在追求自然与健康的消费趋势下，“低干预”的天然葡萄酒日益受到青睐。这类葡萄酒强调使用有机或生物动力法栽培的葡萄，并在酿造中尽量避免使用商业酵母、添加剂，减少二氧化硫的添加。然而，与经过严格微生物控制、使用商业酵母发酵的传统葡萄酒相比，天然葡萄酒（常采用自发发酵）在漫长的陈酿期中，其风味如何演变、能否保持稳定，背后的微生物扮演着何种角色，这些问题目前尚不清晰。理解陈酿过程中风味物质与微生物群落的动态变化，对于把控天然葡萄酒的品质、推动其科学发展至关重要。
为此，西北农林科技大学葡萄酒学院的研究团队在《LWT - Food Science and Technology》上发表了一项研究，他们以山东蓬莱产区的赤霞珠葡萄为原料，设计了一个精巧的实验。他们设置了两种葡萄园管理方式：常规管理（允许使用化肥农药）和超简化生态栽培（禁止化学投入，依靠自然生草和枝条覆盖）。之后，对每种栽培方式下的葡萄汁又分别进行自发发酵和接种商业酵母Saccharomyces cerevisiae F33的发酵。最终得到四组酒样：常规管理自发发酵酒、常规管理接种发酵酒、超简化生态栽培自发发酵酒、超简化生态栽培接种发酵酒。研究人员对这四组酒进行了为期12个月的瓶内陈酿，并在1、3、6、9、12个月时取样，系统分析了它们的理化指标、颜色、单体酚、挥发性香气、生物胺、微生物群落以及感官品质的变化。
为全面揭示陈酿过程的复杂变化，研究人员运用了多项关键技术。他们采用PacBio SMRT（单分子实时）测序技术对陈酿酒样中的细菌（16S rRNA基因V1-V9区）和真菌（ITS全长区域）进行测序，以高分辨率解析微生物群落的组成与演替。利用气相色谱-质谱联用技术定量分析了超过50种挥发性香气化合物，并通过计算气味活性值筛选出关键呈香物质。通过超高效液相色谱结合质谱检测，明确了20多种单体酚类化合物（如儿茶素、没食子酸、槲皮素等）的含量变化。使用高效液相色谱测定了8种生物胺（如色胺、腐胺、组胺等）的含量，以评估葡萄酒的安全性。此外，还利用电子舌进行仪器化味觉分析，并组织经过培训的品评小组进行描述性感官分析，从客观和主观两个层面综合评价葡萄酒的感官品质。
3.1. 陈酿过程中理化指标的变化
通过监测五个陈酿阶段的主要理化指标和有机酸含量发现，乙醇含量总体呈轻微上升趋势，但常规管理自发发酵酒在陈酿12个月后略有下降。超简化生态栽培自发发酵酒的乙醇含量显著高于其他组。挥发酸在陈酿中逐渐增加，且自发发酵酒显著高于接种发酵酒，其中常规管理自发发酵酒的挥发酸含量在陈酿一年后超过了1.0 g/L，虽未超过国标上限，但其感官品质已受到严重影响。苹果酸含量在陈酿中下降至约0.3 g/L，而乳酸则呈现先升后降再升的趋势，在常规管理自发发酵酒中增加最为明显。乙酸是挥发酸的主要组成部分，在自发发酵酒中含量更高，常规管理自发发酵酒陈酿一年后乙酸含量达0.95 g/L。
3.2. 颜色和单体酚含量的变化
颜色分析表明，超简化生态栽培接种发酵酒的颜色最深、红色和黄色色调最高，其次为超简化生态栽培自发发酵酒。常规管理酒样的颜色更浅。在陈酿过程中，多种酚酸及其衍生物（如阿魏酸、咖啡酸、丁香酸、原儿茶酸等）的含量普遍增加，而没食子酸总体呈下降趋势。相反，几种类黄酮化合物（如儿茶素、芦丁、根皮苷、原花青素B2、表儿茶素等）的含量在陈酿中减少。槲皮素和山奈酚的含量则总体增加。总体来看，超简化生态栽培自发发酵酒在陈酿中表现出更高的总酚含量，尤其是儿茶素、原花青素B2、肉桂酸、槲皮素等成分。
3.3. 挥发性香气分析
在主成分分析中，陈酿早期（1和3个月）与后期阶段的香气轮廓差异明显，表明香气组成在前三个月变化显著，之后趋于稳定。自发发酵酒比接种发酵酒含有更高的酯类、酸类和萜烯类香气物质，其中常规管理自发发酵酒的酯类和酸类最为突出，主要归因于乙酸乙酯、乳酸乙酯和乙酸的高含量。偏最小二乘判别分析进一步显示，常规管理自发发酵酒的香气轮廓与其他三组酒明显分离，而两种超简化生态栽培酒的香气轮廓较为相似。
具体而言，乙酸乙酯、乳酸乙酯和苯乙醇乙酸酯在自发发酵酒中含量相对较高，而己酸乙酯、辛酸乙酯、癸酸乙酯、月桂酸乙酯和棕榈酸乙酯则在接种发酵酒中更丰富。甲硫基丙醇在接种发酵酒中含量更高，而苯乙醇在自发发酵酒中更丰富。醛类（如壬醛）在陈酿中增加，且自发发酵酒中含量高于接种发酵酒。挥发酸中，乙酸在自发发酵酒中更高，而异戊酸和己酸则在接种发酵酒中更高。
通过筛选气味活性值≥1的关键特征活性香气物质发现，自发发酵酒主要呈现乙酸乙酯（果香）、乳酸乙酯（奶油香）、丁二酸二乙酯（花香）、苯乙醇（玫瑰香）和金合欢醇（百合、青草香）的特征；而接种发酵酒则主要富含己酸乙酯（香蕉香）、辛酸乙酯（菠萝香）、2-甲基丁酸乙酯（草莓香）、甲硫基丙醇（洋葱味）和异戊酸（脂肪、汗味）。
1, p < 0.05). Red-starred compounds denote key characteristic active aromas (VIP >1, p < 0.05, and OAV ≥1).">
3.4. 葡萄酒陈酿过程中的微生物群落特征
微生物测序揭示了陈酿过程中真菌和细菌群落的组成与演替。在陈酿早期，接种发酵酒中酿酒酵母占主导，而自发发酵酒则由Kazachstania humilis主导，尤其在常规管理自发发酵酒中其相对丰度高达87.53%。随着陈酿进行，这些残留酵母逐渐减少。
一个关键发现是Aureobasidium pullulans在自发发酵酒中，特别是在陈酿中后期（3-9个月）持续存在。在陈酿后期（9-12个月），接种发酵酒中还检测到曲霉属和Wallemia等丝状真菌。
细菌演替的主要特征是酒酒球菌在自发发酵酒中占主导地位。相反，接种发酵酒在陈酿中的细菌组成更复杂且不稳定。酒酒球菌的初始优势逐渐被伯克霍尔德菌属和短波单胞菌属等替代，其中伯克霍尔德菌属在后期成为主导。值得警惕的是，常规管理自发发酵酒在陈酿初期含有较高丰度的Acetobacter malorum等醋酸菌，这直接导致了其较高的挥发酸含量。
3.5. 生物胺含量的变化
对陈酿6个月和12个月的酒样进行分析发现，色胺和腐胺是最主要的生物胺。陈酿6个月后，超简化生态栽培酒的总生物胺含量显著高于常规管理酒。陈酿12个月后，常规管理自发发酵酒的总生物胺含量最高，而超简化生态栽培自发发酵酒的含量最低。所有酒样中的组胺和酪胺含量均低于1 mg/L，符合安全阈值。
3.6. 感官分析
电子舌分析表明，接种发酵酒的苦味和苦味后味显著高于对应的自发发酵酒。常规管理自发发酵酒的酸味和涩味最高，而超简化生态栽培自发发酵酒的口感轮廓最佳、适口性更高。
感官小组评价结果显示，超简化生态栽培自发发酵酒在香气浓郁度、纯净度、风味强度、平衡感和结构感上均显著优于其他酒样，整体感官品质最优。其次是两种接种发酵酒，而常规管理自发发酵酒的感官表现最弱，表现为明显的尖酸和涩感，酒体相对单薄。香气描述上，接种发酵酒更具成熟的果香和青椒气息，而自发发酵酒则表现出更复杂的 floral、奶油香和陈年相关香气。
3.7. 微生物对陈酿过程中组分演变的潜在影响
通过对微生物群落的功能预测，本研究间接评估了微生物对组分变化的影响。酒酒球菌的存在可能促进了苹果酸-乳酸发酵，导致苹果酸下降和乳酸上升。常规管理自发发酵酒中醋酸菌携带的乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶基因，与其较高的乙酸和挥发酸水平相关。酯酶基因在接种发酵酒中丰度更高，这与接种发酵酒通常含有更多酯类物质的香气特征一致。β-葡萄糖苷酶和酚酸酯酶等基因主要注释自酿酒酵母、酒酒球菌、Aureobasidium pullulans和Kazachstania humilis，这些酶可能参与了酚酸糖苷和酯的水解，从而在陈酿中释放出游离酚酸和苷元。生物胺在陈酿中的增加与携带氨基酸脱羧酶的残留微生物活动有关，相关基因主要注释自曲霉属、Aureobasidium pullulans、酒酒球菌和酿酒酵母等。
研究结论与意义
本研究系统揭示了自发发酵与接种发酵葡萄酒在瓶内陈酿过程中微生物特征与风味物质的动态变化规律。研究发现，仅有少数微生物能在葡萄酒陈酿环境中存续，主要包括酿酒酵母、Kazachstania humilis、Aureobasidium pullulans和酒酒球菌，它们的代谢活动影响了乳酸、乙酸、乙酸乙酯、乳酸乙酯等风味物质的形成。自发发酵酒的关键活性香气物质（如乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁二酸二乙酯、苯乙醇、金合欢醇）贡献了果香、奶油香和 floral 等香气；而接种发酵酒则以其酸乙酯、辛酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、甲硫基丙醇和异戊酸为特征，呈现出更浓郁的成熟果香。在酚类物质方面，儿茶素含量最高，且超简化生态栽培自发发酵酒表现出更高的单体酚含量，陈酿一年后其生物胺含量也最低。最重要的是，在保证葡萄原料质量和严格酒厂卫生的条件下，超简化生态栽培下的自发发酵酒展现出更稳定、更独特的风味特征和最优的综合感官品质。
这项研究填补了关于微生物在葡萄酒陈酿过程中作用的知识空白，首次详细阐述了不同栽培与酿造模式下葡萄酒陈酿的微生物群落演替与风味代谢网络的关联，明确了超简化生态栽培结合自发发酵这一模式在获得高品质、高稳定性天然葡萄酒方面的潜力。研究成果为深入理解天然葡萄酒成熟与稳定化的生物学和物理化学基础提供了关键证据，为优化天然葡萄酒的生产工艺、实现其风味可控与品质提升提供了重要的理论依据和实践指导。
