潘思弋,徐佳敏,張惠玲,楊偉明,田曉菊*

1(寧夏大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院,寧夏食品微生物應(yīng)用技術(shù)與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,寧夏 銀川,750021) 2(寧夏食品檢測(cè)研究院國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(枸杞及葡萄酒質(zhì)量安全),寧夏 銀川,750001) 3(寧夏塞尚乳業(yè)有限公司,寧夏 銀川,750021)4(寧夏志輝源石葡萄酒莊有限公司,寧夏 銀川,750021)

生物胺(biogenic amines),是一類具有非揮發(fā)性的含氮低分子生物活性物質(zhì)[1],前體化合物在氨基酸脫羧酶的作用下進(jìn)行脫羧反應(yīng)以及通過酮和醛的還原胺化而生成[2]。REDRUELLO等[3]研究發(fā)現(xiàn)在人體中,適量的生物胺可作為激素或神經(jīng)遞質(zhì)起著重要的生理作用。相反,在其過量的情況下會(huì)導(dǎo)致心臟、神經(jīng)系統(tǒng)等產(chǎn)生不同程度的毒理學(xué)損傷。研究表明,一定濃度的酒精(<10%vol)可以提高氨基酸脫羧酶的活性,但酒精又會(huì)抑制胺類氧化酶的活性從而導(dǎo)致生物胺過度積累,所以對(duì)葡萄酒類產(chǎn)品中生物胺的限量標(biāo)準(zhǔn)理應(yīng)比普通食品更加嚴(yán)格[4]。因此,控制葡萄酒中生物胺含量是非常必要的。

葡萄酒中的生物胺主要來自葡萄果實(shí)和釀造過程。葡萄果實(shí)中生物胺的種類和含量受氣候、品種及成熟度等因素的影響[5]。在葡萄酒釀造過程中,酒精發(fā)酵(alcohol fermentation,AF)和蘋果酸-乳酸發(fā)酵(malolactic fermentation,MLF)均會(huì)導(dǎo)致腐胺、酪胺、尸胺等生物胺的形成[6]。在酒精發(fā)酵階段釀酒酵母的代謝會(huì)生成少量的生物胺,而MLF階段乳酸菌的代謝是葡萄酒中生物胺形成的主要原因[7]。HAN等[8]對(duì)葡萄酒全部發(fā)酵階段中產(chǎn)生的生物胺含量進(jìn)行了測(cè)定,發(fā)現(xiàn)葡萄酒從開始發(fā)酵到酒精發(fā)酵結(jié)束后尸胺、組胺、酪胺幾乎檢測(cè)不到,但在MLF階段這幾種生物胺的含量均明顯增加。生物胺在葡萄酒中一經(jīng)產(chǎn)生就無法將其徹底消除,甚至在高溫條件下也無法將其完全破壞。因此,篩選優(yōu)良的MLF啟動(dòng)菌株是減少葡萄酒中生物胺含量的有效方法,通過接種無氨基酸脫羧酶活性的乳酸菌,可以控制自然菌的生長(zhǎng)或降解由自然菌產(chǎn)生的生物胺[9]。故選用合適的釀酒乳酸菌可以降低葡萄酒中生物胺的含量,對(duì)葡萄酒的品質(zhì)保證具有重要意義。

本文將實(shí)驗(yàn)室前期篩選得到的一株LactobacillusplantarumNXU-Q12[10]應(yīng)用于葡萄酒的MLF,測(cè)定蘋果酸降解能力以及是否降解酒石酸、檸檬酸、甘油,以評(píng)價(jià)該菌株的MLF特性;測(cè)定葡萄酒MLF前后該菌株的菌落數(shù)變化評(píng)價(jià)該菌株在葡萄酒中的適應(yīng)性;分別采用高效液相色譜法、頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(head space-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometer,HS-SPME-GC-MS)和電子鼻測(cè)定葡萄酒中該菌株的生物胺降解率及經(jīng)該菌株MLF后葡萄酒中的香氣成分,評(píng)估L.plantarumNXU-Q12的應(yīng)用價(jià)值,為乳酸菌在葡萄酒MLF過程中的應(yīng)用提供理論依據(jù),并為葡萄酒的質(zhì)量安全控制提供解決途徑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 菌株

本課題組分離鑒定的降解生物胺乳酸菌L.plantarumNXU-Q12(CGMCC No.23704)。

L.plantarumNXU-Q12的酸耐受性和乙醇耐受性已做過試驗(yàn),詳見徐佳敏等[10]的論文。

1.1.2 原料

赤霞珠葡萄,2021年10月于寧夏賀蘭山產(chǎn)區(qū)志輝源石葡萄酒莊采摘,糖含量(以葡萄糖計(jì))為(216.41±8.23) g/L,總酸含量(以酒石酸計(jì))為(4.3±0.20) g/L,pH值為3.89±0.01,總質(zhì)量約為5 kg。

馬瑟蘭葡萄,2021年10月于寧夏賀蘭山產(chǎn)區(qū)志輝源石葡萄酒莊采摘,糖含量(以葡萄糖計(jì))為(185.4±4.75) g/L,總酸含量(以酒石酸計(jì))為(5.12±0.82) g/L,pH值為3.62±0.02,總質(zhì)量約為5 kg。

1.1.3 試劑

NaOH、Na2CO3、NH3·H2O、CH3COCH3(均為分析純),天津大茂化學(xué)試劑廠;生物胺(色胺、組胺、腐胺等)、丹磺酰氯,美國(guó)Sigma公司;商業(yè)酵母菌XR、商業(yè)乳酸菌Oenococcusoeni,法國(guó)諾盟公司;L-蘋果酸試劑盒、甘油試劑盒,西班牙BioSystems公司。

1.1.4 培養(yǎng)基

MRS培養(yǎng)基(g/L):蛋白胨10,牛肉浸膏8,酵母浸粉4,葡萄糖20,磷酸氫二鉀2,MgSO4·7H2O 0.2,CH3COONa 5,(NH4)2HC6H5O72,Tween 80 1,MnSO4·H2O 0.04,pH值調(diào)至5.5。

蘋果酸降解培養(yǎng)基(g/L):蘋果酸3,硫酸錳0.05,半胱氨酸鹽0.5,酵母浸粉5,蛋白胨5,MgSO4·7H2O 0.2。

模擬葡萄酒環(huán)境培養(yǎng)基(g/L)[11]:無水乙醇100 mL,葡萄汁2,酒石酸3,檸檬酸0.5,葡萄糖2,果糖2,甘油5,乙酸鈉0.28,硫酸鎂0.13,硫酸錳0.03,FeSO4·7H2O 0.04,氯化鈣0.1,磷酸氫鉀0.6,硫酸銨1。110 ℃滅菌10 min,待該培養(yǎng)基溫度降至室溫時(shí)添加無水乙醇。

1.2 儀器與設(shè)備

W-CJ-2FD超凈工作臺(tái),蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司;YXQ-LS-50SII立式壓力蒸汽滅菌器、BSD-150生化培養(yǎng)箱,上海博訊實(shí)業(yè)有限公司;Y15葡萄酒全自動(dòng)分析儀,Biosystems公司;8860-5977B頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、1260高效液相色譜,美國(guó)Agilent公司;PEN 3.0電子鼻,德國(guó)Airsense公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1L.plantarumNXU-Q12生長(zhǎng)特性及生物胺降解能力的測(cè)定

1.3.1.1L.plantarumNXU-Q12分解酒石酸、檸檬酸、甘油和蘋果酸的測(cè)定

將L.plantarumNXU-Q12于37 ℃下活化培養(yǎng)48 h,初始菌濃度調(diào)整為1×107CFU/mL,接種于蘋果酸降解培養(yǎng)基中25 ℃培養(yǎng)48 h。48 h后將培養(yǎng)液于4 ℃,8 000 r/min離心5 min,取上清液,參照楊江威[12]的方法測(cè)定酒石酸、檸檬酸含量,采用甘油試劑盒測(cè)定甘油含量;采用蘋果酸試劑盒測(cè)定蘋果酸的含量。

1.3.1.2L.plantarumNXU-Q12 SO2耐受性及其降解生物胺能力的測(cè)定

將L.plantarumNXU-Q12于含有精胺、色胺、腐胺、尸胺、酪胺、組胺(質(zhì)量濃度均為1 mg/mL)的MRS液體培養(yǎng)基中活化,以2%接種量分別接種至SO2含量為20、40、60、80 mg/L的上述MRS液體培養(yǎng)基中,37 ℃靜置培養(yǎng)48 h,在600 nm波長(zhǎng)下測(cè)定OD值,判斷SO2對(duì)L.plantarumNXU-Q12生長(zhǎng)的影響。

采用高效液相法,參照徐佳敏等[10]的方法測(cè)定生物胺的含量并計(jì)算生物胺降解率。

1.3.1.3L.plantarumNXU-Q12溫度耐受性及降解生物胺能力的測(cè)定

將L.plantarumNXU-Q12于MRS液體培養(yǎng)基中活化,以2%接種量接種至含精胺、色胺、腐胺、尸胺、酪胺、組胺(質(zhì)量濃度均為1 mg/mL)的MRS液體培養(yǎng)基中,分別于18、22、26、30 ℃條件下靜置培養(yǎng)48 h,在600 nm波長(zhǎng)下測(cè)定OD值,判斷溫度對(duì)L.plantarumNXU-Q12生長(zhǎng)的影響。5 500 r/min離心10 min,取上清液過0.22 μm微孔濾膜過濾,生物胺降解率的測(cè)定參照1.3.1.2節(jié)。

1.3.2L.plantarumNXU-Q12在葡萄酒釀造中的應(yīng)用

1.3.2.1 種子液的制備

將L.plantarumNXU-Q12于MRS液體培養(yǎng)基中37 ℃活化24 h,測(cè)定菌濃度達(dá)到1×107CFU/mL,作為種子液。

1.3.2.2 干紅葡萄酒的釀造工藝及操作要點(diǎn)

釀造工藝如下:

葡萄→除梗、破碎→低溫浸漬→酒精發(fā)酵→MLF→發(fā)酵結(jié)束→過濾→葡萄酒→品質(zhì)分析

操作要點(diǎn):

a)除梗破碎:原料(赤霞珠、馬瑟蘭)采摘后,進(jìn)行輕度破碎,均勻添加20 mg/L果膠酶、40 mg/L SO2。

b)低溫浸漬:低溫4 ℃浸漬24 h[13],利用固體二氧化碳來降溫,控制低溫浸漬條件。

c)酒精發(fā)酵:原料(赤霞珠、馬瑟蘭)入罐后以0.2 g/L比例接入活化好的商業(yè)酵母XR,啟動(dòng)酒精發(fā)酵,發(fā)酵溫度控制在25～28 ℃,測(cè)定殘?zhí)橇啃∮? g/L時(shí)結(jié)束酒精發(fā)酵,進(jìn)行皮渣分離。

d)MLF:將酒精發(fā)酵結(jié)束后的赤霞珠、馬瑟蘭葡萄酒樣經(jīng)0.45 μm微孔濾膜過濾除菌。以未接種乳酸菌的赤霞珠和馬瑟蘭葡萄酒樣作為空白對(duì)照(分別記作C0、M0),以1×107CFU/mLL.plantarumNXU-Q12種子液按2%添加量[14]分別接種于赤霞珠和馬瑟蘭酒樣中(分別記作C12、M12),同時(shí)商業(yè)乳酸菌O.oeni按照使用要求(0.01 g/L)進(jìn)行活化,活化后分別接種于相同量的赤霞珠和馬瑟蘭葡萄酒樣中作為對(duì)照(分別記作CS、MS)。MLF溫度控制在18～20 ℃,在發(fā)酵完成后添加40 mg/L SO2,終止MLF。

1.3.2.3 葡萄酒MLF理化指標(biāo)的測(cè)定

參照魯榕榕等[15]的方法測(cè)定MLF發(fā)酵液中不同時(shí)間段的乳酸菌菌落數(shù);參照GB 5009.225—2016測(cè)定葡萄酒酒精度;參照GB/T 15038—2006測(cè)定葡萄酒總酸、還原糖、甘油等理化指標(biāo)。

1.3.2.4 葡萄酒MLF前后生物胺含量的測(cè)定

葡萄酒MLF前后生物胺含量的測(cè)定參照1.3.1.2節(jié)。

1.3.2.5 葡萄酒中揮發(fā)性化合物的測(cè)定

參考祝霞等[16]的方法,使用HS-SPME-GC-MS對(duì)不同試驗(yàn)處理的酒樣香氣成分進(jìn)行檢測(cè)。各成分的含量采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行半定量分析。

1.3.2.6 電子鼻的測(cè)定

參考周桂珍[17]的方法,使用電子鼻技術(shù)對(duì)不同處理的酒樣進(jìn)行檢測(cè)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

每組試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)重復(fù);采用Excel 2013軟件、SPSS Statistic 27.0軟件,對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理;采用Origin 2021軟件、R統(tǒng)計(jì)軟件分別進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 L.plantarum NXU-Q12對(duì)甘油、酒石酸、檸檬酸和蘋果酸的分解

L.plantarumNXU-Q12對(duì)酒石酸、檸檬酸、甘油和蘋果酸的分解結(jié)果如表1所示。

表1 L.plantarum NXU-Q12對(duì)酒石酸、檸檬酸、 甘油和蘋果酸的分解效果Table 1 Results of tartrate, citric acid, glycerol, and malic acid decomposition by L.plantarum NXU-Q12

由表1可知,菌株L.plantarumNXU-Q12對(duì)酒石酸、檸檬酸和甘油的分解率分別為0.201%、0.649%、0.599%,對(duì)酒石酸、檸檬酸、甘油均無明顯的分解效果;菌株L.plantarumNXU-Q12對(duì)蘋果酸分解率為87.33%。綜上所述,菌株L.plantarumNXU-Q12具有較好的蘋果酸分解能力,適合葡萄酒的MLF。

2.2 L.plantarum NXU-Q12 SO2耐受性及其降解生物胺的能力

L.plantarumNXU-Q12在SO2含量分別為20、40、60、80 mg/L條件下的生長(zhǎng)狀態(tài)如圖1-A所示,生物胺降解率如圖1-B所示。

由圖1-A可知,該菌株在SO2質(zhì)量濃度為40～80 mg/L時(shí)可以生長(zhǎng),說明該菌株對(duì)SO2具有一定的耐受性;但隨著SO2濃度的升高,菌株L.plantarumNXU-Q12的生長(zhǎng)狀態(tài)整體呈下降趨勢(shì)。

由圖1-B可知,隨著發(fā)酵液中SO2濃度的增加,菌株降解生物胺的能力減弱,當(dāng)SO2質(zhì)量濃度為80 mg/L時(shí),L.plantarumNXU-Q12對(duì)生物胺的降解率達(dá)到最低值,主要原因是乳酸菌對(duì)SO2較敏感,并且SO2作為抗氧化劑會(huì)影響微生物中蛋白質(zhì)與維生素的共價(jià)結(jié)合,從而抑制乳酸菌的生長(zhǎng)活性[18],使生物胺氧化酶含量減少,導(dǎo)致生物胺降解率下降。

A-生長(zhǎng)狀態(tài);B-生物胺降解率圖1 不同SO2濃度下對(duì)L.plantarum NXU-Q12生長(zhǎng) 及生物胺降解的影響Fig.1 Effects of L.plantarum NXU-Q12 growth and bioamine degradation rates at various SO2concentrations

2.3 L.plantarum NXU-Q12溫度耐受性及其降解生物胺的能力

L.plantarumNXU-Q12在溫度為18、22、26、30 ℃條件下的生長(zhǎng)狀態(tài)如圖2-A所示,生物胺降解率如圖2-B所示。

不同溫度條件對(duì)乳酸菌的生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生影響,隨著溫度的上升,菌株生長(zhǎng)狀態(tài)呈上升的趨勢(shì)。由圖2-A可知,該菌株在26～30 ℃生長(zhǎng)狀態(tài)良好,當(dāng)溫度低于22 ℃時(shí),該菌株的生長(zhǎng)狀態(tài)明顯受到抑制。

由圖2-B可知,隨著溫度的升高,該菌株的生物胺降解能力呈上升趨勢(shì)。在26 ℃時(shí),該菌株對(duì)組胺、酪胺的降解率明顯升高;在30 ℃時(shí),該菌株除色胺外其他4種生物胺降解率均大于25%。有研究表明,當(dāng)菌株處于低溫環(huán)境時(shí),菌株細(xì)胞膜會(huì)發(fā)生明顯的硬化現(xiàn)象,并且溫度越低其硬化現(xiàn)象越明顯,此外生物胺氧化酶的活性會(huì)降低[19],從而導(dǎo)致菌株的存活率降低。因此,菌株對(duì)生物胺的降解能力在低溫條件下減弱,但在18 ℃的葡萄酒MLF溫度,該菌株仍具有一定的生物胺降解能力。

A-生長(zhǎng)狀態(tài);B-生物胺降解率圖2 不同溫度對(duì)L.plantarum NXU-Q12生長(zhǎng) 及生物胺降解的影響Fig.2 Effects of L.plantarum NXU-Q12 growth and bioamine degradation rates at different temperature

2.4 葡萄酒MLF發(fā)酵基本理化指標(biāo)

赤霞珠葡萄酒和馬瑟蘭葡萄酒酒樣MLF前后酒精度、總酸、還原糖、pH、揮發(fā)酸、甘油含量的變化如表2所示。

表2 葡萄酒MLF前后基本理化指標(biāo)Table 2 The physicochemical indexes of wine sample before and after MLF

由表2可知,與未進(jìn)行MLF的兩種葡萄酒酒樣相比,總酸含量均有所下降,且pH值隨著總酸含量的降低而增大,其中經(jīng)商業(yè)乳酸菌O.oeni發(fā)酵的兩種酒樣總酸含量均為最低值,而L.plantarumNXU-Q12與商業(yè)乳酸菌O.oeni相比,發(fā)酵后的酒樣中總酸含量差異并不明顯,說明L.plantarumNXU-Q12與商業(yè)乳酸菌O.oeni具有相當(dāng)?shù)腗LF能力;MLF后的酒樣與未發(fā)酵酒樣中酒精度和殘?zhí)呛孔兓幻黠@,還原糖含量降低的原因之一是乳酸菌在發(fā)酵過程中為維持自身能量代謝會(huì)消耗一部分的還原糖[20];葡萄酒中揮發(fā)酸是評(píng)價(jià)其品質(zhì)的指標(biāo),各個(gè)酒樣在MLF后均有所上升,但含量均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(1.20 g/L)。

2.5 葡萄酒MLF前后生物胺含量的變化

赤霞珠和馬瑟蘭葡萄酒兩種酒樣中MLF前后生物胺含量的測(cè)定結(jié)果如表3所示。

表3 葡萄酒MLF發(fā)酵前后生物胺含量變化 單位:mg/L

由表3可知,菌株L.plantarumNXU-Q12發(fā)酵后的赤霞珠、馬瑟蘭酒樣中總生物胺含量與發(fā)酵前相比,分別降低了49.81%和65.22%;與商業(yè)乳酸菌O.oeni發(fā)酵的酒樣相比,菌株L.plantarumNXU-Q12發(fā)酵的赤霞珠、馬瑟蘭酒樣中總生物胺含量分別降低了31.07%和41.51%,說明菌株L.plantarumNXU-Q12具有一定的降解生物胺能力。

2.6 葡萄酒MLF過程中乳酸菌菌落數(shù)和L-蘋果酸含量的變化

將L.plantarumNXU-Q12和商業(yè)乳酸菌O.oeni分別接入酒精發(fā)酵結(jié)束的赤霞珠和馬瑟蘭酒樣中,對(duì)MLF過程中活菌數(shù)進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果如圖3-A所示;對(duì)MLF過程中L-蘋果酸含量的變化進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果如圖3-B所示。

由圖3-A可知,菌株L.plantarumNXU-Q12在兩種酒樣中生長(zhǎng)趨勢(shì)均為先下降后上升再緩慢下降;而商業(yè)乳酸菌O.oeni在兩種酒樣中生長(zhǎng)趨勢(shì)為先下降再上升。在MLF初期,L.plantarumNXU-Q12和商業(yè)乳酸菌O.oeni在不同葡萄酒酒樣中菌落數(shù)均急速下降,其原因是菌株在發(fā)酵初期未適應(yīng)葡萄酒的環(huán)境,導(dǎo)致其生長(zhǎng)受到明顯的抑制,當(dāng)菌株逐漸適應(yīng)這種環(huán)境后,菌落數(shù)逐漸上升[21],說明菌株L.plantarumNXU-Q12與商業(yè)乳酸菌一樣可以適應(yīng)葡萄酒的環(huán)境并進(jìn)行MLF。

由圖3-B可知,在MLF階段葡萄酒中L-蘋果酸的含量隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)而下降,L.plantarumNXU-Q12和商業(yè)乳酸菌O.oeni均在第32天時(shí)蘋果酸含量降到最低,這兩株菌發(fā)酵的赤霞珠和馬瑟蘭葡萄酒樣中蘋果酸含量下降呈相似的趨勢(shì)。在赤霞珠葡萄酒中,經(jīng)L.plantarumNXU-Q12 MLF后L-蘋果酸含量從2.02 g/L降至0.05 g/L,而經(jīng)商業(yè)乳酸菌O.oeni后L-蘋果酸含量從2.02 g/L降至0.10 g/L;在馬瑟蘭葡萄酒中,L.plantarumNXU-Q12完成MLF后L-蘋果酸含量從1.96 g/L降至0.02 g/L,商業(yè)乳酸菌O.oeni完成MLF發(fā)酵后L-蘋果酸含量從1.96 g/L 降至0.04 g/L,說明在赤霞珠和馬瑟蘭葡萄酒中L.plantarumNXU-Q12對(duì)L-蘋果酸的代謝都更徹底。綜上所述,菌株L.plantarumNXU-Q12具有良好的MLF性能。

A-活菌數(shù);B-L-蘋果酸含量圖3 葡萄酒MLF過程中乳酸菌菌落數(shù)和蘋果酸變化Fig.3 Quantity changes in lactic acid bacteria colonies and malic acid during MLF in wine

2.7 葡萄酒風(fēng)味物質(zhì)分析

經(jīng)HS-SPME-GC-MS檢測(cè),分析不同酒樣中風(fēng)味物質(zhì),詳見附表1(https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.035007)。

赤霞珠和馬瑟蘭兩種葡萄酒樣在沒有經(jīng)過MLF之前,共檢測(cè)出風(fēng)味物質(zhì)分別為40種和46種,在經(jīng)過MLF后,風(fēng)味物質(zhì)的種類及含量均有所增加,其中酯類、醇類和酸類為葡萄酒中主要的香氣物質(zhì),尤其以酯類(辛酸乙酯和癸酸乙酯)和羥基類(仲辛酮、大馬士酮)物質(zhì)含量增加為主要特征,這兩類化合物含量的增加賦予了葡萄酒水果方面的香氣[22]。MLF結(jié)束后4種發(fā)酵酒樣(C12、CS、M12、MS)中分別檢測(cè)到45、43、50、50種風(fēng)味物質(zhì),其中包含酯類18種,醇類16種,羰基類物質(zhì)4種,酸類物質(zhì)5種,萜烯類4種,其他物質(zhì)3種。與商業(yè)菌株對(duì)比,L.plantarumNXU-Q12在赤霞珠葡萄酒樣中檢測(cè)出的揮發(fā)性香氣物質(zhì)的種類和含量均有所增加,其中酯類物質(zhì)含量顯著增加。

2.8 葡萄酒揮發(fā)性成分聚類分析及組成比較

利用R軟件對(duì)3種不同發(fā)酵處理(未進(jìn)行MLF,分別接種商業(yè)乳酸菌O.oeni和L.plantarumNXU-Q12進(jìn)行MLF)的赤霞珠和馬瑟蘭葡萄酒樣中香氣物質(zhì)進(jìn)行熱圖聚類分析,探究不同發(fā)酵處理下赤霞珠葡萄酒和馬瑟蘭葡萄酒中主要香氣物質(zhì)間差異,比較結(jié)果如圖4所示。

圖4 菌株L.plantarum NXU-Q12與商業(yè)乳酸菌MLF 前后葡萄酒風(fēng)味物質(zhì)聚類熱圖Fig.4 Heat map of L.plantarum NXU-Q12 clustering of wine-flavor substances before and after MLF with commercial lactic acid bacteria

由圖4可知,不同顏色表示每種風(fēng)味物質(zhì)的含量,紅色越深則表明該物質(zhì)含量越高,藍(lán)色越深表明該物質(zhì)含量越低;52種香氣成分聚為4類:第1類香氣成分含量在M0、M12、MS發(fā)酵的酒樣中含量較高,包括正己醇、2-庚醇、3-羥基丁醛等13種物質(zhì);第2類香氣成分在M12、MS、C12發(fā)酵的酒樣中含量較高,包括癸酸乙酯、仲辛酮、癸酸乙酯等11種物質(zhì);第3類香氣成分在C12、CS、C0發(fā)酵的酒樣中含量較高,包括2,4-二叔丁基苯酚、異戊醇、乙酸異戊酯等17種物質(zhì);第4類香氣成分在M0、MS、CS發(fā)酵的酒樣中含量較高,包括1-壬醇、α-松油醇、反式-3-己烯-1-醇等11種物質(zhì)。綜上所述,說明MLF對(duì)葡萄酒的風(fēng)味物質(zhì)有顯著影響;與O.oeni相比,菌株L.plantarumNXU-Q12發(fā)酵后葡萄酒部分風(fēng)味物質(zhì)含量更高。因此,菌株L.plantarumNXU-Q12具有良好的MLF能力。

2.9 電子鼻雷達(dá)圖分析

經(jīng)電子鼻檢測(cè)和分析不同酒樣中揮發(fā)性成分進(jìn)行雷達(dá)圖分析,結(jié)果如圖5所示。

圖5 不同葡萄酒樣的電子鼻雷達(dá)圖Fig.5 Electronic nasal radar of different wine samples

由圖5可知,電子鼻每個(gè)傳感器對(duì)葡萄酒樣均有明顯的響應(yīng),且響應(yīng)值均不相同,其中W1S、W1C、W1W和W5S、W2S傳感器的響應(yīng)值顯著高于其他傳感器,說明酒樣中含有較多的甲基類化合物、苯類、無機(jī)硫化物、氮氧化合物、醇類,而W3C、W6S、W5C、W2W、W3S傳感器基本無明顯變化,說明酒樣中芳香胺類、氫化物、短鏈烷烴、有機(jī)硫化物、長(zhǎng)鏈烷烴含量較少,這與HS-SPME-GC-MS結(jié)果中不存在芳香胺化物和烷烴類化合物相符。酒樣M0、C0在W1S、W5S、W1W 3個(gè)傳感器響應(yīng)值低于其他酒樣,說明酒樣M0、C0中甲基類化合物、無機(jī)硫化物、氮氧化合物含量較低。從傳感器信號(hào)強(qiáng)度的不同可以初步判斷L.plantarumNXU-Q12和商業(yè)乳酸菌O.oeni分別在赤霞珠、馬瑟蘭葡萄酒樣品之間的氣味物質(zhì)差別不明顯,只是響應(yīng)值大小不同。因此,菌株L.plantarumNXU-Q12適合葡萄酒的MLF。

3 結(jié)論

將降解生物胺的L.plantarumNXU-Q12作為發(fā)酵劑進(jìn)行MLF,獲得的赤霞珠葡萄酒和馬瑟蘭葡萄酒兩種酒樣中各項(xiàng)理化指標(biāo)均符合GB 15037—2006《葡萄酒》;經(jīng)L.plantarumNXU-Q12 MLF發(fā)酵的兩種酒樣中L-蘋果酸含量均可以降至0.1 g/L以下,說明菌株L.plantarumNXU-Q12具有良好的MLF能力。同時(shí),經(jīng)L.plantarumNXU-Q12發(fā)酵的赤霞珠、馬瑟蘭葡萄酒樣中總生物胺含量比商業(yè)乳酸菌O.oeni發(fā)酵的酒樣中生物胺含量分別降低了31.07%和41.51%,說明該菌株在葡萄酒MLF過程中對(duì)生物胺降解具有降解能力。菌株L.plantarumNXU-Q12使兩種葡萄酒樣中辛酸乙酯、月桂酸乙酯、芳樟醇含量增加。在赤霞珠酒樣中,經(jīng)菌株L.plantarumNXU-Q12發(fā)酵產(chǎn)生的酯類物質(zhì)種類增多。因此,L.plantarumNXU-Q12不僅可以有效控制葡萄酒中生物胺含量,同時(shí)具有良好的葡萄酒MLF潛力,為L(zhǎng).plantarumNXU-Q12在葡萄酒MLF過程中的應(yīng)用及安全控制奠定了理論基礎(chǔ)。