苹果酸乳酸发酵

在现代微生物学建立之前，葡萄酒酿造从业者并未意识到苹果酸乳酸发酵的存在，该过程长期被视为葡萄酒陈酿阶段自然发生的不明“二次发酵”现象，仅能通过酒液状态、酸度变化等感官表现被间接感知。^{22Malolactic Fermentation in Wine: A Reviewtandfonline.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

19世纪之前，欧洲传统葡萄酒产区的酿酒师普遍将自然触发的苹果酸乳酸发酵当成发酵不完全的异常状况，常通过加硫、澄清过滤等操作试图抑制该过程，反而导致部分批次葡萄酒出现尖锐酸涩感、瓶内二次爆瓶等问题。^{22Malolactic Fermentation in Wine: A Reviewtandfonline.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

20世纪50至60年代，法国葡萄酒研究机构首次明确苹果酸乳酸发酵（MLF）并非酿酒过程中的异常变质现象，而是可被定向管控的品质优化工艺，这一认知打破了此前行业将乳酸菌活动一概视为污染的传统误区。^{33OIV《葡萄酒酿造工艺规范指南》：苹果酸乳酸发酵标准化操作章节oiv.int前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

现代酿造体系中，苹果酸乳酸发酵的标准化认知核心框架包含三项核心判定指标：可滴定酸降幅不低于1g/L、L-苹果酸完全降解、挥发性酸生成量控制在法定阈值范围内，三者共同构成合格MLF的判定基准。^{33OIV《葡萄酒酿造工艺规范指南》：苹果酸乳酸发酵标准化操作章节oiv.int前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

到20世纪90年代，商业化直投乳酸菌菌株的普及，让苹果酸乳酸发酵从依赖自然触发的随机过程，转变为可在不同产区跨季节稳定复现的标准化酿造工序，被纳入国际葡萄与葡萄酒组织（OIV）的官方酿造操作规范体系。^{33OIV《葡萄酒酿造工艺规范指南》：苹果酸乳酸发酵标准化操作章节oiv.int前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

苹果酸乳酸发酵（MLF）的核心功能微生物主要属于酒球菌属（Oenococcus）、乳杆菌属（Lactobacillus）、片球菌属（Pediococcus）以及明串珠菌属（Leuconostoc）四大类，其中酒酒球菌（Oenococcus oeni）是商业酿造场景中应用最广泛的主导菌株。^{44Oenococcus oeni and the Winemaking Environment: A Reviewajevonline.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

酒酒球菌能够在葡萄酒典型的高酒精度（10%-14% ABV）、低pH（3.0-3.5）、高二氧化硫浓度的极端胁迫环境下保持代谢活性，将L-苹果酸直接脱羧转化为L-乳酸与二氧化碳，是自然触发苹果酸乳酸发酵的最常见优势种群。^{44Oenococcus oeni and the Winemaking Environment: A Reviewajevonline.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

片球菌属与明串珠菌属的部分菌株可在自然发酵过程中辅助参与苹果酸的降解，但这类种群通常只能在酒精度低于8%、pH高于3.5的低胁迫新酒环境下增殖，无法在常规成熟葡萄酒中独立完成完整的苹果酸乳酸发酵过程。^{44Oenococcus oeni and the Winemaking Environment: A Reviewajevonline.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

不同核心微生物种群的代谢路径存在显著差异，酒酒球菌的苹果酸-乳酸酶系统特异性极强，几乎不会生成影响酒体稳定性的多糖类副产物，而部分片球菌菌株会产生大量胞外多糖，可能导致葡萄酒出现粘稠、挂壁等非典型物理性状。^{44Oenococcus oeni and the Winemaking Environment: A Reviewajevonline.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

苹果酸乳酸发酵中的苹果酸脱羧代谢路径，核心是酒类酒球菌（Oenococcus oeni）等乳酸菌通过苹果酸酶（Malolactic Enzyme, MLE）介导的苹果酸-乳酸酶促反应，将L-苹果酸直接转化为L-乳酸与二氧化碳，该路径区别于酵母参与的苹果酸乙醇发酵的两步分解路径。^{55Malolactic Fermentation in Wine: A Reviewajevonline.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

该代谢路径的启动依赖于乳酸菌细胞膜上的苹果酸通透酶（Malate Permease），将葡萄酒基质中的L-苹果酸主动转运至胞内，随后在烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）作为辅酶的参与下完成脱羧反应，整个过程无需经过丙酮酸中间产物的游离积累阶段。^{55Malolactic Fermentation in Wine: A Reviewajevonline.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

苹果酸脱羧过程产生的跨膜质子梯度可被乳酸菌用于合成三磷酸腺苷（ATP），为菌体在葡萄酒高酸、高酒精的极端胁迫环境下提供额外的能量来源，这也是苹果酸乳酸发酵能够在酒精发酵结束后仍可顺利进行的核心代谢动力基础。^{55Malolactic Fermentation in Wine: A Reviewajevonline.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

苹果酸乳酸发酵过程中，酒酒球菌（Oenococcus oeni）在将L-苹果酸脱羧生成L-乳酸与二氧化碳的主代谢路径之外，会通过分解葡萄酒中的残留糖、柠檬酸以及氨基酸等底物生成一系列风味代谢副产物，这些副产物是改变葡萄酒感官表现的核心物质基础之一。^{66Oenococcus oeni and the Role of Lactic Acid Bacteria in Winemakingajevonline.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

柠檬酸是苹果酸乳酸发酵期间生成特征风味物质的关键前体，乳酸菌可通过柠檬酸代谢路径将其分解为双乙酰、乙偶姻与2,3-丁二醇：其中双乙酰在低浓度下会为葡萄酒带来奶油、坚果类愉悦香气，浓度超过特定阈值后则会呈现出类似变质酸奶的不良风味。^{66Oenococcus oeni and the Role of Lactic Acid Bacteria in Winemakingajevonline.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

乳酸菌在苹果酸乳酸发酵过程中会对葡萄酒中的氨基酸进行分解代谢，其中精氨酸经精氨酸脱亚胺酶路径代谢后会生成鸟氨酸、氨以及少量的氨基甲酸乙酯前体，该路径的激活程度与发酵菌株种类、酒液pH值存在显著相关性。^{66Oenococcus oeni and the Role of Lactic Acid Bacteria in Winemakingajevonline.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

自然触发苹果酸乳酸发酵的核心前提是葡萄汁或葡萄酒体系内存在足够数量的本土酒酒球菌（Oenococcus oeni）及其他可执行苹果酸乳酸发酵的乳酸菌菌株，这类菌群通常来源于葡萄园种植环境、采收环节的接触以及酒庄酿酒设备表面的生物膜。^{77苹果酸-乳酸发酵在葡萄酒酿造中的应用cifst.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

自然苹果酸乳酸发酵顺利启动的适宜环境参数区间为：酒液pH值不低于3.2，酒精度体积分数不超过13%，体系温度维持在18℃至22℃之间，同时游离二氧化硫总浓度需控制在10mg/L以下，过高的二氧化硫会直接抑制本土乳酸菌的活性。^{77苹果酸-乳酸发酵在葡萄酒酿造中的应用cifst.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

在自然触发模式下，苹果酸乳酸发酵通常不会在酒精发酵结束前启动，绝大多数顺利触发的案例都发生在酒精发酵完成后的1至4周窗口期内，依赖本土菌群逐步增殖至足够代谢苹果酸的种群密度。^{77苹果酸-乳酸发酵在葡萄酒酿造中的应用cifst.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

在葡萄酒酿造过程中，刻意抑制苹果酸乳酸发酵的最基础手段是将葡萄酒的游离二氧化硫浓度维持在50mg/L以上，该浓度可以有效抑制酒酒球菌等乳酸菌的活性，阻止其启动苹果酸向乳酸的转化过程。^{88苹果酸乳酸发酵在葡萄酒酿造中的控制策略cnif.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

酿酒师可通过将发酵完成后的葡萄酒温度长期控制在10℃以下的低温环境中，大幅降低乳酸菌的代谢活性，从而实现对苹果酸乳酸发酵的长期抑制效果，该手段常与二氧化硫添加配合使用以提升稳定性。^{88苹果酸乳酸发酵在葡萄酒酿造中的控制策略cnif.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

对葡萄酒进行0.45μm精度的无菌过滤，能够彻底滤除酒液中所有存活的乳酸菌菌体，从根本上消除苹果酸乳酸发酵的生物基础，该手段常应用于装瓶前的终末处理，避免瓶装酒在货架期内发生意外的苹果酸乳酸发酵导致的浑浊、爆瓶风险。^{88苹果酸乳酸发酵在葡萄酒酿造中的控制策略cnif.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

刻意抑制苹果酸乳酸发酵的工艺通常优先应用于需要保留高酸度、清新果香的白葡萄酒、起泡酒品类，比如长相思、雷司令等风格的葡萄酒酿造中，酿酒师会通过组合上述多种抑制手段，避免苹果酸被转化为口感更柔和的乳酸，维持酒款的清爽酸度特征。^{88苹果酸乳酸发酵在葡萄酒酿造中的控制策略cnif.cn前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

苹果酸乳酸发酵过程中，葡萄酒里刺激性较强的二元苹果酸会被酒类酒球菌等乳酸菌转化为口感更柔和的一元乳酸，整体酸度会出现可感知的下降，通常可滴定酸含量降低1至3克每升。^{44Oenococcus oeni and the Winemaking Environment: A Reviewajevonline.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

经过苹果酸乳酸发酵的葡萄酒，原本尖锐、带青果类刺激感的苹果酸酸度特征会被弱化，转而呈现出圆润、类似乳制品质感的乳酸酸度表现，大幅降低入口时的刺喉感。^{44Oenococcus oeni and the Winemaking Environment: A Reviewajevonline.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

苹果酸乳酸发酵过程中产生的黄油、奶油类标志性风味，核心生成路径是酒酒球菌等乳酸菌将葡萄酒中天然存在的柠檬酸代谢，生成乙酰乳酸，乙酰乳酸经非酶促脱羧后转化为双乙酰，双乙酰是该类风味的核心呈味物质。^{99Diacetyl in wine: A reviewlink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

葡萄酒中双乙酰的风味感知阈值约为1-4 mg/L，当浓度低于阈值时，双乙酰会为葡萄酒带来柔和的坚果、蜂蜜类香气，不会呈现典型的黄油特征；当浓度处于阈值区间内时，黄油奶油类风味会清晰显现；当浓度超过5 mg/L时，则容易带来类似酸败乳的不良风味。^{99Diacetyl in wine: A reviewlink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

双乙酰在葡萄酒中并非稳定存在，后续会在乳酸菌的还原酶作用下依次转化为乙偶姻、2,3-丁二醇，后两者的风味极淡，几乎不会贡献黄油类香气，因此苹果酸乳酸发酵结束后葡萄酒的长时间带酒泥静置会逐步弱化黄油奶油类风味的表现。^{99Diacetyl in wine: A reviewlink.springer.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

苹果酸乳酸发酵（MLF）可通过乳酸菌的代谢活动，将葡萄酒中尖锐的青苹果类苹果酸香气转化为更柔和的香气表现，降低生青感，提升果香的圆润度。^{1010Malolactic Fermentation in Wine: Impact on Aroma and Sensory Propertiesajevonline.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

MLF过程中乳酸菌会代谢产生双乙酰及其衍生物，在低浓度下可为葡萄酒增添类似新鲜奶油、榛子的辅助香气，与红色浆果、黑色浆果等基础果香融合，丰富香气层次。^{1010Malolactic Fermentation in Wine: Impact on Aroma and Sensory Propertiesajevonline.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

对于黑皮诺、赤霞珠等红葡萄酒品种，完成MLF后的酒液其红色浆果、黑醋栗类果香会呈现出更偏向果酱、熟成浆果的转化风格，而非发酵前的生鲜果香状态。^{1010Malolactic Fermentation in Wine: Impact on Aroma and Sensory Propertiesajevonline.org前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

在全球主流红葡萄酒产区，苹果酸乳酸发酵（MLF）已被视为几乎所有干型红葡萄酒酿造流程中的标准必要环节，绝大多数酿酒师会选择在酒精发酵结束后或同步启动该工艺。^{1111Malolactic Fermentation in Red Wineswineserver.ucdavis.edu前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

红葡萄酒领域普遍应用苹果酸乳酸发酵的核心动因之一，是将葡萄中口感刺激尖锐的二元酸苹果酸，转化为口感更柔和圆润的一元酸乳酸，大幅降低红葡萄酒的整体酸涩感，提升入口的顺滑度。^{1111Malolactic Fermentation in Red Wineswineserver.ucdavis.edu前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

经过苹果酸乳酸发酵的红葡萄酒，会生成包括双乙酰在内的多种次级代谢风味物质，能够为酒液增添黄油、酸奶、坚果类的附加香气层次，丰富原本以果香、橡木香为主的风味结构。^{1111Malolactic Fermentation in Red Wineswineserver.ucdavis.edu前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

传统法起泡酒的基酒通常会强制完成苹果酸乳酸发酵，这一处理能够降低基酒的尖锐酸度，同时为最终起泡酒带来奶油般的绵密口感与面包类的次级风味，适配香槟等高端起泡酒的经典风格定位。^{1212苹果酸乳酸发酵在葡萄酒酿造中的应用规范oiv.int前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

对于残糖含量超过30g/L的甜型葡萄酒，多数主流酿造指南建议在苹果酸乳酸发酵完成后立即进行除菌过滤，同时将酒液温度稳定控制在10℃以下，以此避免酒液在装瓶后发生非预期的苹果酸乳酸发酵，防止出现瓶内胀塞、风味异常劣变的问题。^{1212苹果酸乳酸发酵在葡萄酒酿造中的应用规范oiv.int前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

对于贵腐酒这类高糖甜型葡萄酒，多数酿造者会选择完全抑制苹果酸乳酸发酵的启动，保留酒液中高含量的天然苹果酸，以此维持酒液清爽明亮的酸度结构，平衡高残糖带来的甜腻感，保障贵腐酒标志性的新鲜柑橘类果香表达。^{1212苹果酸乳酸发酵在葡萄酒酿造中的应用规范oiv.int前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

苹果酸乳酸发酵（MLF）停滞的最常见诱因之一是酒液中酒精度体积分数超过14%，高酒精环境会通过破坏乳酸菌的细胞膜完整性，抑制其代谢活性与增殖能力，最终导致发酵进程中止。^{1313Managing Malolactic Fermentationwineserver.ucdavis.edu前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

酒液总二氧化硫（SO₂）浓度超过50mg/L时，游离态二氧化硫会与乳酸菌的关键酶系结合，阻断苹果酸向乳酸的转化通路，是触发苹果酸乳酸发酵停滞的核心化学诱因之一。^{1313Managing Malolactic Fermentationwineserver.ucdavis.edu前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

当发酵环境温度低于15℃时，乳酸菌的酶促反应速率大幅下降，菌体增殖周期显著延长，若长时间处于该低温区间，会直接造成苹果酸乳酸发酵完全停滞。^{1313Managing Malolactic Fermentationwineserver.ucdavis.edu前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

针对苹果酸乳酸发酵停滞的常规解决流程，首先需要检测酒液的游离二氧化硫浓度，若浓度超标则可通过轻微曝气、添加二氧化硫结合剂的方式将其降至安全阈值，之后再重新接种经过适配驯化的商业乳酸菌菌株。^{1313Managing Malolactic Fermentationwineserver.ucdavis.edu前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

苹果酸乳酸发酵过程中，酒酒球菌（Oenococcus oeni）或其他乳酸菌在高酒精度、低pH、高残留糖的胁迫环境下，会将葡萄酒中的组氨酸脱羧生成生物胺类物质组胺，当组胺含量超过欧盟法定上限10mg/L时，会引发饮用者头痛、潮红等过敏类生理反应。^{1414Guideline on Good Oenological Practices to Prevent the Formation of Biogenic Amines in Wineoiv.int前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

苹果酸乳酸发酵有害代谢物生成的核心前置风险是原料葡萄果实破损、霉变导致的初始乳酸菌菌群结构异常，若发酵前原料携带大量可生成腐胺、尸胺的片球菌属菌株，后续发酵过程中即便严格控制条件也极易出现生物胺超标问题。^{1414Guideline on Good Oenological Practices to Prevent the Formation of Biogenic Amines in Wineoiv.int前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

苹果酸乳酸发酵后期若乳酸菌活性不受控，会分解葡萄酒中的甘油生成丙烯醛类刺激性物质，该物质会与葡萄酒中的酚类物质结合产生苦味，同时还可能诱导生成具有刺鼻气味的吡咯烷类有害副产物，直接破坏酒的感官品质与饮用安全性。^{1414Guideline on Good Oenological Practices to Prevent the Formation of Biogenic Amines in Wineoiv.int前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

截至2023年，全球商用苹果酸乳酸发酵乳酸菌菌株的选育已从传统自然分离筛选阶段，进入到靶向基因编辑与代谢路径定向优化的分子育种阶段，选育出的菌株普遍具备低产生物胺、高SO2耐受性、精准降解苹果酸的核心性能。^{1515Oenococcus oeni and other lactic acid bacteria for wine malolactic fermentation: a review on strain selection and technological trendsacademic.oup.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

当前主流商用酒酒球菌（Oenococcus oeni）菌株的选育目标已从单一的发酵效率提升，拓展到适配不同葡萄品种、不同酿造场景的细分功能方向，部分定向选育菌株可在14℃低温、pH3.0的极端葡萄酒环境下完成99%以上的苹果酸转化。^{1515Oenococcus oeni and other lactic acid bacteria for wine malolactic fermentation: a review on strain selection and technological trendsacademic.oup.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

低干预酿造理念下的苹果酸乳酸发酵实践，核心原则是尽可能减少人工外源添加物与工艺强制干预，优先依托葡萄表皮与酒庄环境的本土天然菌群完成发酵过程，避免商用选育乳酸菌的人工接种操作。^{1616Malolactic fermentation in low-intervention winemakingonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

这类低干预MLF实践通常会配合开放式或半开放式的发酵容器，比如旧橡木桶、黏土陶罐，让酒庄环境中的天然片球菌、酒球菌和乳杆菌自然迁移进入酒体启动发酵，无需人工定向接种。^{1616Malolactic fermentation in low-intervention winemakingonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

低干预MLF实践中通常不会人为调整酒体pH值，而是通过控制发酵环境温度在18℃至22℃的温和区间，缓慢引导天然乳酸菌逐步完成苹果酸到乳酸的转化，以此保留更多葡萄本身的一级果香。^{1616Malolactic fermentation in low-intervention winemakingonlinelibrary.wiley.com前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

国际葡萄与葡萄酒组织（OIV）发布的相关酿造技术规范显示，两种发酵方式均符合合规酿造要求，不存在绝对的优劣判定标准，酒庄可根据自身的生产定位、葡萄园风土条件与风险管控能力自主选择。^{1717OIV 苹果酸乳酸发酵酿造技术指南oiv.int前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

国际葡萄与葡萄酒组织在2023年修订的酿造规范中，未对部分苹果酸乳酸发酵工艺作出禁止性规定，但要求采用该工艺的葡萄酒需在技术文档中明确标注发酵完成度参数，以区分于完全完成苹果酸乳酸发酵的同品类产品。^{1818OIV Code of Vitivinicultural Practices - Section on Fermentation Managementoiv.int前往参考资料 ↓在新标签页中打开}

截至2024年，国际葡萄与葡萄酒组织（OIV）并未出台针对冷凉高酸产区强制触发苹果酸乳酸发酵的强制性规范，仅将其列为推荐性可选工艺，不同国家的产区原产地保护制度对此的要求也存在明显差异。^{1919OIV《葡萄酒酿造工艺操作规范指南》oiv.int前往参考资料 ↓在新标签页中打开}