日前,西北农林科技大学葡萄酒学院刘延琳教授主持的“中国本土葡萄酒酵母种质资源创新和产业化应用”项目成果通过了成果鉴定。这标志着刘延琳教授团队历时22年研发的葡萄酒酵母CEC01和CE⁃CA,实现了我国本土葡萄酒酵母“从0到1”的突破,成功填补了这一行业空白。与此同时,该科研成果也经过近10年规模化产业应用,已经实现对进口葡萄酒酵母30%的国产化替代,并批量出口至欧洲传统葡萄酒主产国。
这个项目的主持人刘延琳教授是富县交道镇景村人,正是她带领的团队在葡萄酒里植入了中国“芯”。
建立本土葡萄酒酵母种质资源库
曾经有人说,“没有酵母,就没有葡萄酒的生命。”对于葡萄酒来说,酵母是使其从葡萄汁“转化”为葡萄酒的核心元素,也是葡萄酒工业产业的“芯片”。
中国葡萄栽培面积广阔,适栽区的生态地理条件复杂多样,蕴藏着丰富的酵母菌资源。但是这些资源被长期搁置,很长一段时间,我国葡萄酒产业单一依赖进口葡萄酒酵母。本土酵母对本土葡萄酒质量与风格塑造的重要性被长期低估,受制于国外垄断,不仅导致国产酒的同质化,还存在被“卡脖子”的技术隐患和产业风险。
为什么不能使用本土的葡萄酒酵母酿造具有中国风土的葡萄酒?在刘延琳看来,本土葡萄酒酵母菌资源的生物多样性研究非常必要和迫切,这是形成产业创新的源头和推动创新持续发展的支点。为此,她开始了长达20余年的“探寻之旅”。
从2000年攻读博士起,刘延琳就将本土葡萄酒酵母作为主攻方向。2004年,她开始布局葡萄酒产业微生物种质资源开发与应用,并率先在西北优质葡萄酒产区展开系统研究和优良菌株筛选。2008年以来,在国家葡萄产业技术体系、国家自然基金等项目的支持下,刘延琳团队启动了中国本土酵母对葡萄酒质量风格塑造的深入研究。通过对本土酵母资源进行收集、挖掘、鉴定和优选,助力优质葡萄酒的风格塑造和中国本土葡萄酒的风土多样性表达,开启了中国葡萄酒本土微生物风土研究的新纪元。
刘延琳说,葡萄酒的质量与风格的影响因素包括葡萄品种、气候和土壤条件、栽培方式、采收、酿造方法以及酵母的特性等。而酵母菌在葡萄酒的发酵中占据核心地位,优质葡萄酒的生产依赖于优良微生物发酵制剂的开发利用。
20多年来,刘延琳及其团队不断从新疆、宁夏、甘肃、陕西、山东、河南、云南、广西、湖南等地的葡萄果实表面、自然发酵、酒厂环境及设备和葡萄园的土壤中筛选适合于中国风葡萄酒酿造的葡萄酒酵母,建立了国内第一个葡萄酒酵母种质资源库,至今采集分离的酵母菌株逾2万余株,开发了典型特征突出、综合性状优良、功能细分的系列本土酵母菌近30株。
打破国外技术垄断
科研路上从没有“轻易”二字。从最初的样品采集、菌种资源库建立、分类鉴定、菌株筛选、特性研究、小容器酿酒试验、中试验证到大生产试验,无不是技术攻关中的一场又一场的“硬仗”。
刘延琳说,资源收集方面的困难首当其冲,我们必须在全国各地进行大范围、多生态、多品种、多年份、多样本的收集,这对人力、物力、经历的投入都有极高的要求。
葡萄酒的世界是丰富多样的世界,不同酵母对产区葡萄酒风土的表达存在差异。刘延琳团队在试验的过程中,始终对标的是国际主流、高端产品。
优良酵母菌种选育的指标多达几十个。刘延琳说:“我们要在满足基本优良特性的基础上,对于我国葡萄酒存在的问题,或者是我们特定产区存在的问题、原料的缺陷以及各种特定需求来针对性地进行选育,并且还要通过不同菌株的大量的小容器酿造试验,进行酒样的品质检测和感官评价,而且这些工作都需要产区、在酒厂进行。”
光有优良菌种是远远不够的,如何把优选的菌株应用到酿酒的环节,同样要经过多年、多点、多品种的中试试验。刘延琳说,团队还要针对运用的产区、原料的状况、酒厂的设备条件等,进行酿酒工艺配套技术体系的研发,期望本土酵母在产区葡萄酒质量风格固化和塑造以及多样化表达方面,能有更大的价值体现。
2008年,刘延琳团队通过扩大培养的方式,在宁夏大学教育部葡萄酒研发中心做了3~5吨的试验,获得了葡萄酒的产品,打破了国外技术垄断的局面。随后历经5年,在宁夏、新疆、甘肃、山西、陕西、河北沙城、河北昌黎、内蒙古、云南、山东、辽宁等多个产区的几十家酒厂和酒庄进行了大生产试验和反复平行测试,结果令人惊喜。扎实、广泛、持久的试验中试实践,证明CEC系列酵母在多项酿酒特性上都显著优于进口商业菌株,有助于优质葡萄酒的风格塑造和本土葡萄酒的风土多样性表达。
中国工程院院士陈坚赞许道,刘延琳和她的团队长期以来在葡萄酒研发方面持之以恒,不受诱惑,甘于寂寞,乐于奉献,是一个长期积累的典型研究。
促进科研成果产业化
有志者,事竟成。
经过反复研究测试,CEC01和CECA这两株本土优良葡萄酒酵母具有耐受力强、发酵力强、香气表达力强的特点,因而首先脱颖而出。2013年,团队通过与安琪酵母的合作,进行了两个菌种(CEC01和CE⁃CA)的活性干酵母制备。
酵母菌干粉制作完成后,刘延琳团队又坚持了近10年多地、多点、多品种、多生态的中试生产检验,不断积累数据并进行工艺创新、配套和优化,建立了工艺技术体系,为酵母新菌种的产业化应用保驾护航,使其能经得起市场考验,最终成功实现在国内外的产业化推广。
历经商品化的多年考验,CEC系列酵母品质逐步取得业界普遍认可。刘延琳还联合企业组建了以她为酿酒顾问的酿酒团队,开发了系列产品进行产业化示范,不仅获得了行家认可、消费者喜爱,而且获得了国内外各类葡萄酒大赛的大金奖、金奖、银奖等10多项奖牌。近年来,CEC系列酵母在众多酿酒师的手中不断绽放异彩,助推多家葡萄酒企业获得了包括素有葡萄酒界“奥斯卡”之称的“布鲁塞尔国际葡萄酒大赛”大金奖在内的多项国内外葡萄酒大赛奖项,占获奖产品的40%。
2016年,新疆唐庭霞露酒庄使用CEC01酵母酿造的2013年份“北庭”赤霞珠干红葡萄酒,从参赛的8750款葡萄酒中脱颖而出,成为唯一获“布鲁塞尔国际葡萄酒大赛”大金奖殊荣的中国葡萄酒;刘延琳的技术团队研发的“塞外庄园鉴藏干红”2017、2018、2019葡萄酒也分别在2019年、2021年、2022年获得“布鲁塞尔国际葡萄酒大赛”大金奖、两个金奖的殊荣,被誉为“金奖团队”,为助力核心技术本土化及产品质量提升作出了重要贡献。
目前,刘延琳团队研发的本土酵母应用已覆盖全国30个省区,并向以黑尚莓、嘉桐等为代表的果酒行业辐射,有力带动了果酒行业的发展。
此外,经过规模化产业应用,现已实现30%的市场占有率。CEC01和CECA这两个新菌种生产的葡萄酒活性干酵母已批量出口至意大利、德国、西班牙等欧洲传统葡萄酒主产国,世界葡萄酒从此也有了来自东方的“中国风味”,为世界葡萄酒增加了一抹靓丽的中国色彩,提升了中国葡萄酒产业的国际竞争力和美誉度。
在“中国本土葡萄酒酵母种质资源创新与产业化应用”成果技术鉴定会上,由中国工程院院士孙宝国、陈坚,中国酒业协会执行理事长王琦,中国科学院微生物研究所研究员白逢彦等专家组成的鉴定委员会认为该成果创新性突出,整体技术达到国际领先水平,对推动我国葡萄酒产业科技升级起到了重要作用。
这一研究成果为我国葡萄酒产业的“微生物种业”安全提供了技术保障,填补了我国葡萄酒酵母从自主研发到规模化产业化应用推广等一系列空白。相关研究成果累计获国家授权发明专利10件,已推广应用到上千家葡萄酒、果酒企业,辐射带动了葡萄栽培区产业发展。
研发创新永远在路上。刘延琳说,我们的目标是针对我国葡萄酒各产区存在的不同问题,提供针对性的解决方案和工艺配套技术体系,获得优质产品,表达和固化产区风土,提升中国葡萄酒的质量,即“中国风土,世界品质”。