爱华网在葡萄酒的酿造过程当中，酿酒酵母（Saccharomyces）占有举足轻重的地位，它将葡萄里的糖转化成为酒精和二氧化碳，以及通过其它一系列复杂的生化反应把氨基酸等物质转换成杂醇，酯类等等。但还有一群酵母，它们大多数无法自己单独完成发酵或者不被用来进行酒的发酵，科学家称它们做非酿酒酵母（non-Sacchaormyces）。它们通常被认为是酿酒中的害群之马，还被取了个不太好听的俗名-野生酵母（wild yeast），因为它们总与各种异味物质(醋酸,乙醛,乙酸乙酯，硫化氢等)的产生以及酒质的腐坏变质联系在一起.但现在越来越多的科学家认识到它们其实能为葡萄酒带来很多正面的影响，合理的利用它们可以让酒充满复杂度和迷人的气质。
非酿酒酵母天然存在于葡萄上，在不同的风土里面它的组成成分是不一样的。现在越来越多的酒厂愿意回归风土，采用天然发酵（indigenous yeast fermentation ornatural fermentation）而放弃接种发酵（inoculatedfermentation）。在天然发酵中，非酿酒酵母的地位就显得与酿酒酵母同等重要了，因为每一块风土里的非酿酒酵母的组成成分是独一无二的，随着它们与酿酒酵母之间复杂的相互作用而产生的葡萄酒风味也是独一无二的。
非酿酒酵母最大的来源是葡萄自身（表皮，梗茎等等），当然发酵工具（比如发酵罐等）中也有非酿酒酵母但数量很少。葡萄自身的非酿酒酵母的组成成分是很值得研究的，它与很多风土因素有关：葡萄园的海拔高度与朝向，气候条件（温度，降雨，湿度，海洋的影响），葡萄的种类（品种，葡萄皮的厚度），葡萄种植的手段（施肥，灌溉，树冠的管理，农药的运用），葡萄处于什么样的成长阶段（成熟的程度带来的不同的酸与糖的比例），葡萄的健康程度（是否有物理损伤，害虫的侵蚀）。它与收获采摘时的很多因素也有关：比如葡萄的温度，采摘的方式（人工或者机械），从采摘到榨汁间的时间间隔，二氧化硫的运用等等。另外酿造手法的不同也会导致最终参与发酵的非酿酒酵母的成分以及数量不一样，比如说是否去梗，是否清洗葡萄，用何种方式榨取葡萄汁，浸皮时间等等。
现有的对于非酿酒酵母的研究主要从下面几个方面进行。第一个方面是考察它的成长条件，包括最适pH值，最适发酵温度，最适培养基成分，最适的糖的浓度（最适渗透压），能发酵的糖的种类，耐酒精性，对二氧化硫和各种农药的耐性，耐氧性，是否能与酿酒酵母共存的原因（若不能共存，原因和机理是什么），等等。第二个方面单独研究每种非酿酒酵母的功能，是否产生以及产生多少甘油，有机酸，挥发性脂肪酸，酒精杂醇，酯类，萜烯类，丁二酮（diacetyl）以及与它相关的衍生物，各种异味物质，各种酶（糖苷酶，脂肪酶，蛋白酶，酯酶等等）的生成,是否对酒有澄清作用(flocculationcapability)等等。第三个方面是深入到分子生物学的层面，做基因测序以及探究每个基因的功能以期达到通过基因手段控制酵母的各种活动。
根据文献1,在葡萄园里和酿酒厂里常见的酵母一共有20个属（Genus）。其中一个属是酿酒酵母（Saccharomyces）,另外19个属都归为非酿酒酵母，分别是固囊酵母（Citeromyces）, 德巴利酵母（Debaryomyces）, 德克酵母（Dekkera）, 有孢汉生酵母（Hanseniaspora）, 伊萨酵母（Issatchenkia）, 克鲁维酵母（Kluyveromyces）, 娄德酵母（Lodderomyces）, 美奇酵母（Metschnikowia）, 毕赤酵母(Pichia), 路德类酵母（Saccharomycodes）, 裂殖酵母（Schizosaccharomyces）, 有孢圆酵母（Torulaspora）, 接合囊酵母（Zygoascus）, 接合酵母（Zygosaccharomyces）, 酒香酵母（Brettanomyces）, 假丝酵母（Candida）, 克勒克酵母（Kloeckera）, 隐球酵母（Cryptococcus）, 蔷薇色圆酵母（Rhodotorula）。
以下就以文献1和我自己的一篇综述（文献2）为蓝本归纳一下在葡萄里常见的非酿酒酵母的功能和特质。非酿酒酵母大体分为三类：
- 无法独立完成发酵的细尖酵母（apiculate yeast）它们在发酵初期能大量存活，但是发酵能力很弱，耐酒精能力很差。其中典型的代表是有孢汉生酵母（Hanseniasporauvarum）【无性体为克勒克酵母（Kloeckeraappiculata）】，Hanseniasporaguilliermondii 【无性体为另一种克勒克酵母（Kloeckeraapis）】，在气候比较炎热的地方这种酵母主要以有性体的方式存在，在寒冷的地方主要以无性体的方式存在，温和的地方两种体形同时存在。很多报告指出它们占葡萄上整个酵母总数的50-75%。当然这个数字也不绝对，农药的应用，地域等因素都会影响细尖酵母的数量。这类酵母主要是在前期的发酵中占主导地位，在发酵进入中后期会逐渐凋亡。它们无法独立完成发酵，耐酒精能力也很弱，那这些酵母对葡萄酒有什么影响呢？在分离这些细尖酵母进行研究后发现，它们能产生大量的带有果香与花香的乙酸酯（acetate esters），如带有香蕉味的乙酸异戊酯（isoamyl aceate），带有玫瑰花香的乙酸苯乙酯(2-phenylethylacetate)等。另外它们与酿酒酵母混搭使用可以降低酒里边杂醇的含量。但它们中的某些菌种会产生过量的乙酸（aceticacid）和乙酸乙酯(ethylacetate)破坏葡萄酒的风味。过量的乙酸会产生醋味，过量的乙酸乙酯会产生类似于指甲油的味道。
- 好氧型酵母，它们在发酵初期也能大量存活，发酵能力和耐酒精能力都稍强于细尖酵母.这一类非酿酒酵母最典型的是假丝酵母Candida spp。代表性的菌种是星形假丝酵母（Candidastellata）, 铁红假丝酵母（Candidapulcherrima）。星形假丝酵母的主要特点是能产生大量的甘油，琥珀酸和酯，以及少量的醋酸，乙醇和杂醇。这种酵母主要的缺陷是他基本上只能发酵果糖。若单独使用它进行发酵会有大量残余的葡萄糖，因为当果糖发酵完之后整个发酵就停止了。另外它还能产生大量的2，3-丁二醇(2,3-butanediol)，当这种物质浓度过高时能产生过浓的黄油，奶酪味道导致葡萄酒的果香被掩盖。铁红假丝酵母的主要特点是能产生大量的带有玫瑰花香的β-苯乙醇（2-phenylethylalcohol），以及一些酯类如乙酸苯乙酯，辛酸乙酯(ethyloctanoate)，乙酸乙酯等等。但是它也不能独立完成发酵。另外这两种酵母还有一个共同的特点，就是他们都能生成大量的酶，如糖苷酶，蛋白酶，脂解酶等等。这些酶有利于释放出更多带有芳香气味的物质，比如糖苷酶就能帮助释放带有橙香和橘香的萜烯醇（terpenols）。萜烯醇是对芳香类葡萄如雷司令, 琼瑶浆, 麝香, 灰皮诺等很重要的一类香气物质。萜烯醇包括香茅醇(citronellol)，芳樟醇(linalool)，橙花醇(nerol)，松油醇(terpineol)，和香叶草醇(geraniol)，它们通常与寡糖以糖苷键的形式结合在一起（boundform），糖苷酶能将糖苷键切断以释放萜烯醇（freeform）。毕赤酵母（Pichiaspp）也是第二类非酿酒酵母的常见的菌属。代表性的菌种有异常毕赤酵母(Pichiaanomala)，发酵毕赤酵母(P.fermentans)，膜璞毕赤酵母（P.membranifaciens）等等。它们的共同特征也是为葡萄酒带来更多的酯类，以及挥发性的酚类如4-乙基苯酚（4-ethylphenol）和4-乙基-2-甲氧基苯酚（4-ethylguaiacol）等等。这些酚类物质如果浓度适宜可以增加酒的复杂度，带来如香草，丁香，烟熏，烤肉等气味，如过量则会导致酒充满刺鼻的消毒水味道。值得一提的是，研究表明异常毕赤酵母发酵过程中所产生的β-葡萄糖苷酶既能帮助释放更多的香气，又不会导致青花素的水解从而防止了酒体的褪色。
第二类非酿酒酵母还有一属-拟威尔酵母（Williopsis），它不属于常见的19种属之一. 拟威尔酵母下边有一个菌种（species）叫作土星拟威尔酵母（Williopsissaturnus）。这种酵母在葡萄园里和酿酒厂里并不常见，但是现在有研究人员试着把它引入到葡萄酒的发酵当中以增加酒的果香，因为该种酵母有非常强的产酯能力尤其是乙酸酯中带有香蕉味的乙酸异戊酯。这种酵母在日本的清酒中有广泛的使用，我们闻到的某些中高档清酒中的香蕉味应该就是来自于这种酵母的作用。
上面提到的这两类非酿酒酵母都会随着酿酒酵母的逐渐强势而凋亡，下图展示了克勒克酵母属（第一类），假丝酵母属（第二类），以及酿酒酵母属在酒中的生长趋势。某些非酿酒酵母凋亡的原因有好几种，第一是较低的酒精忍耐度，第二是发酵后期氧气的不足，第三是对营养物质的竞争，第四是酵母之间的接触抑制，第五是酿酒酵母产生有毒的代谢产物。
- 能耐高酒精或者有较强发酵能力的酵母。这其中包括甜酒（法国贵腐，德国冰酒等）发酵里经常出现的戴尔凯氏有孢圆酵母（Torulasporadelbrueckii ，以前称作罗斯酵母Saccharomycesrosei)。它具有耐高渗透压的能力，所以能在含糖较高葡萄汁里存活。它也有很强的产酯能力。另外它在高糖环境下不会产生大量的乙酸，而酿酒酵母（Saccharomycescerevisiae）在这点上正相反。另外耐热克鲁维酵母（Kluyveromycesthermotolerans），有将果糖和葡萄糖直接转化为乳酸的能力，并产生较低的醋酸和异味，它与酿酒酵母（Saccharomycescerevisiae）的搭配是一个很值得关注的课题。还有一个有意思的就是酒香酵母（Brettanomycesbruxellensis），它能在高酒精下存活，它所制造的挥发性物质包括带有焦糖味的四氢吡啶（Tetrahydropyridines），带有丁香熏肉味的4-乙基苯酚（4-ethylphenol）和4-乙基-2-甲氧基苯酚（4-ethylguaiacol）以及带有汗臭味的异戊酸(isovaleric acid)等等。这些挥发性物质若控制在合理的浓度以内它能增加酒的复杂度，但如果过量之后就会闻到诸如牛棚，动物皮毛的骚味，或各种刺鼻的味道。著名的教皇新堡（CDP）的酒庄Chateau Beaucastel 就以“Brett”的复杂气味出名。我喝过的另一个CDP的酒庄Domaine du Pegau也有这个味道。另外酒香酵母的某些菌种会产生生物胺（biogenicamines），有的人对这类物质过敏。因此我们需要对酒香酵母进行有效的控制。AWRI（Australian Wine ResearchInstitute）最近对酒香酵母的研究有了突破性的进展，他们完成了对酒香酵母里所有基因的测序，并且同时发现了这种酵母中对亚硫酸盐（sulphites）起抗性作用的基因，这为今后通过基因手段来控制酒香酵母的数量打下了坚实基础。
此外这类酵母中还有几种发酵能力与酿酒酵母相当，但容易产生异味物质破坏酒的香气的酵母。如粟酒裂殖酵母（Schizosaccharomycespombe），它能将糖类高效的转化为酒精，又能高效将苹果酸（L-malicacid）转化成酒精从而降低酒的酸度，但是它有可能产生大量的硫化氢（H2S）。有学者建议在处理过酸的葡萄汁时可以先行使用这种酵母，但发酵时间要严格控制，将其清除之后再加入酿酒酵母进行发酵。再如在甜酒与香槟中经常出现的接合酵母属如拜氏接合酵母（Zygosaccharomycesbailii）, 鲁氏接合酵母 (Zygosaccharomycesrouxii)，它们也能有效将糖类转化为酒精，但是它们会产生大量的异味物质如乙酸等等,并且它们通常耐高温，高酒精,高酸,高糖和高防腐剂，因而不易被清除.因此大多数酿酒师都视接合酵母为败坏酵母(spoilage yeast)。当然也有个别报道显示这种酵母对酿酒也有积极的一面，如高效分解苹果酸,有效制造酒精,与酿酒酵母一起平衡各种糖的消耗等等.但是大多数的科学家支持在酿酒前要把它们清除掉.
还有一些属没有总结到,就不再赘述了，它们抑或是对酒的影响很小,抑或是与上面提到的属有相似的功能和作用.
每一块葡萄园通过不同的酵母成分,以及其它独特的风土因素,造就了自己与众不同的特色. 但从以上各种非酿酒酵母的特性来看,天然发酵也存在着稳定性和持续性方面的潜在风险.各种酵母若能在发酵中平衡发展那自然是求之不得, 但如若其中的某几种唱起了主角, 酒香可能失去平衡或者彻底腐坏变质.酒的香气其实归根结底是取决于各种挥发性物质的浓度以及它们之间的相互比例, 任何一种或几种过于突出都会带来负面的结果.如今研究者们试图去了解每块葡萄园的酵母组成成分, 试图从中挑选好的菌种进行接种型的混种发酵(inoculated mix-culture fermentation), 以保证整个过程的稳定性和持续性以及酒的复杂性。 很多的相关研究已经收获了不错的结果,但是这当中仍有很多的难题亟待解决。
主要文献
1.Jolly,N.P., Augustyn, O.P.H. et al. (2006) Therole and use of the non-Saccharomyces yeasts in wineproduction. South African Journal of Enology and Viticulture(27),15-39.
2. Lee, P.-R., Li, X. et al.(2011) Chapter 12, Non-Saccharomyces Yeasts and Wine.In: Peeters, A. S.(ed). Wine: Types, Production and Health. NovaScience Publishers, Hauppauge, NY. ISBN 978-1-61470-635-9.
3. Ciani, M., Comitini, F. et al.(2010) Controlled mixed culture fermentation:a new perspective on the use of non-Saccharomyces yeasts inwinemaking. FEMS Yeast Research (10), 123-133.
