日本京都大学研究生院农学研究科的日尾守硕士生(研究当时)与桥本涉教授等人的研究团队宣布,揭示了仅将葡萄干浸泡于水中(葡萄干水)即可酿造出葡萄酒的部分机制。这一发现是通过分析葡萄、葡萄干及葡萄干水中的微生物群落动态,以及葡萄干水发酵试验中的成分变化得出的。研究团队发现,在鲜葡萄中几乎不存在的酒精发酵性酵母,在葡萄干水中则被高频率检出。同时,研究团队还证实了通过将葡萄进行日晒干燥后,酒精发酵性酵母便得以附着定殖。这表明葡萄酒的起源有可能是葡萄干。该研究的相关成果已发表在《Scientific Reports》11月25日刊上。
图1 富含酒精发酵性酵母的葡萄干及其自然发酵酿造葡萄酒(供图:京都大学)
葡萄酒通常是通过在葡萄汁中添加培养的酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae等酒精发酵性酵母来制造的,但一般认为古代葡萄酒是通过大气中存在的酵母自然发酵而成的。然而,多项研究报告显示,新鲜葡萄皮上几乎不存在类似酿酒酵母这样的酒精发酵性酵母,因此葡萄酒的起源一直是个谜。
葡萄干是将葡萄进行日晒干燥制成的干果,将葡萄干浸泡在水中制成的葡萄干水,在常温下静置时,酵母会增殖并进行酒精发酵。葡萄干水被用于面包种的发酵和葡萄酒的酿造,但其中实际存在哪些酵母尚不清楚。
为此,此次研究团队旨在阐明葡萄干水的发酵动态和微生物动态。此外,还探讨了葡萄干水作为葡萄酒起源的可能性。该研究是在获得果酒制造许可后进行的。
为了明确葡萄与葡萄干的酵母菌群差异,研究团队对两者进行了真核微生物群落分析,然后进行了主成分分析。
结果发现,葡萄与葡萄干的菌群存在显著差异,比较酒精发酵性酵母的比例可知,葡萄中几乎不含的酿酒酵母(S.cerevisiae)在葡萄干中则含量丰富。
为了比较葡萄和葡萄干的酒精发酵能力,研究团队比较了两者乙醇的生产能力,结果显示葡萄干的酒精发酵能力明显更高。
此外,为了调查葡萄干水(葡萄干占25%)的发酵动态,将葡萄干水在25°C下静置时,生成了乙醇浓度最高约7%的发泡葡萄酒状酒类。从这种酒中分离出的酵母有94%是酿酒酵母。
为了调查微生物动态,研究团队测定了葡萄干水随时间变化的酵母数量、细菌数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度。结果显示,随着葡萄糖随时间被消耗,乙醇浓度上升,细菌数量维持在较低水平,而酵母数量随时间增加。由此表明,酒精发酵主要由酵母承担。
对发酵前(0天)、发酵临近结束时(5天)和发酵后(14天)的各种真核微生物群落进行调查后发现,发酵前含有包括粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)在内的多种真核微生物,但随着发酵的进行,酒精发酵性酵母的丰度上升。发酵后,包括粟酒裂殖酵母在内的酒精发酵性酵母占据了99%。由于粟酒裂殖酵母具有高酒精生产能力和高耐受性,因此被认为占据了优势。
此外,研究团队对来自不同国家和产地的葡萄干水进行了发酵试验,发现经过日晒干燥的葡萄干可以发酵,但使用干燥机制造的葡萄干则不能发酵。
此外,为了明确常驻于葡萄干上的酒精发酵性酵母,研究团队在滋贺县的农园采集了葡萄,并用干燥机、半日晒干燥和日晒干燥的方式制作了葡萄干,然后对这些葡萄干水进行了发酵试验。
结果显示,日晒干燥的葡萄干发酵程度最高,干燥机制作的葡萄干发酵程度最低。乙醇的产量也是日晒干燥最高,从日晒干燥的葡萄干水中检测到了在葡萄中未曾存在的酒精发酵性酵母如Hanseniaspora vineae和Starmerella bacillaris。由此确认,在日晒干燥过程中,这些酵母得以附着定殖,并有可能推进自然发酵。
日尾表示:“日晒干燥被认为对于酒精性酵母在葡萄干上的定殖非常重要。然而,关于酒精发酵性酵母在葡萄干上定殖、以及葡萄上常驻的其他酵母被淘汰的原因和机制尚不清楚。这种定殖的原因可能包括干燥、高温和紫外线导致的淘汰。今后,通过阐明这些机制和因素,我们认为将获得控制果实复杂微生物群落的知识。我们希望将这些知识应用于果实的质量管理和特色发酵食品的创制。”
原文:《科学新闻》
翻译:JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊:Scientific Reports
论文:Spontaneous fermentation of raisin water to form wine
DOI: 10.1038/s41598-025-23715-3

