文|林悠君子

编辑|林悠君子

前言

在用传统方法制作起泡酒的过程中，陈酿过程与最终葡萄酒的感官质量密切相关。事实上，正是在起泡酒的陈酿过程中，酵母发生自溶，酵母释放胞内化合物到葡萄酒中，可以显著改变其最终成分。

酵母自溶可以定义为生物聚合物在水解酶的作用下水解，释放细胞质（肽、氨基酸、脂肪酸和核苷酸）和细胞壁（葡聚糖、甘露聚糖蛋白）化合物到葡萄酒中。

那么，在制作起泡酒的过程中，自溶又起到了怎样的作用？它对于起泡酒的制作又有着怎样的影响？

酵母细胞

当糖和其他营养物质被消耗掉时，酵母细胞就会转向它们自己的内部能量储备，由糖原和其他元素组成。一旦这些储备不足以满足细胞持续的能量需求，细胞就会开始退化，并触发自溶。

一些作者试图描述解释酵母自溶过程的机制。该机制的一般特征如下：由于细胞内结构的降解，水解酶被释放到细胞内空间。

最初，这些酶被特定的细胞质*制剂抑**抑制，这些*制剂抑**后来被降解，引发这些酶的蛋白水解激活。然后，通过细胞内大分子的酶降解产生水解产物的积累。当细胞壁孔足够大时，自溶产物被释放到细胞外环境中。

最后，在细胞外环境中，更多的聚合化合物进一步自溶降解为低分子量化合物。区分细胞衰老和死亡引起的自然自溶和诱导的自溶是很有趣的。诱导自溶被广泛应用于不同的工业应用，如酵母提取物或培养基的生产。

工业过程中的自溶可由温度、渗透压、洗涤剂、pH值等几种电感剂引起。而且这个过程通常非常快，大约48-72小时，这取决于所使用的诱导剂。在用传统方法酿造的起泡酒过程中，酵母自溶发生在非常特殊的条件下。

pH值范围为3~3.5，温度一般较低，在10◦C~15◦C之间，乙醇浓度在10%左右，二氧化碳压力较高。这些条件与自溶发生的最佳条件非常不同，并负责过程的长时间。

在遗传学自溶研究中，主要采用两种方法：一是研究酵母细胞壁的分解，通过分析自溶过程中其成分的变化，进行结构和超微结构研究；二是分析自溶过程中释放到介质中的不同产物，跟踪氮化合物、多糖、糖蛋白、核酸、脂质等大分子的变化。

酵母细胞壁是一个复杂的结构，占细胞干重的15-25%。壁面的机械强度主要是由于内层，它由-1、3-葡聚糖和几丁质组成。外层主要由来自细胞表面的糖基化甘露糖蛋白形成，参与细胞-细胞识别事件。

细胞壁是一种多功能的细胞器，其主要功能是保护原生质体。3A闪闪发光的葡萄酒和酵母自溶69，原生质体没有其保护，可以溶解，因为内渗透压比环境压力高。在自溶过程中，细胞壁中的糖蛋白和多糖被水解。

用显微镜和超显微镜研究了细胞壁的裂解过程，也研究了细胞壁自溶后的产物。然而，与细胞壁自溶有关的酶相比，其他自溶酶的研究较少，而且起泡酒中葡萄聚糖酶活性的动力学尚不清楚。

沙彭蒂尔和弗雷西奈提出了酿酒酵母细胞壁裂解的以下机制：在这个过程的早期阶段，葡聚糖酶作用于葡聚糖，释放插入或共价连接到葡聚糖的甘露聚糖蛋白。后来，这些酶将葡聚糖释放到葡萄酒中。甘露糖蛋白和其他聚合化合物最终被蛋白水解酶降解。

对酵母细胞自溶下的显微镜观察表明，虽然葡聚糖酶和蛋白酶降解细胞壁，但细胞壁没有破裂。酵母细胞壁在自溶过程中保持其形状，因此培养基光密度的变化不能与自溶的程度有关，就像细菌一样。

虽然显微镜研究起泡酒的研究更少，但一些研究人员使用不同的显微镜技术观察酵母细胞壁的变化。

葡萄酒的自溶过程

由于葡萄酒中发生的自然自溶是一个持久的过程，模型系统通常被用来研究这一现象，以便在更短的时间内获得结果。

比较了模型葡萄酒和起泡酒在自溶过程中发生的结构和超微结构变化。结构观察表明，发酵过程中的酵母细胞呈细长、卵形，有一个大的液泡，包含许多球形体，主要位于液泡的边缘。

然而，在模型葡萄酒中诱导自溶24小时后，细胞体积要小得多，这是由于诱导自溶过程中细胞质含量的溶解。

对在葡萄酒中陈化了12个月的细胞的观察显示，比从模型葡萄酒中分离出来的细胞存在更多的球形体。

由于球形体可以被认为是自溶过程中的中间体，这些发现表明，在模型葡萄酒酵母中诱导自溶24小时后，自溶程度比葡萄酒老化12个月后更高。

利用不同的扫描显微镜技术对酵母细胞自溶下的超微结构观察，发现细胞壁上的皱纹或褶皱大多是纵向的。

这些皱纹是由于质解，不出现在分离的酵母。低温扫描电子显微镜（LTSEM）显示了空酵母细胞的三维图像，在模型葡萄酒中孵育24小时后由于自溶而失去了大部分细胞质内容物。

70A.J.Mart‘ınez-Rodr’ıguez和E. Pueyo 在模型葡萄酒系统中诱导自溶24小时后的LTSEM图像。

一种酵母细胞的浅表超微结构。断裂的空酵母细胞的图像，它们在自溶过程中失去了大部分的细胞质含量。然而，在自然条件下，自溶的酵母老化12个月后，少量的细胞质含量被溶解。

这说明传统方法所阐述的起泡酒在陈酿过程中的自溶条件并不是最佳的，可能需要几个月或数年的时间才能完成。大多数关于酵母酒在陈酿过程中发生的转化的研究，大多集中在分析酵母酒释放到葡萄酒中的化合物上。

其中，氮化合物3A起泡葡萄酒和酵母自溶71图3A.2已在葡萄酒中保存了12个月的酵母细胞的LTSEM图像。一种酵母细胞的浅表超微结构。b酵母细胞断裂的图像。被认为是酵母蛋白水解活性的最佳标记。

蛋白水解

在与酵母接触的葡萄酒陈酿过程中，蛋白质含量稳步下降，因为蛋白质被水解成较低分子量的化合物。因此，起泡酒的蛋白质含量比基础葡萄酒的蛋白质含量低。多肽和氨基酸通常被认为是在自溶过程中释放到葡萄酒中的主要化合物。

因此，一些作者研究了蛋白酶活性在酵母自溶中的作用及其与发泡能力和其他感觉特性的关系。几种不同类型的蛋白酶与起泡酒自溶过程中的蛋白水解活性有关，而蛋白酶A是参与这一过程的主要酶。

蛋白酶A在葡萄酒pH范围为3-3.5中活性最大。Lurton等人使用肽抑制蛋白酶A，对氮化合物释放获得约80%的抑制，证明了蛋白酶A在酸性培养基中自溶的关键作用。最近，Aleandre等人发现蛋白酶A负责葡萄酒自解过程中60%的氮释放，这表明其他酸性蛋白酶可能也参与了蛋白水解过程。

这已经被其他作者证实，他们发现酵母的自溶主要是由蛋白酶A进行的，但在其他蛋白酶的帮助下。酵母可以在自溶开始前向细胞外介质释放氨基酸。这种释放是细胞对葡萄酒中缺乏营养物质的一种反应，Morfaux和Dupuy首次将其定义为吸收。

与自溶相比，这被描述为发生在前者之前的氨基酸的被动排泄。如果我们对自溶过程中氨基酸浓度的增加进行定量分析，我们观察到这72a.J.Mart‘ınez-Rodr’ıguez和E. Pueyo只有每升几毫克。

对于这一观察结果，人们提出了两种可能的解释：第一，蛋白酶A是一种产生多肽而不是氨基酸的内蛋白酶，第二，释放的氨基酸随后通过脱羧和脱氨反应转化，从而导致最终氨基酸浓度的降低。

肽是自溶的主要产物，虽然它们被用作过程的标记，但它们比氨基酸少，主要是因为可用于分析的分析技术的复杂性。据观察，主要具有疏水性的高分子量肽在该过程的第一步被释放出来。

这些大的肽在自溶后的步骤中被水解，产生较少的较低分子量的疏水肽和游离氨基酸。葡萄酒中总氨基酸的浓度在游离氨基酸浓度之前增加，表明第一个肽被释放，然后它们被水解成氨基酸。

起泡酒中多肽的最终浓度会受到不同变量的影响，如温度、葡萄酒陈酿时间、第二次发酵中使用的酵母菌株等。

通过研究氨基酸组成的起泡酒，研究表明，苏氨酸和丝氨酸存在最高水平，证明肽在起泡酒主要来自酵母自溶，因为这两个氨基酸参与糖苷键之间的蛋白质和细胞壁。

糖分来源

起泡酒中的多糖可以来自葡萄，也可以来自酵母，并存在体质差异。阿拉伯糖是在基础葡萄酒多糖中存在最多的糖，而在起泡酒中，甘露糖在多糖中占多数（43%），其次是葡萄糖（31%）。

在起泡酒中酵母的老化和酵母自溶过程中，酶活性（蛋白酶和葡聚糖酶）导致葡聚糖的分解和细胞壁甘露蛋白的释放。

在葡萄酒糖蛋白中，在发酵和自溶过程中释放的酵母甘露蛋白近年来被特别研究，因为它们能够提高酒石酸的稳定性，以及提高葡萄酒对蛋白质雾霾的稳定性。

此外，甘露糖蛋白与改善起泡酒的泡沫特性有关。不同的作者观察到，在与酵母接触的起泡酒的陈酿过程中，其结构中含有葡萄糖和甘露糖的多糖的浓度增加了三到四倍。

在酵母自溶到葡萄酒的过程中观察到的甘露蛋白和其他多糖数量的差异取决于几个变量，如酵母菌株、温度和老化时间。自溶过程中释放的其他化合物含量较低，如脂质和核酸，但可能在最终葡萄酒的感官特性中发挥重要作用。

脂质可能会影响葡萄酒的风味，因为释放的脂肪酸可以产生低感官阈值的挥发性成分，直接或通过衍生物如酯、酮和醛等衍生物。

我们已经发现，在瓶子与酵母接触后老化后，脂质含量增加，并有定性和定量的变化，这取决于时间的老化。Pueyo等人使用了一种带有光散射探测器的HPLC方法，分析了模型葡萄酒中诱导自溶分析中不同家族的脂类。

他们在5小时后检测到自裂解液中的脂质，并发现这些脂质在前两天下降，与酵母菌活力的最大损失的时期相一致。这种脂质的释放被作者归因于水解酶对细胞壁的作用，以及相应的产物释放到周围的介质中。

在自溶物中，他们检测到三酰基甘油、游离脂肪酸、甾醇酯和甾醇。三酰基甘油和甾醇酯是三种菌株的主要脂类。在核酸的过程中，自溶浓度也被改变。

一般来说，核酸的浓度在衰老过程中下降，而自溶过程中DNA降解的程度取决于所使用的酵母菌株。这可能解释了所报告的结果之间的可变性。

虽然一些作者发现DNA在自解后几乎完全降解，但另一些作者发现DNA没有减少或只有部分降解。根据Hernawan和Fleet，DNA与蛋白质形成复合物的倾向可以保护它免受参与自解的DNAses作用的影响。

RNA在自溶过程中也会被降解，据报道其水解率约为95%。然而，预计在用于精心制作起泡酒的条件下（高乙醇浓度、低温和pH值），RNA的降解率可能会低得多。

RNA水解主要产生2‘-、3’-和5‘-核糖核苷酸。尽管单磷酸核苷酸在食品工业中被公认为风味化合物，但还需要进一步的研究来了解它们对起泡酒感官特性的影响。

最后，在自溶过程中形成或释放几种挥发性化合物（Hidalgo等2004；Molnar等1981），一些感知水平较低。酯是自溶过程中释放的挥发性化合物的主要家族。

不同的作者将起泡酒的质量与酯的浓度联系起来，如己酸异戊酯、乙酸辛酯、乙酸苯乙酯、己酸苯乙酯、亚油酸乙酯和琥珀酸二乙酯。

虽然人们认为二次发酵和发酵陈酿显著改变了起泡酒的芳香特性，但这些化合物对起泡酒感官特性的影响知之甚少，将成为进一步研究的主题。

3A.4.3由于自溶的自然过程性质缓慢，大量的研究旨在加速这一过程。目前有两种方法74A.J.Mart‘ınez-Rodr’ıguez和E. Pueyo可以加速气泡酒生产过程中的自溶过程：添加酵母自溶物，并在陈酿过程中提高温度。

作者观点

在经过后人的实验中，我们发现这两种技术都会导致最终产品的感官缺陷，这通常被描述为烘烤。

最近有人提出，通过联合使用杀手酵母和敏感酵母，应该有可能加速气泡酒生产过程中酵母自溶的发生。

但这一策略对葡萄酒感官特性的影响尚未被研究，那么我们也可以通过使用从工业第二发酵酵母中通过减数分裂获得的自溶菌株，这样有趣的结果是我们没有预料到的。

在之前的工作中，我们建议酵母菌株具有良好的自溶能力将生产质量更好的起泡酒比酵母的自溶能力较低，并建议自溶能力研究当选择酵母起泡酒生产。

参考资料：

《起泡酒——摇曳中的优雅》

《起泡酒的生产技术》