蘋果酸-乳酸發酵

蘋果酸-乳酸發酵（Malolactic fermentation，MLF）指在乳酸菌作用下將L-蘋果酸脫羧基形成 L-乳酸的過程，是葡萄酒生產難以控制的二次發酵過程，主要由酒類酒球菌引起。MLF對大部分紅葡萄酒、一些白葡萄酒和汽酒最終的質量有重要的影響。自發進行的MLF結果往往難以預測，甚至引起葡萄酒的腐敗。MLF可降低葡萄酒的pH值，產生香氣物質使葡萄酒的感官性狀發生改變，並保持葡萄酒的微生物穩定性。隨著對引起MLF發生機理的認識和相應發酵劑的研究成功，MLF正越來越多的套用到葡萄酒釀造實踐中，對釀造高檔葡萄酒起到了巨大的推動作用。

基本介紹

• 中文名：蘋果酸-乳酸發酵
• 外文名：Malolactic fermentation
• 縮寫：MLF
• 別名：二次發酵
• 類別：發酵
• 套用：葡萄酒、蘋果酒釀造

定義

蘋果酸-乳酸發酵（Malolactic fermentation，MLF）指在乳酸菌作用下將L-蘋果酸脫羧基形成 L-乳酸的過程，是葡萄酒生產難以控制的二次發酵過程，主要由酒類酒球菌引起。

在葡萄酒的釀造過程中，蘋果酸-乳酸發酵不僅可降低生葡萄酒的酸澀和粗糙感，使之柔和、圓潤，而且還提高了葡萄酒的感官質量和生物穩定性，所以，許多優質紅葡萄酒甚至一些佐餐紅葡萄酒都要進行蘋果酸乳酸發酵。北方地區氣候寒冷，蘋果酸度較高，釀造出的蘋果酒口感較酸澀，需要進行蘋果酸乳酸發酵來改善其風味。相反，南方地區蘋果酸度較低，有些釀酒師並不提倡進行蘋果酸乳酸發酵，所以目前更多的釀酒師考慮的是蘋果酸乳酸發酵對葡萄酒、蘋果酒風味的貢獻。

MLF所需微生物

乳酸菌LAB在自然界廣泛存在，可存在於葡萄的果實和葉梗的表面。LAB為原核微生物，革蘭氏染色陽性細菌，其生長繁殖需要從生物氧化中獲得能量，當某化合物氧化時便失去電子，為平衡代謝某化合物接受電子而被還原。在蘋果酸乳酸轉化中，蘋果酸是電子供體，而乳酸是電子的受體。LAB也能用丙酮酸作為電子受體，並產生乳酸。

MLF對葡萄酒品質的影響

降酸作用

MLF將氫離子固定在乳酸上可以使滴定酸度下降0.01g到0.03 g酒石酸酸度/L，pH增加0.3，這一點非常重要，因為如果葡萄酒pH低於3.5，LAB的代謝活性可以升高pH水平，從而使葡萄酒的酸度降低，改善葡萄酒的口感。

提高細菌穩定性

MLF可以提高葡萄酒中細菌的穩定性，MLF發生時由於營養物質的消耗或細菌素的產生其他微生物的生長受到抑制。MLF發生的時間也很重要，如果發生在葡萄酒裝瓶之前，就可預防其在瓶中的生長。LAB在瓶中的生長或可引起葡萄酒渾濁、CO2產生，產生多糖導致酒體變黏，或pH提高促使其他腐敗微生物的生長等。

風味的改善

葡萄酒經LAB發酵之後，不僅產生乳酸，也產生其他代謝產物，對葡萄酒的風味產生影響。 在有限通風條件下，酒類酒球菌傾向於產生乳酸和乙醇，欲產生更多乳酸則要求更多的通風。然而，其他LAB在此條件下可能產生醋酸，醋酸本身有刺激性，所產生的醋酸的量非常重要，應避免超出感官檢測的閾值。LAB產生的另一個重要的化合物是雙乙醯，雙乙醯有特徵性的奶油風味。雙乙醯的形成取決於前體物質的出現，可由乙醛和乙醯CoA反應形成，或丙酮酸和乙醛反應產生五碳的乙醯乳酸，後者進而再形成四碳的雙乙醯分子和一分子CO2。LAB 發酵過程中可產生的 2，3-丁二醇來自乙偶茵，具有淡淡的苦啤酒的風味，通常在檢測閾值以下。它的形成是一個還原的過程，即電子以乙偶茵和 2，3-丁二醇的形式固定。LAB 發酵過程中還產生乳酸乙酯、丙烯醛等，對葡萄酒的風味產生影響。在含氮豐富的果汁發酵時，葡萄酒中出現乳酪的風味。賴氨酸是酵母的重要營養，但過量添加會導致出現所謂的鼠臭味。一些植物乳桿菌和短乳桿菌代謝酒石酸為醋酸，產生所謂的敗壞病，這些是葡萄酒釀造中不希望看到的。

影響因素

pH

影響MLF的最主要的因素是pH，其影響除提供質子梯度外，它決定哪些種類的LAB會出現，影響生長的速率，當pH低至一定程度時就變為微生物的抑制劑。pH也影響微生物的代謝，在pH3.2以下時許多LAB分解蘋果酸，在pH3.5時則進行糖的分解。在pH3.8時MLF的速率高於pH3.8以下時的速率，在pH3.2時比在pH3.8時慢10倍。有的菌株對pH有高的耐受性。在 pH3.5以下的葡萄酒中，酒類酒球菌是優勢菌群，在較高的pH條件下乳桿菌和片球菌可以生 存和生長。

SO2

LAB對SO2非常敏感，比酵母敏感的多。所有LAB具有相同的敏感性，酒球菌中沒有耐受性菌株。SO2分子或其游離形式是其抑制劑形式。游離SO2的出現取決於pH，結合的SO2也對 LAB有抑制作用，但作用較小。酵母產生一定量的SO2，產生的亞硫酸鹽量在20 mg/L以上，如果pH條件合適足以抑制LAB的生長。酒類酒球菌對亞硫酸鹽的耐受性達30 mg/L，對低pH 耐受的菌比不耐受的菌生存的更好。在酸性培養基（pH3.5）中的適應性階段加入亞致死濃度的亞硫酸鹽(15 mg/L)，增加LAB對亞硫酸鹽的適應性。

乙醇

LAB對乙醇的耐受性有一定的限制。一般情況下乙醇濃度為14%時LAB被抑制，但有的比較敏感。如果用晚收的葡萄或高白利糖度果汁進行MLF，需要在乙醇發酵前進行。一般而言，乙醇濃度越高MLF越慢。乙醇對LAB的蘋果酸乳酸代謝有強烈的干擾作用，高的乙醇濃度降低LAB的最低生長溫度，升高溫度則降低乙醇耐受性。儘管在葡萄酒中的乙醇濃度（8 %-12 %，體積分數)不抑制MLF，但酒類酒球菌的生長速率隨乙醇濃度的增加呈線性降低，14 %是大部分菌株乙醇耐受性的上限。酒類酒球菌乙醇耐受性的建立是複雜的，取決於休克的程度和期限，也取決於培養條件如培養基成分、pH、和溫度。

溫度

溫度對MLF極其重要，LAB生長的最佳溫度為20℃-37℃，15℃以下時生長受到抑制。在允許的範圍內，溫度越高生長越快，乳酸產生越高。溫度影響LAB生長速率和遲滯期的長短，因此也影響LAB的數量。酒類酒球菌的最佳生長速率約在25℃。然而，預先在42℃培養處理，促進其在葡萄酒中的存活和進行MLF的能力，後一溫度誘導其合成應激蛋白，許多應激蛋白作為分子伴侶或蛋白酶參與蛋白質的重新摺疊或變性細胞蛋白的分解。在不同的生長條下，為了維持膜的最佳流體性，細胞調節其細胞膜的脂質成分。生長溫度增加誘導飽和脂肪酸比例的增加，而不飽和脂肪酸減少。

氧和二氧化碳

分子氧對MLF的作用取決於微生物的種類，其刺激一些LAB的生長機理和酵母相似。葡萄酒生產時，有限的氧化作用似乎刺激MLF，然而，如果氧含量太高，並且如果有專性異型發酵微生物，可能導致產生醋酸。因此，在MLF中應限制進行通風操作以避免不期望的終產物的出現。LAB具有發酵代謝途徑，在有氧的條件下通常生長不好。然而，一些明串珠菌菌株有氧培養時由於誘導性NAD（P）H-氧化酶的出現，生長良好。這些酶使得細胞從乙醯磷酸轉變為醋酸獲得ATP。其他LAB，如植物乳桿菌和乳酸乳桿菌從氧氣不能獲得益處，但 氧氣的出現也不抑制它們。嚴格的厭氧條件促進酒類酒球菌的生長，在充氣條件下以葡萄糖作為惟一碳源不生長。氧使乙醇形成過程中的酶，乙醛脫氫酶和乙醇脫氫酶失活，因此，阻止異型乳酸發酵糖分解第一階段中產生的輔酶的再氧化。而且，酒類酒球菌在有氧條件下缺乏重要的NAD（P）H-氧化酶活性，這些結果表明，對葡萄糖的有氧代謝輔酶的產生是限制性因子。 加入果糖或丙酮酸，作為電子受體，輕微促進酒類酒球菌的生長。果糖轉變為甘露糖，氧化兩分子的NAD（P）H，丙酮酸轉變為乳酸，使NAD+再生。CO2刺激LAB的生長，但其機理不清。