物種類和濃度的最重要因子。最適細菌生長的pH為4.2～4.5,pH低於4.5時Leuc.oenos和Lact.plantarum的葡萄糖和果糖代謝被抑制,此時乳酸菌對蘋果酸的利用率最大。pH3～4,MLF發酵開始,pH越高,開始越快。最適自然MLF的pH范圍在3.6～3.9,但pH低於2.9時,則不能正常進行MLF。球菌在pH較低時會發酵糖,pH升高才會利用蘋果酸,但桿菌在pH3就開始分解糖分。
溫度：乳酸菌生長的最佳溫度是25℃,20～25℃為其利用蘋果酸的最適溫度,在該溫度范圍內,發酵速度最快。但也有人認為乳酸菌細胞降解蘋果酸的最佳溫度是30～35℃。溫度低於20℃,在14～20℃范圍內,MLF隨溫度升高而發生得越快,但結束得也越早。低於10℃,乳酸菌的生長和MLF的進行就會受到抑制。
酒精濃度：從葡萄酒中分離出的乳酸菌由於主要在葡萄酒中生長繁殖,所以具有一定的抗酒精能力。一般當酒精濃度超過6%(v/v)時,乳酸菌的生長繁殖就會受到抑制,但5%～12%的乙醇濃度並不能抑制大多數乳酸菌進行MLF的活力。葡萄酒的酒精濃度越高,MLF的誘導期也就越長。有相關研究發現,在13.48%酒精度的葡萄酒中,MLF終點時Lact.plantrumC3、Leuc.mesenteroidesC7、Leuc.oenos6和Leuc.sp42均無存活,且Leuc.spp較Lact.spp對酒精更敏感。有些乳桿菌對酒精忍耐力很強,能在18%～20%的濃醇酒中生長繁殖,引起乳酸混濁或酸敗。
二氧化硫：細菌對SO2非常敏感。一般情況下,總二氧化硫在100mg/L以上,或結合二氧化50mg/L以上,或游離二氧化硫在10mg/L以上,就可抑制葡萄醪中乳酸菌繁殖[12]。如果每1L含SO2超過90～120mg的葡萄酒,且pH較低,則進行MLF的乳酸菌難以生存。Carbo等[13]研究發現在28.8mg/L游離SO2存在下,Lact.plantarumC3和Leuc.mesenteroidesC7產酸量最高,且後者較前者對二氧化硫的敏感程度更強一些。有些乳酸菌對SO2極端敏感,有人在研究引起葡萄酒後發酵的Lact.kunkeei時發現含高於0.1mg/LSO2的介質即可抑制其生長,比低溫(5或10℃)和低pH(pH3.5)的抑製作用更為明顯。
葡萄酒中的酵母：酵母對乳酸菌的生長具有雙重作用。在葡萄酒的酒精發酵期間,由酵母作用於含硫氨基酸和無機鹽SO42-而產生SO2,Succharomycesbayanus的菌株尤其可能產生大量的SO2[達4×10-5(40ppm)],而抑制了MLF。國外已有人在某些酵母菌中發現並分離出抗細菌的微生物蛋白和多肽,它們具有抗Lact.brevis、Pedioccusdamnosus、Lenc.oenos和Bacillus等菌種的活性。有研究用不同的葡萄酒酵母菌株抑制乳酸菌,以限制酒中的MLF,其研究結果表明,用S.bayanus12233菌株在僅有40mg/LSO2的情況下就能有效抑制一種義大利白葡萄酒中乳酸菌的生長。還發現由Saccharomycescerevisiac的一些耐低溫菌株發酵的白葡萄酒較由常用菌株發酵的葡萄酒具有更強的抗MLF性能,在接種Leuc.oenos或Lact.plantarum的葡萄酒中,總SO2濃度為51～65mg/L就可使之在2個月內維持生物穩定性。另一方面,酵母菌對乳酸菌還有促進作用。Gonzalez等。
研究發現S.cerevisiae和Leuc.oenos一起組合發酵可產生高酸度葡萄酒(總酸度達9.21g/L);而用S.heterogenicus、Leuc.oenes和Lact.plantarum組合進行酒精與蘋果酸—乳酸發酵,可獲得最佳的蘋果酸殘留量;研究認為由S.cerevisiae自溶後釋放出的多糖類物質和蛋白質可促進Leuc.oenos的生長,這表明在酒精發酵終點L.oenos至少能部分利用存在於葡萄酒中的源自酵母的大分子營養物質。
葡萄酒中的碳水化合物：MLF並沒有提供碳原子用於乳酸菌合成新細胞物質,乳酸菌的生長代謝還需葡萄酒中的糖類物質。葡萄酒中主要的糖源是葡萄糖和果糖,二者都可被葡萄酒中的乳酸菌所利用,但是Leuc.oenos的某些菌株只發酵果糖而對葡萄糖的發酵很弱或不發酵。另外在葡萄酒中還存在核糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖和半乳糖等,在對6種Leuc.oenos菌株之間的比較表明,並不是所有的糖都用於乳酸菌的生長。但可以說明的是,乳酸菌的生長和葡萄酒中MLF的發生主要依賴於果糖和葡萄糖的存在。
葡萄酒中的游離脂肪酸：研究發現游離脂肪酸C10∶0和C12∶0對乳酸菌進行MLF具有較強的抑製作用,加入10mg/L該脂肪酸可使葡萄酒在12個月內不會出現MLF。
其他因素：如葡萄酒中的營養條件、是否通氣、是否有殘留殺蟲劑等均會影響乳酸菌的生長及對葡萄酒的作用。
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B. 影響乳酸菌在葡萄酒中生存與生長的因素有哪些
pH：對於所有的乳酸菌來說,pH是影響其生長和代謝終產物種類和濃度的最重要因子。最適細菌生長的pH為4.2～4.5,pH低於4.5時Leuc.oenos和Lact.plantarum的葡萄糖和果糖代謝被抑制,此時乳酸菌對蘋果酸的利用率最大。pH3～4,MLF發酵開始,pH越高,開始越快。最適自然MLF的pH范圍在3.6～3.9,但pH低於2.9時,則不能正常進行MLF。球菌在pH較低時會發酵糖,pH升高才會利用蘋果酸,但桿菌在pH3就開始分解糖分。
溫度：乳酸菌生長的最佳溫度是25℃,20～25℃為其利用蘋果酸的最適溫度,在該溫度范圍內,發酵速度最快。但也有人認為乳酸菌細胞降解蘋果酸的最佳溫度是30～35℃。溫度低於20℃,在14～20℃范圍內,MLF隨溫度升高而發生得越快,但結束得也越早。低於10℃,乳酸菌的生長和MLF的進行就會受到抑制。
酒精濃度：從葡萄酒中分離出的乳酸菌由於主要在葡萄酒中生長繁殖,所以具有一定的抗酒精能力。一般當酒精濃度超過6%(v/v)時,乳酸菌的生長繁殖就會受到抑制,但5%～12%的乙醇濃度並不能抑制大多數乳酸菌進行MLF的活力。葡萄酒的酒精濃度越高,MLF的誘導期也就越長。有相關研究發現,在13.48%酒精度的葡萄酒中,MLF終點時Lact.plantrumC3、Leuc.mesenteroidesC7、Leuc.oenos6和Leuc.sp42均無存活,且Leuc.spp較Lact.spp對酒精更敏感。有些乳桿菌對酒精忍耐力很強,能在18%～20%的濃醇酒中生長繁殖,引起乳酸混濁或酸敗。
二氧化硫：細菌對SO2非常敏感。一般情況下,總二氧化硫在100mg/L以上,或結合二氧化50mg/L以上,或游離二氧化硫在10mg/L以上,就可抑制葡萄醪中乳酸菌繁殖[12]。如果每1L含SO2超過90～120mg的葡萄酒,且pH較低,則進行MLF的乳酸菌難以生存。Carbo等[13]研究發現在28.8mg/L游離SO2存在下,Lact.plantarumC3和Leuc.mesenteroidesC7產酸量最高,且後者較前者對二氧化硫的敏感程度更強一些。有些乳酸菌對SO2極端敏感,有人在研究引起葡萄酒後發酵的Lact.kunkeei時發現含高於0.1mg/LSO2的介質即可抑制其生長,比低溫(5或10℃)和低pH(pH3.5)的抑製作用更為明顯。
葡萄酒中的酵母：酵母對乳酸菌的生長具有雙重作用。在葡萄酒的酒精發酵期間,由酵母作用於含硫氨基酸和無機鹽SO42-而產生SO2,Succharomycesbayanus的菌株尤其可能產生大量的SO2[達4×10-5(40ppm)],而抑制了MLF。國外已有人在某些酵母菌中發現並分離出抗細菌的微生物蛋白和多肽,它們具有抗Lact.brevis、Pedioccusdamnosus、Lenc.oenos和Bacillus等菌種的活性。有研究用不同的葡萄酒酵母菌株抑制乳酸菌,以限制酒中的MLF,其研究結果表明,用S.bayanus12233菌株在僅有40mg/LSO2的情況下就能有效抑制一種義大利白葡萄酒中乳酸菌的生長。還發現由Saccharomycescerevisiac的一些耐低溫菌株發酵的白葡萄酒較由常用菌株發酵的葡萄酒具有更強的抗MLF性能,在接種Leuc.oenos或Lact.plantarum的葡萄酒中,總SO2濃度為51～65mg/L就可使之在2個月內維持生物穩定性。另一方面,酵母菌對乳酸菌還有促進作用。Gonzalez等。
葡萄酒中的碳水化合物：MLF並沒有提供碳原子用於乳酸菌合成新細胞物質,乳酸菌的生長代謝還需葡萄酒中的糖類物質。葡萄酒中主要的糖源是葡萄糖和果糖,二者都可被葡萄酒中的乳酸菌所利用,但是Leuc.oenos的某些菌株只發酵果糖而對葡萄糖的發酵很弱或不發酵。另外在葡萄酒中還存在核糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖和半乳糖等,在對6種Leuc.oenos菌株之間的比較表明,並不是所有的糖都用於乳酸菌的生長。但可以說明的是,乳酸菌的生長和葡萄酒中MLF的發生主要依賴於果糖和葡萄糖的存在。
葡萄酒中的游離脂肪酸：研究發現游離脂肪酸C10∶0和C12∶0對乳酸菌進行MLF具有較強的抑製作用,加入10mg/L該脂肪酸可使葡萄酒在12個月內不會出現MLF。
其他因素：如葡萄酒中的營養條件、是否通氣、是否有殘留殺蟲劑等均會影響乳酸菌的生長及對葡萄酒的作用。