Arnaud DELAHERCHE¹、Etienne DORIGNAC¹、Maryam EHSANI ¹、Marie Charlotte COLOSIO²、Richard MARCHAL ³、Thomas SALMON ³、Yann VASSEROT ³
¹ Fermentis,法国里尔马凯特
² 法国南特葡萄与葡萄酒研究所
³ 兰斯香槟阿登大学,法国兰斯


内容


与生产白葡萄酒的酵母市场相比,用于生产起泡葡萄酒的酵母市场相当有限,并且由发酵活力强、产生低浓度芳香化合物的菌株组成。尽管陈年起泡葡萄酒因其品质而受到认可,但如今市场对起泡葡萄酒的需求越来越大,这种葡萄酒比前几十年更新鲜、果味更浓郁。
二次发酵(PDM) 或起泡是使基酒变成起泡酒或半起泡酒的阶段,该技术的成功很大程度上取决于酵母发酵剂 (YSC) 的制备。YSC可以达到足够多的酵母细胞以保证最佳的PDM工艺,并且其制备传统上需要几天时间和几个步骤。
这项工作经过三年的实验,最终总结出,选择一种新的酵母来酿造起泡葡萄酒。其发酵特性使得优化现有的YSC制备方案成为可能。
结果表明,使用 SafOeno™SPK 05(所选酵母的商品名),YSC制备时间可以从两步工艺中的3-4天缩短为一步工艺(约30-36小时),而且不会影响PDM的持续时间或质量。

介绍


用于酿造白葡萄酒的酵母市场有大量的参考资料,这也反映了所酿造的葡萄酒的种类繁多。几十年来,人们已经知道,根据所用的葡萄品种、方法和酿酒技术,精选酵母在调节葡萄酒的感官特征方面发挥着作用。
另一方面,对于起泡葡萄酒和半起泡葡萄酒,市场上可用的酵母种类更为有限。这些酵母的特点是无可否认的发酵品质,并且一般不会在葡萄酒上留下很少或根本不留下感官印记。这一特性可以更好地表达在陈化过程中因酵母自溶而产生的第三层香气。

尽管这种起泡酒的品质得到了许多消费者的认可和赞赏,但如今市场也需要比前几十年更新鲜、果味更浓郁的起泡酒。
为了生产起泡葡萄酒,基酒必须经过二次发酵,称为“起泡”(PDM) 、再发酵或发泡。该技术需要准备一种酵母发酵剂(YSC),其中含有大量酵母细胞,能够消耗添加到基酒中的所有可发酵糖并将其转化为酒精和二氧化碳。YSC的质量对于PDM工艺的成功至关重要,该工艺可以使用传统方法在瓶中进行,也可以按照Charmat或Martinotti方法在封闭的罐中或高压釜中进行。然而,多年来,许多生产商都对传统YSC准备方案过长以及需要不断监控该过程表示担忧,甚至是以牺牲他们的休息日为代价。
这项研究是三年实验的结果,最终选出了一种新的酵母菌株,可以生产出符合现代消费者需求的起泡葡萄酒,同时帮助生产商简化YSC的制备过程,保持高标准的发酵质量和安全。


材料与方法


菌株选择:多次的发酵和在发酵,在香槟的3次酿酒活动(2019 年、2020 年和 2022 年)期间,在15升容器中进行了中试规模酿酒试验,也在20-130百升大桶中的从健康葡萄中获得的黑比诺葡萄汁(年份酒)进行了实际规模酿酒试验。葡萄汁的可同化氮 (YAN) 含量为240-280毫克/升,潜在酒精含量为 9.95 – 11.05% (v/v)。
最初,在奥布省和马恩省的5个不同酿酒地点的实验室和酒窖中进行了发酵试验。考虑了五种菌株:三种实验菌株、候选菌株(市场上不存在)和两种商业菌株。实验性酿酒工艺进行双次重复,并包括使用市售香槟菌株进行发酵的对照组试验。
然后进行PDM测试,将新选定的酵母与两种常用于制备香槟中YSC的商业菌株进行比较。在这些测试中,采用香槟行业委员会 (CIVC)(1) 提出的传统协议来制备 YSC。
所有酵母均以100万活细胞/毫升接种,并通过在托马室中使用亚甲基蓝进行细胞计数来确定活细胞的数量。发酵是在750毫升香槟玻璃瓶中进行的,无需调整YAN,使用20克/升蔗糖和除渣剂。每次试验制作12瓶,其中三个配备永久性水分测定仪。将所有瓶子放置在温度控制为 13°C 的房间内进行重新发酵,并每周监测两次压力。
酵母发酵剂制备方案的优化
考虑到在第一次发酵和PDM测试中观察到的酵母的技术特性,评估了在更短的时间内制备YSC的可能性,而无需传统协议所需的适应阶段。研究了酿酒酵母的主要代谢产物——碳和氮。
用DAP调节基酒,获得三个浓度的YAN:520毫克/升 (N520)、400毫克/升 (N400)和280毫克/升(N280)。根据上述方法监测糖、YAN、活细胞数量和压力。


结果与讨论


选择过程:酿酒测试
图1a和1b显示了新选定的酵母(菌株 B)与香槟地区常用的菌株的发酵动力比较。在实验室和酒窖酿酒过程中,实验菌株B表现出比其他菌株快得多的发酵动力。这一观察结果主要是由于滞后阶段较短所致。确实,所有发酵都已完成,没有留下任何残糖。


图1a和1b。对两种不同酒汁进行两次不同发酵试验的发酵动力。实验菌株B(Fermentis)与商业香槟菌株的比较。


在所有测试中,实验菌株B因其在短时间内启动和完成酒精发酵的能力而脱颖而出。此外,通过对该菌株获得的基酒进行分析,观察到以下特征:


  • 对低pH值适应性极佳(在这些测试中为 2.95-3.15)。

  • 挥发性酸度和总SO 2二氧化硫生成量低。

  • 总酸度和苹果酸水平略低。

  • 发酵结束时残留的α-胺氮水平明显较高。


从感官角度来看,该菌株生产的基酒描述如下:


  • 富有表现力的香气,特点是细腻的果味,带有非常令人愉悦的红色水果、桃子、杏子和柑橘类水果(如葡萄柚)的味道,是黑比诺的典型特征。

  • 口感清新,酸度适宜,圆润,顺滑,带有宜人的甜味,余味略带单宁,回味长度适中。


考虑到其高发酵能力、低 SO 2二氧化硫和挥发性酸产量、与其他测试菌株相比较低的YAN需求以及在基酒中获得的感官特性,菌株B被选中进行PDM试验。
选择过程:PDM测试
第一次PDM测试是采用传统的酵母发酵剂 (YSC) 制备方案,并将选定的实验酵母与常用于制备香槟中YSC的两种商业菌株进行比较。
尽管YAN含量低且再发酵温度低(13°C),但所有PDM均成功进行。
由酒窖经理、酿酒师和URCA葡萄酒实验室的工作人员组成的品酒小组对经过13个月的酒泥陈酿(温度为 13°C)后的起泡酒进行了品尝。专家组的意见如下:


  • 气泡细腻,泡沫轻盈宜人,形成美丽的气泡皇冠。

  • 清新而优雅的香气,带有草莓、奶油蛋卷、杏仁、白色花类和烟熏的味道。

  • 口感活泼,口感强劲宜人,并带有淡淡的起泡。精致而均衡的葡萄酒,收尾略带涩味,余味悠长,果香持久,无发酵痕迹。口感微甜,余味均衡,略带蜜饯水果味,立即可饮。


用该菌株获得的起泡酒的特点可以概括如下:果味清新,矿物质感觉和良好的持久性,泡沫细腻,适合直接饮用。
准备酵母发酵剂
香槟酒行业委员会 (CIVC) 提出的传统协议(图 2)平均持续 3 – 5 天,包括两个步骤:适应阶段增殖阶段

图 2:用于起泡葡萄酒二次发酵的酵母发酵剂的传统制备方案。


经典酵母发酵剂 (YSC):第一阶段的适应
估计适应介质的初始浓度从初始值1040克/立方厘米下降到1025-1015 克/立方厘米之间的值需要6-10小时。然而,本研究的结果表明,这种下降发生在较长时期内。图3a所示的浓度监测显示,当YAN平均含量为 400毫克/升(N400)时,需要12到22小时才能达到 1025-1015克/立方厘米的浓度。
图3b和3c显示了可发酵糖和PAA的监测。在用100克/升糖和400毫克/升 YAN(N400)制备的经典PDC中,经过17小时的适应后,酵母尚未消耗约57克/升糖(线性模型)和207毫克/升YAN(对数模型)。

图3a、3b和3c:YSC–第一适应阶段。控制浓度、可发酵糖和PAA。
换句话说,在适应阶段结束时,大约50%的初始糖和APA浓缩仍留在菌脚,这保证了安全范围,并且即使在后期的增殖阶段也能获得能够积极增殖的酵母菌脚。即使在准备初始APA浓度低于30% 且等于280毫克/升(N280)的菌脚时,也会观察到类似的结果,因此适应阶段结束时的氮含量仍然足够高。稍后在准备没有适应阶段的PDC时将考虑这些观察结果。
经典酵母发酵剂(YSC):第二阶段增殖
繁殖阶段通常持续两天,但也可能持续更长时间。在增殖阶段开始时,建议密度在1015至1025克/立方厘米之间,而基酒接种时的最终密度在998至995克/立方厘米之间。在此阶段,需要轻柔、持续地搅拌或每天泵送一到两次。
经典YSC在增殖期初期的组成一般为糖含量为84.5克/升、矿物质氮含量为100毫克/升左右。
未经适应阶段的 YSC:初始组成
在传统的YSC中,酵母数量在适应阶段前24小时内仅增加三分之一,而在预计所需的6-10小时内,增幅要小得多。为了获得与使用常规方案相当的细胞群,使用一步YSC制备方案(无需适应阶段步骤),只需30-36小时,按如下方式制备YSC:


  • 9千克每ADY/1000百升基酒,或9克每ADY/百升,接种率为3%(v/v)。

  • 84克/升的糖,模拟经典YSC中增殖阶段开始时的糖浓度。

  • 100毫克/升矿物质氮模拟经典YSC中增殖阶段开始时发现的YAN。

图 4:接种1000百升基酒的无需适应阶段(36 小时)的YSC方案
经典YSC和未经过适应阶段的 YSC:参数的演变
从酵母数量、糖、浓度和YAN方面比较了两种YSC制备方法。进行双次重复测试。
未经适应阶段的YSC在30-36小时内导致活酵母数量达到1.1亿个细胞/毫升(图5a)。有了这种数量的细胞,只需要在基酒中接种 1% (v/v) 即可获得 110 万个活细胞/毫升的细胞浓度。这相当于每百升基酒使用约4至5克每ADY。

Figure 5: Comparison of the two YSC preparation protocols. YSC with acclimatization (B1 and B2 – duplicates) and without acclimatization phase (B3 and B4 – duplicates). Monitoring of live yeast population (Figure 5a), sugar content (Figure 5b), mineral nitrogen (Figure 5c) and density (Figure 5d).

In the YSC without an acclimatization phase, the decrease in sugar content was continuous and regular and did not show a slowdown (Fig. 5b). After approximately 30 hours, the YSC without an acclimatization phase had a sugar level of 50 g/L and a density of 1010 g/cm3 (Fig. 5d), which allows the yeasts to continue to multiply in the case where the YSC must be maintained for several hours, even a whole day, before the inoculation of the base wine.

Regarding YAN, we observe a regular decrease in its concentration in the YSC without acclimatization, unlike the classic protocol which shows a sudden drop in YAN when the yeast enters the multiplication phase (Fig. 5c). For the classic two-phase protocol, lasting 72 hours, the medium becomes deficient in YAN after 60 hours, whereas with the YSC protocol without an acclimatization phase, 30 mg/L of YAN remain after 36 hours. It is therefore essential to pay a particular attention to this parameter because a nitrogen deficiency can lead to a strong reduction in yeast activity, cell multiplication speed and fermentation kinetics.

The results of these tests show that it is entirely possible to prepare a YSC in a single step and in less than half the time of the conventionally used protocol.
To evaluate the behaviour of the yeasts obtained with a YSC protocol without an acclimatization phase, two PDMs were started, one at 14°C and the other at 18°C (Fig. 6). The fermentation kinetics of the newly selected strain (strain B) was similar to that recorded with the commercial Champagne strain (Fig. 6). Although there was a slight longer lag phase with the PDM carried out at 14°C with strain B, the fermentation kinetics were almost identical and made it possible to reach 5 bars of pressure simultaneously with the Champagne strain in approximately 20 days at 18°C and in approximately 40 days at 14°C.


图 6:使用永久性压力计监测 YSC 期间在 18°C 和 14°C 下的瓶压。

结论



这项工作使得在实验的最初几年内选出一种新的酿酒酵母成为可能,这种酵母在市场上以 SafOenoTM SPK 05 的名称销售,能够赋予起泡葡萄酒现代消费者所追求的感官特征。此外,考虑到该菌株的发酵特性,提出了一项创新的技术方案来制备 YSC,该方案展示了如何简化常用的工艺而不损害PDM的成功。将YSC 的制备时间从几天缩短到 30-36 小时,使生产者在组织工作方面拥有更大的自由度,将增殖罐的可用性提高了50%,从环境角度来看,有助于降低酒窖的能源成本。
该项目的顺利进行得益于香槟地区多家酒庄的贡献,他们合作组织并实施了大规模生产试验。
目前,多个酒窖正在进行试点测试,以验证按照该协议生产的起泡葡萄酒的感官质量,测试将持续数年。