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宁夏大学葡萄酒与园艺学院高宇副教授团队在Food Chemistry发表高水平综述：酵母细胞壁多糖在葡萄酒香气稳定化中的机制、调控与应用前景
发布时间：
2026-10-30
来源：
成果报道 食品放大镜
宁夏大学葡萄酒与园艺学院高宇副教授团队在Food Chemistry发表高水平综述：酵母细胞壁多糖在葡萄酒香气稳定化中的机制、调控与应用前景
近期，宁夏大学葡萄酒与园艺学院高宇副教授课题组在国际食品TOP期刊Food Chemistry（Q1，IF: 10.4）发表了题为“Yeast Cell Wall polysaccharides in wine aroma stabilisation: Mechanisms, regulation, and applications”的综述论文。本文第一作者为宁夏大学食品科学与工程学院张宇，高宇副教授为通讯作者。文章聚焦于酵母细胞壁多糖（CWPs）与甘露糖蛋白（MPs），从分子、细胞、发酵与工艺四个层面系统综述了其在葡萄酒香气稳定化中的作用：酵母细胞壁大分子与香气物质的结合是动态、可逆的过程，涉及基质依赖的分配效应、氢键、范德华力、疏水作用及静电效应；富含甘露糖蛋白的组分对酯类保留与释放的调控证据最为一致，而β-葡聚糖的独立贡献尚待深入；多糖提取、结构表征、酵母自溶、温度、氮源、氧气及混菌发酵均影响这些大分子的丰度与功能；外源与内源酵母多糖可影响香气持久性以及胶体稳定性、口感、色泽和泡沫等品质，为发展内源、可控、结构导向的香气稳定策略提供了理论框架。
研究背景
葡萄酒香气稳定性不仅取决于挥发性香气化合物（VACs）的形成与降解，还取决于其在复杂酒基质中的分配与释放。传统的抗氧化策略、膨润土澄清及非酿酒酵母调控等手段虽有一定效果，但特异性和可控性不足，难以直接调控决定香气保留的理化机制。酵母细胞壁多糖（CWPs）和甘露糖蛋白（MPs）是酵母内源组分，在发酵与自溶过程中被持续合成、重塑并释放，是潜在的内源香气调控因子，但其结构特征、酵母生理、发酵条件与香气行为间的机制联系尚未充分阐明。
范围与方法本综述从分子、细胞、发酵与工艺四个层面系统梳理酵母CWPs与MPs对葡萄酒香气的调控：总结酿酒酵母与非酿酒酵母β-葡聚糖和MPs的组成、结构特征及其对分子可及性的影响；评述CWP提取、纯化与多尺度表征方法及现存瓶颈；解析CWP与香气物质间可逆非共价相互作用及基质依赖的分配机制；分析酵母自溶、发酵参数（温度、氮源、氧气）与混菌发酵对内源多糖丰度和功能的影响；并评估外源酵母多糖制剂及酒泥陈酿等工艺策略的应用效果与局限。
主要发现与结论现有证据表明，酵母细胞壁大分子与香气的结合是动态、可逆的过程，涉及基质依赖分配、氢键、范德华力、疏水作用及静电效应；其中含MP组分对酯类保留与释放的调控证据较为一致，而β-葡聚糖的具体贡献尚不明确。外源和内源酵母多糖及MPs可影响香气持久性以及胶体稳定性、口感、色泽和泡沫等品质，但效应高度依赖大分子结构和酒基质组成。本综述提出的仿生策略表明，CWPs不应被视为被动结合剂，而是动态的内源基质组分，可在酿造和陈酿中调控挥发性物质的分配、保留与释放，为食品风味研究和新型感官评价体系提供了方向。
结论与展望
该综述指出，酵母CWPs是连接酵母生理与葡萄酒香气化学的动态多功能界面，而不应仅被视为被动的香气结合材料。富含甘露糖蛋白与葡聚糖的组分可通过氢键、疏水作用、范德华力及条件性静电作用等可逆分子相互作用，连同基质依赖的挥发性物质再分配，共同调控VACs在水相、大分子结合相与顶空之间的保留、分配与释放。CWP功能与酵母种属、菌株、生理状态及发酵条件密切相关：温度、氮源、氧气、接种策略与酵母间互作均可影响细胞壁重塑与多糖释放，混菌发酵与酵母自溶为内源多糖调控提供了途径，但多糖释放量的增加并不必然带来香气表达或感官品质的改善。酵母多糖作为天然多功能组分，其效应延伸至胶体稳定性、口感、色泽与泡沫，但尚无普适的剂量—效应关系；通过酵母选育、发酵管理与可控陈酿实现的内源调控，可能比单纯外源添加提供更整合的解决方案。
未来研究应将结构表征明确的天然CWPs与真实酒基质相结合，整合吸附/分配测定、热力学分析、光谱与分子模拟及感官评价，建立连接CWP结构特征与香气物质保留及释放动力学的定量构效关系，并重点关注β-葡聚糖的独立作用及不同CWP组分与复杂酒体成分间的相互作用。同时，降低生产成本、提高批次一致性、建立表征与应用标准，将推动酵母源多糖在现代葡萄酒酿造中的结构导向应用。
图文赏析
图1. 酿酒酵母细胞壁的分层结构示意图。最外层富含高度糖基化的甘露糖蛋白（MPs），通过GPI锚定等方式共价连接于下层β-葡聚糖网络；中间层由β-1,3-葡聚糖骨架与β-1,6-葡聚糖分支交联构成，提供机械强度与孔隙度；几丁质含量较低，主要定位于芽痕，参与维持细胞壁完整性与架构；最内层紧邻细胞质膜。
图2. 酵母细胞壁多糖（CWPs）与香气化合物间可逆非共价相互作用示意图。该概念模型描绘了介导挥发性香气化合物与酵母CWPs（尤其是甘露糖蛋白和β-葡聚糖）缔合的主要弱相互作用类型，包括多糖极性羟基与酯类、醇类、萜烯等香气化合物含氧官能团之间的氢键、偏向非极性挥发性物质的疏水作用，以及范德华力和静电相互作用等。
图3. 酵母自溶过程中主要释放组分示意图。酵母自溶是酵母细胞死亡后发生的酶介导、时序性降解过程，使细胞壁与胞内组分逐步水解并释放到周围酒基质中，释放组分包括甘露糖蛋白、β-葡聚糖、几丁质片段等细胞壁来源大分子，以及蛋白质/多肽、氨基酸、脂质、核苷酸和其他小分子代谢物等胞内内容物。
原文链接
https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.151129
作者简介
高宇，宁夏大学葡萄酒与园艺学院副教授、中共党员、宁夏回族自治区高层次引进人才；毕业于南非斯坦林布什大学葡萄酒生物工程专业，获博士学位；现任宁夏大学葡萄酒品质控制与新产品开发研究所所长、葡萄酒与园艺学院实验平台主任、宁夏贺兰山东麓葡萄酒产区授权认证讲师。主持国家自然科学基金青年项目、宁夏回族自治区重点研发计划重点项目、宁夏回族自治区重点研发项目（引才专项）、宁夏回族自治区自然科学基金等多项。在 Trends in Food Science & Technology、Carbohydrate Polymers、Food Chemistry、New Phytologist、Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology、Food Research International、Journal of Agricultural and Food Chemistry、Molecular Plant Pathology等期刊发表一系列相关成果。
主要研究方向：葡萄酒、多糖、大分子与风味物质的调控机制。
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