长期以来，“风土（terroir）”一直是葡萄酒的热门话题，“terroir”概念来源于法国，主要是用来指具有特点鲜明、品质卓越、与众不同的，能够体现出与土地紧密相关的葡萄酒。它是一种非物质的独一无二的地域性资源，其意思是葡萄生长环境因素的总和——地理位置、地形、土壤类型、光照条件、降水量、昼夜温差和环境微生物等影响葡萄酒风格的自然因素，真正的“风土”赋予葡萄酒“灵魂”。
当前葡萄酒“风土”剖析正在进一步深入放大。微生物“风土”——成为关于整体“风土”讨论的核心，其所表述的是，葡萄园微生物是独一无二的，并以特有的方式影响葡萄酒特性和风格，使它们成为葡萄酒品质表达的重要组成部分之一。
葡萄酒酿造的科学基础是微生物学，其本质就是微生物代谢葡萄汁的过程，而劳动人民在认识微生物之前其实就已经掌握了葡萄酒的酿造技术。葡萄酒酿造过程中所涉及的微生物种类繁多，可分为有益菌和有害菌，例如：酵母菌，能够进行酒精发酵，将糖转化为乙醇并产生对口感和香气有重要作用的副产物；乳酸菌，能够进行苹果酸-乳酸发酵，可以降低葡萄酒酸度、改善口感、提高葡萄酒稳定性，是葡萄酒二次发酵的主角。而葡萄酒有害菌，会影响葡萄酒风味，严重时将引起葡萄酒变质，导致酿酒失败。
目前与葡萄酒酿造有关的微生物主要有三大类，为酵母菌、细菌和霉菌。
（1）葡萄酒酵母菌的构成及作用
酵母菌是葡萄酒酿造的灵魂，在酿酒过程中，它担任着“主要人物”的角色，将葡萄中的大部分糖转化为乙醇和CO2，并产生醇、醛、酸、酯等代谢产物，赋予了葡萄酒的风味及感官特性。葡萄酒相关酵母菌种类繁多，研究发现，酵母菌不仅存在于葡萄浆果、葡萄汁和葡萄酒中，还广泛分布于葡萄园、土壤、葡萄酒厂、酿造设备等地方，其中主要有酵母属(Saccharomyces)、毕赤酵母属(Pichia)、假丝酵母属(Candida)、有孢汉逊酵母属(Hanseniaspora)、裂殖酵母属(Schizosaccharomyces)、德克酵母属(Dekkera)、梅奇酵母属(Metschnikowia)、伊萨酵母属(Issatchenkia)、类酵母属(Saccharomycodes)、结合酵母属(Zygosaccharomyces)等十多个属的酵母种类。其中酵母属是主要代表，它在生产中的作用主要有以下几个方面：
（1）将葡萄浆果中的糖转化成乙醇、CO2及其它副产物；
（2）对生长于葡萄果实表面的霉菌有一定的生物抑制作用；
（3）在葡萄汁发酵为葡萄酒的过程中生成并释放多种香气物质；
（4）酵母菌的自溶作用影响葡萄酒的香气及其品质。
在葡萄酒酿造中，酵母菌分为酿酒酵母（Saccharomyces Cerevisiae）和非酿酒酵母（non-Saccharomyces），研究表明在发酵过程中，非酿酒酵母的数量及发酵作用时间对葡萄酒品质存在一定的影响，对其进行恰当的调控可有效的提高葡萄酒风味及复杂性。
（2）葡萄酒细菌的构成及作用
与葡萄酒酿造相关的细菌有：乳酸菌和醋酸菌。乳酸菌主要有酒球菌属(Oenococcus)、乳杆菌属(Latobacillus)、明串珠菌属(Leuconostoc)、片球菌属(Pediococcus)，其中酒酒球菌(Oenococcus oeni)是进行苹果酸-乳酸发酵（Malolactic Fermentation，简称MLF）的主要菌种。MLF的主要作用有：
（1）降低葡萄酒酸度；
（2）避免葡萄酒在装瓶、贮存期间发生二次发酵，增加葡萄酒的微生物学稳定性；
（3）乳酸菌的代谢可以改变葡萄酒中醛类、酯类等呈香物质和氨基酸、有机酸、维生素等微量元素的成分及含量，从而影响葡萄酒的感官品质。
醋酸菌是葡萄酒酿造中典型的有害菌，它能够将乙醇转化成乙酸，导致葡萄酒酸败甚至变质。
总体来说，除了部分乳酸菌外，大多数细菌对于葡萄酒来说都是有害菌，会在不同程度上对葡萄酒的品质造成影响，因此，在酿造过程的各个阶段都应该尽可能的避免或减少细菌侵染，并且跟踪监测葡萄酒中的微生物状况，以确保葡萄酒的良好品质。
（3）葡萄酒霉菌的构成及作用
霉菌是一种丝状真菌，大量存在于葡萄表面，能够侵染葡萄的茎、叶、花、果实等，造成果实减产，影响果实品质。霉菌在橡木桶内外、葡萄酒瓶木塞处很容易生长繁殖，当浓度达到十亿分之一或万亿分之一时就能明显的闻出，产生令人不愉快的霉味，部分霉菌的次级代谢产物还有致癌趋势，损害人体健康。然而，众所周知，灰霉菌侵染的葡萄所酿造的贵腐葡萄酒，风味与其他葡萄酒迥然不同，特点鲜明，是一种少见的突显微生物特色的葡萄酒。因此不能对葡萄酒有害菌的定义以偏概全。
综上所述，葡萄酒与葡萄原料、酿造过程的微生物息息相关，其中微生物群落的差异将直接、很大程度的影响葡萄酒风格特点。酿酒葡萄在生长过程中，受葡萄园土壤类型、地理地形、光照、降水量和昼夜温差等自然因素的影响。目前，世界上许多葡萄酒产地如西班牙、意大利、法国、美国和澳大利亚等国对本土微生物菌群已经进行了广泛的研究，中国葡萄栽培区域广阔，酿酒葡萄产区复杂多样的生态地理条件势必蕴藏着丰富的微生物资源，宁夏乃至我国葡萄酒酿造所使用的酿酒酵母普遍为国外商业酵母菌和乳酸菌，造成我国葡萄酒出现了严重的同质化问题，所以，具有宁夏贺兰山东麓地域特色优良酿酒微生物的选育工作是宁夏葡萄酒发展所面临问题之一。中国葡萄酒的微生物“风土”（微生物多样性）亟待进一步的研究、开发与应用。
早在20世纪90年代，研究学者Solbrig提出了微生物群落多样性有3个组成要素：物种多样性、遗传多样性和功能多样性。随着科学技术的发展与应用，分子生物学技术解决了微生物群落多样性分析中许多悬而未决的问题，对微生物多样性的研究起到了巨大的推动作用。其中，高通量测序、DNA指纹图谱技术（变性/温度梯度凝胶电泳DGGE/TGGE、随机扩增DNA多样性RAPD、扩增片段长度多样性AFLP等）、基因芯片、克隆文库测序、稳定性同位素探测和分子杂交等技术被广泛运用于微生物多样性的研究。当前，高通量测序技术广泛应用于微生物多样性的研究中，是目前应用非常普遍的新一代测序技术，能够通过从样品中直接提取全部微生物的总DNA，构建宏基因组文库，将得到的数据进行序列拼接和注释，还可与数据库中已提交的已知微生物种类比对，从而确定样品中微生物的种类等，能更加真实全面地揭示微生物群落的复杂性和多样性。
a 土壤微生物多样性
土壤微生物可以影响葡萄作物产量和代谢产物的合成，从而塑造葡萄酒的颜色、香气、风味和质量。比如：土壤中真菌能够帮助葡萄植株吸收养分。细菌和真菌与植物有着复杂的共生关系，它们在塑造土壤质量和促进植物生长和健康方面发挥着重要作用。与人类肠道微生物一样，植物根系土壤微生物组与其宿主有直接和间接的关系，改变土壤中有机物和必需营养成分，包括：固氮，减轻环境压力（例如：干旱）或植物毒性污染物的影响，竞争养分、分泌酶等。研究人员利用Illumina miseq第二代测序技术对宁夏贺兰山东麓产区葡萄园中的微生物群落进行了多样性分析，由于土壤可以提供大量微生物生长所需要的营养，如碳源（包括：氨基酸、有机酸、碳水化合物等）、氮源和生长因子等。与葡萄果实、叶片相比较，土壤中不论是真菌还是细菌都更加丰富多样，说明土壤是一个天然的微生物菌库，为利用和开发产区特色微生物提供了理论依据。
b 酿酒葡萄微生物多样性
酿酒葡萄果皮微生物群落对葡萄酒风格和品质有显著的影响，受到各种因素的影响，如：地理位置、气候条件和栽培技术等。研究发现在葡萄果皮定植的微生物，如酵母菌、细菌和丝状真菌，在葡萄酒的酿造过程中有助于提高产品质量。基于高通量测序研究了宁夏贺兰山东麓产区葡萄微生物多样性，其中以代表性品种-赤霞珠为例，检测多达14个优势菌属，其中，在真菌属水平上，链格孢属(Alternaria)、枝孢属(Cladosporium)、镰刀菌属(Fusarium)、毛壳菌属(Chaetomium)、亚隔孢壳属(Didymella)是最为丰富的。酵母属(Saccharomyces)微生物在子产区样品中均出现，但相对丰度并不高，说明葡萄果皮并非酿酒酵母属菌株良好的生活环境。在细菌属水平上，罗尔斯通氏菌属(Ralstonia)、马赛菌属(Massilia)、葡糖杆菌属(Gluconobacter)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)是最为丰富的。研究表明宁夏贺兰山东麓不同子产区存在独特的微生物群落，可能由于贺兰山天然屏障，在土质、气候温度、昼夜温差、风吹、寒流、雨水、霜冻、沙尘等影响，依然可能形成具有显著差异的“小气候”。
c 葡萄酒发酵过程微生物多样性
葡萄酒酿造的第一步是将葡萄压榨成汁——葡萄醪。在这过程中，真菌和细菌也会混入其中。其中某些生长在葡萄上类似酵母特性的真菌，影响葡萄酒的发酵（有些微生物已具商业用途，它们能与酵母菌一起用于葡萄发酵）。因此了解葡萄酒发酵过程中微生物的多样性和演变对于控制生产至关重要。
一般在葡萄酒发酵过程中酵母菌群的动态变化为：在初期，非酿酒酵母占据一定的优势，酿酒酵母很少被分离；随着发酵进行，非酿酒酵母丰度逐渐降低，酿酒酵母逐渐增加；在后期，酒精含量处于较高的水平，酿酒酵母占据绝对的优势，非酿酒酵母很少或不能被分离。葡萄酒酿造中常见的酵母属酵母有4个种：酿酒酵母(Saccharomyces cescerevisiae)、贝酵母(Saccharomyces bayanus)、巴斯德酵母(Saccharomyces pastorianus)和奇异酿酒酵母(Saccharomyces paradoxus)。其中酿酒酵母是主导酒精发酵最重要的菌株，能够将糖转化成酒精和CO2，并通过二级代谢产生风味物质，实现快速、完全、高效的发酵。非酿酒酵母(non-Saccharomyces)因常从发酵停滞或变质的酒及果实中分离到，并与乙酸、乙醛、硫化氢等异味物质的产生有关，早期被认为是有害菌株。但随着研究者们对酿酒酵母的深入研究发现，在酿酒过程中可以利用非酿酒酵母来改善葡萄酒的风味物质组成，如增加甘油、总酸、挥发性酯类含量，降低乙酸含量等，进而改善葡萄酒品质。葡萄酒中常见的非酿酒酵母属主要包括：孢圆酵母属(Torulaspora)、有孢汉逊酵母属(Hanseniaspora)、假丝酵母属(Candida)、接合酵母属(Zygosaccharomyces)、毕赤酵母属(Pichia)、裂殖酵母属(Schizosaccharomyces)、美奇酵母属(Metschnikowia)、类酵母属(Saccharomycodes)、伊萨酵母属(Issatchenkia)、隐球酵母属(Cryptococcus)、酒香酵母属(Brettanomyces)、德巴利酵母属(Debaryomyces)、克鲁维酵母属(Kluyveromyces)、克勒克酵母属(Kloeckera)、红酵母属(Rhodotorula)、德克酵母属(Dekkera)、洛德酵母属(Lodderomyces)、拟威尔酵母属（Williopsis)等。
葡萄酒的发酵过程依靠各种微生物的相互作用而进行，不同微生物之间共生和代谢的相互作用形成了一个复杂的微生物群落，并在一定程度上影响葡萄酒的代谢产物和品质。非酿酒酵母(non-Saccharomyces)在葡萄酒发酵过程中会达到增加香气的效果，赋予更复杂的香气特性，提高酒体品质。其与酿酒酵母的混合发酵方式逐渐成为葡萄酒酿造领域的热点。
利用Illumina miseq第二代测序技术剖析宁夏贺兰山东麓葡萄子产区葡萄酒发酵过程中微生物多样性以及菌群的演替规律，发现不同子产区微生物多样性演变规律大体相似，但不同的是每个产区都有其独特的微生物多样性变化，酿酒酵母与非酿酒酵母组分的演替以及互作规律，其中包括有孢汉逊酵母(Hanseniaspora)、异常维克汉逊酵母(Wickerhamomyces)，梅奇酵母(Metschnikowia)等非酿酒酵母，再次验证了微生物“风土”在酿造过程中所起到一定的作用。
文章来源
●国家重点研发计划项目（2019YFD1002500）
●中国食品发酵工业研究院有限公司 薛洁，于佳俊
