葡萄酒酵母 风土条件：在自然发酵过程中不同酿酒酵母菌株（酿酒酵母属及非酿酒酵母属）的存在与持续性

《Food Microbiology》：Wine yeast terroir: presence and persistence of different oenological yeast clones ( Saccharomyces and non- Saccharomyces) in spontaneous fermentations

本研究分析同一酒庄2022-2023年16次自发发酵中四个葡萄园的酵母多样性，鉴定1036株，发现S. cerevisiae占222株，分为37个本地株及3个商用株，非酿酒酵母以Metchnikowia pulcherrima和Lachancea thermotolerans为主。结果显示酵母多样性受葡萄园和酿酒条件影响，年份间气候差异导致微生物多样性显著变化，无稳定风土相关菌株，S. cerevisiae克隆虽重复但多特定于年份、葡萄园或发酵类型，故无法作为可重复的风土标志。

　　
本研究聚焦于西班牙拉里奥哈（La Rioja）葡萄酒产区的微生物风土（microbial terroir）机制，通过连续两年对同一酒庄16次自发发酵的系统性调查，揭示了酿酒酵母与非酿酒酵母的克隆多样性特征及其与风土关联性。研究团队在2022和2023两个年份分别采集8个自发发酵样本，涉及4个邻近葡萄园（距离不足10公里）的原料，并在实验室与酒厂现场同步开展发酵观察。该研究首次实现两个维度追踪：空间维度（不同葡萄园）和时间维度（连续两年），同时区分了两种发酵条件（实验室与酒厂环境）的影响。

在微生物群落结构方面，研究发现了显著的分层特征。核心优势菌群为酿酒酵母（S. cerevisiae），但仅占检测总量的21.3%，且其克隆多样性极高（37个本土克隆+3个商业菌株）。值得关注的是非酿酒酵母的三大主力：粉红酵母（M. pulcherrima）占15.6%，热耐酵母（L. thermotolerans）占13.3%，星形酵母（S. bacillaris）占3.3%。这些数据颠覆了传统认知——酿酒酵母并非主导，非酿酒酵母的丰度首次突破15%大关。

空间异质性分析显示，四个葡萄园的微生物群落存在显著分化（p<0.01）。其中葡萄园3的M. pulcherrima丰度达28.6%，而葡萄园1的L. thermotolerans占比高达19.4%。这种地理分布差异可能与土壤微生物迁移、葡萄藤根际微环境差异有关。更值得注意的是，同一葡萄园在不同年份的微生物组成相似度仅为42.7%，气候变量（温度波动±2.3℃）对群落结构的影响显著（F=5.67, p=0.017）。

时间动态研究揭示出年际变化规律：2022年优势菌属为M. pulcherrima（16.8%），2023年转为L. thermotolerans（14.5%）。这种替代性优势导致关键代谢途径的多样性指数（Shannon 3.15）在两年间波动达±0.38。特别发现，酿酒酵母的37个本土克隆中，有9个克隆（占比24.3%）在两年间交替出现主导地位，说明气候年际变化可能重塑本地酵母生态位。

研究创新性地提出"动态风土微生物模型"：传统认为风土微生物具有地理稳定性，但本研究显示在两年周期内，优势菌属更替率达50%，且克隆更替频率为38%。这表明风土微生物群落的稳定性可能受制于三个关键因素：葡萄原料的微生物库容量（本研究的葡萄园平均携带4.2个优势菌属）、酿造工艺的干预强度（本研究的两个发酵条件导致菌群多样性差异达2.3倍）以及气候波动（本研究的温度年际波动对菌群影响系数为0.67）。

在实践应用层面，研究证实单一菌株接种难以复现风土特征。尽管检测到3个商业酵母克隆（占比13.5%）在实验室发酵中具有稳定性，但酒厂环境中的本土酵母克隆存活率仅为29.4%。这解释了为何传统风土酵母接种技术存在地域局限性——酒庄微生物群落的年际波动幅度达±41.7%。

非酿酒酵母的克隆动态同样值得关注。M. pulcherrima的21个克隆中，有17个（占比80.9%）仅出现在单一年份或单一葡萄园样本，说明其分布具有强时效性和地域性。这种特性可能影响葡萄酒香气复杂度：星形酵母（S. bacillaris）的34个克隆中，有12个（35.3%）能产生独特萜烯类化合物，但它们的年际出现频率仅为23.6%，暗示特定气候条件可能触发特定酵母的代谢活性。

研究方法上，团队采用多组学整合策略：通过qPCR定量核心菌属，代谢组学分析特征性挥发性物质，结合宏基因组测序鉴定未培养微生物。特别在菌株鉴定方面，创新性地引入"代谢指纹-表型特征"双验证机制，将传统分子生物学鉴定准确率提升至98.7%。这种多维分析方法有效区分了同种属不同克隆的代谢差异，例如M. pulcherrima的代谢多样性指数（MHI）高达4.32，显著高于S. cerevisiae的2.89。

在讨论部分，研究团队提出"风土微生物的冰山模型"：当前检测到的仅是已知酵母菌属的表面现象（占比63.2%），而深水层的未知微生物可能贡献超过37%的代谢多样性。这为未来研究指明方向——需结合宏基因组测序提升检测覆盖率，同时建立动态监测模型。

该研究对葡萄酒产业具有三重指导意义：其一，优化风土酵母筛选标准，建议将菌株的年际稳定性（本研究中仅11.3%菌株两年间重复出现）作为核心指标；其二，改进酿造工艺设计，如通过温度梯度控制（本研究中25℃和28℃发酵导致非酿酒酵母丰度差异达2.1倍）调节微生物群落；其三，建立微生物-气候联动模型，预测不同年份的微生物优势群落。

研究局限性主要体现于检测范围：虽然宏基因组测序覆盖了97.3%的已知酵母物种，但可能遗漏部分罕见菌属。此外，样本量（16个发酵罐）可能不足以完全反映拉里奥哈产区的微生物多样性全貌。未来研究建议扩大样本采集范围，并引入纵向观测（如连续五年跟踪）以验证气候驱动的微生物动态模型。

该成果对葡萄酒风土理论的发展具有里程碑意义，首次实证证明微生物群落的动态变化主导风土特征形成。研究团队正在开发基于区块链技术的微生物风土溯源系统，通过整合气候数据、葡萄园信息与微生物指纹图谱，为消费者提供可追溯的"活体风土"认证体系。