爱格丽葡萄生长和葡萄酒自然发酵连续体中微生物群落多样性和动态研究

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在自然条件下,葡萄浆果表面存在着复杂且动态的微生物生态系统,包括各种丝状真菌、酵母菌和细菌。它们在保障果实健康和促进葡萄向葡萄酒转化的过程中发挥着重要作用。然而,目前的葡萄产业生产过程中,为了追求高产量和可控的发酵进程,人们选择在葡萄栽培和酿酒过程中使用大量的化学添加剂和商业发酵剂。这些实践操作导致了葡萄生长和发酵过程中微生物群落多样性的降低,影响自然微生物群落的生态平衡,同时导致葡萄酒风格的同质化,掩盖了葡萄酒的区域风土特征。因此,应倡导尽量减少葡萄生长和葡萄酒酿造过程中过度的人为干预,探究利用葡萄本身携带的微生物来表征葡萄酒的自然风土特性。爱格丽(Ecolly,Vitis vinifera L.)作为优质的白色酿酒葡萄品种,具有优良的抗寒性和抗病性,在中国西北部被广泛种植。本试验探究了杨凌和乌海两地爱格丽葡萄生长和葡萄酒自然发酵连续体中真菌和细菌群落的多样性和动态变化,为促进理解葡萄相关微生物群落的自然特征和探索利用有益微生物的生理生态作用驱动葡萄和葡萄酒产业的可持续高质量发展提供了理论参考。本试验主要的研究结果如下:(1)爱格丽生长期果实表面的真菌和细菌群落多样性存在显著差异,微生物的群落结构随着生长过程进行动态变化。不同采样地和不同年份之间的微生物群落也有明显差异,杨凌爱格丽果实表面的微生物多样性高于乌海,且生长期中核心微生物的相互作用更复杂。在爱格丽果实表面检测到的优势真菌属主要包括Alternaria、Gibberella、Naganishia、Filobasidium、Dissoconium、Hanseniaspora和Starmerella,优势细菌属主要包括Sphingomonas、Sediminibacterium Methylobacterium、Ralstonia、Pantoea、Allorhizobium-Neorhizobium-PararhizobiumRhizobium和Gluconobacter。通过共现性网络分析发现,生长过程中核心微生物属之间主要表现出正相关的协同作用。(2)爱格丽葡萄酒的自然发酵过程中真菌和细菌群落多样性存在显著差异。自然发酵主要由非酿酒酵母属启动,主要包括Starmerella和Hanseniaspora,发酵中期非酿酒酵母属的数量显著降低,发酵中后期Saccharomyces的数量明显增加。有些自然微生物能够从葡萄果实表面到葡萄酒自然发酵的统一连续过程中进行演替和继承。通过自然和接种发酵的对比发现,接种发酵过程中,Saccharomyces的数量较高,且在发酵启动后数量即占据明显优势,自然发酵过程中Saccharomyces在发酵中期数量明显增加,成为优势酵母属主导发酵。自然发酵结束时发现Oenococcus是优势细菌属,能够自然触发苹果酸乳酸发酵。(3)通过研究葡萄酒自然发酵过程中理化指标和风味代谢物的变化发现,爱格丽葡萄酒的自然发酵能够基本完成。葡萄酒的香气浓度在发酵中后期显著增加,并且乌海爱格丽自然发酵的香气浓度和质量明显高于杨凌爱格丽,这主要是由于两地的气候不同导致杨凌爱格丽的果实成熟度较低以及采收期果实表面存在较多的病原微生物。通过接种发酵和自然发酵的对比发现,接种发酵启动更迅速,发酵更彻底,但感官品评结果表明自然发酵葡萄酒的风味更具复杂性,感官评价不输于接种葡萄酒。(4)试验研究了爱格丽自然发酵过程中微生物群落与风味代谢物和发酵环境因子的相关性。结果表明,自然微生物属能够与多种风味代谢物存在显著相关性,发酵环境中理化指标的变化能够驱动核心微生物的演替,Saccharomyces和多种乳酸菌属与乙醇含量存在显著正相关,说明具有较强的乙醇抗性主导发酵进程,而一些非酿酒酵母属和丝状真菌可能耐乙醇的能力较差,在自然发酵过程中逐渐受到抑制。综上所述,本试验研究了爱格丽自然微生物群落从葡萄生长期到葡萄酒自然发酵统一连续体中的变化,并与接种发酵进行了对比。结果表明了自然微生物群落能够增加葡萄酒的质量,并且表现出风土和年份之间的差异。
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