科学重大发现:葡萄干+水,两个星期后可变成葡萄酒,酒精浓度达11%vol

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古人很早就开始酿酒了,可能就是用葡萄干和水来酿酒的?

11月25日,《 Scientific reports 》一项研究证实了这种古老的做法是可行的:葡萄干上的酵母菌群可以进行自发性酒精发酵,成功酿造出葡萄酒!

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这种自发发酵依赖于定植在葡萄干上的酵母。研究发现,相比于新鲜葡萄皮,葡萄干上的真核微生物群落有显著差异。葡萄干含有更高比例的酵母菌科(Saccharomycetaceae)。特别是几种关键的产酒精酵母,如酿酒酵母(Saccharomyces)、Lachancea、Torulaspora 和 Zygosaccharomyces,在葡萄干上的丰度比新鲜葡萄高得多。事实上,从葡萄干上分离出的酵母菌株,比从新鲜葡萄上分离出的菌株,具有更出色的酒精发酵能力。

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当把葡萄干浸泡在水中时,发酵过程就开始了。在浸泡后的第 2-4 天,溶液中就会观察到起泡和浑浊现象。随着发酵的进行,酵母菌落形成单位(CFUs)会迅速增长到大约数亿CFUs/mL,而细菌的数量则一直保持在较低水平(约100CFUs/mL)。同时,葡萄糖被消耗,乙醇(酒精)浓度随之上升,最高可达约 90 g/L。

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在发酵过程中,微生物群落会经历一场大洗牌。发酵前,葡萄干水中含有多种酵母和真菌,如 Aspergillus、Lachancea、Schizosaccharomyces 和 Saccharomyces。但在发酵完成后(第 14 天),溶液中主要只剩下酒精发酵酵母,如 Zygosaccharomyces、Schizosaccharomyces 和 Saccharomyces。微生物物种的多样性(α多样性)在发酵后显著降低 。丝状真菌,尤其是曲霉菌,在发酵过程中丰度比例显著下降。这表明发酵过程是一个由少数耐酒精酵母主导的优胜劣汰过程。

什么样的葡萄干最适合酿酒?

研究也测试了优化发酵的条件。最适合发酵的条件包括:

1. 葡萄干含量: 25% (w/v) 或更高的含量更佳,有助于抑制丝状真菌的生长。每 100 毫升(mL)水或溶液中,含有 25 克(g)葡萄干

2. 温度: 25–30 °C 是最佳发酵温度,能产出高达 95 g/L 的乙醇。

阳光晒干的秘密:酵母从哪里来?

为什么葡萄干比新鲜葡萄更容易进行高效的酒精发酵?酵母定植葡萄干有两种可能的机制:一是葡萄中原本就有的耐干燥酵母存活下来;二是它们在干燥过程中从环境中迁移而来。

通过对比实验室制造的葡萄干(孵化器干燥、半日晒/孵化器干燥、纯日晒干燥),研究发现,日晒干燥的葡萄干(模拟户外环境)产生的乙醇浓度显著更高,达到 64–74 g/L,而纯孵化器干燥的产物只有 12 g/L。这有力地支持了第二种假设:日晒干燥有助于酵母从环境中迁移并定植在葡萄干上,在日晒过程中从外部环境中引入的。

这项研究有力地验证了古代酿酒实践的可能性。在没有分离、培养和接种酵母技术的时候,古人就是依赖葡萄干上的天然酵母进行发酵。古代使用葡萄干制作的甜酒被称为 “passum”,早在公元前八世纪就有记载。由于葡萄干是易于保存的食物,比新鲜葡萄更耐运输。