果酒制作实验的改进及问题解答|果酒制作实验记录

　　摘 要 叙述对果酒制作实验的两点改进：1）改进发酵装置，使实验更加便于操作、观察和控制；2）增加乳酸发酵的过程，使制成的葡萄酒更加香醇可口。还对此实验中学生通常会提出的问题作出解答。
　　关键词 实验装置；果酒制作实验；生物
　　
　　1 前言
　　为了方便操作，增强实验效果，笔者对人教版高中《生物・选修1》中果酒的制作实验进行改进。首先改进实验装置，去除出料口，用温度计监控发酵的进程，以便于操作、观察和控制。其次对发酵过程进行扩展，以便让学生品尝到更加甜美的自酿葡萄酒。
　　2 实验改进
　　2.1 装置的准备
　　找一个合适大小的广口瓶（500 ml或者1 000 ml），洗刷干净，制成图1所示的装置。
　　这里增加了温度计，以方便在发酵过程中观察发酵温度，控制发酵过程。出气管的下沿应尽量靠近瓶塞，这样在发酵时由于CO2比重大，会将上部的氧气等挤出去，有利于瓶内的无氧环境的形成。如果单纯酿制葡萄酒，进气管可以封闭或者不要。另外需要再准备一只温度计置于发酵瓶外面，测量环境温度，以便计算瓶内外温差。
　　2.2 葡萄的处理
　　1）清洗。选择成熟、饱满、没有腐烂的葡萄用清水冲洗，然后浸泡1～2小时以去除农药，注意千万不要使用洗涤剂，会杀死附着在葡萄皮上的酵母菌。
　　2）晾干。将葡萄放在阴凉通风处晾干后去梗，只留下葡萄粒。清洗后再去梗，可以避免有害菌由伤口侵入。
　　3）粉碎。将葡萄用手捏碎或者在研钵或蒜臼中研碎。不必用打浆机打得很碎，那不利于后面的过滤。
　　4）装瓶。将加工好的葡萄料放入准备好的瓶中，装满瓶子的2/3即可。将瓶塞塞紧。
　　2.3 发酵
　　将瓶子放到阴凉温暖处发酵，环境温度20 ℃最好。如果室温过低，可以放到恒温培养箱内培养。但是温度不要设置太高，20 ℃即可。过24小时左右会看到瓶内有CO2气泡产生，这时温度计显示温度有所升高（高于环境温度）。
　　葡萄酒酿制过程中，酵母菌分解糖产生酒精，如果想要提高葡萄酒的酒精含量，就需要向发酵液内加入蔗糖，从理论上讲，每加入17 g/L蔗糖可以提高1度酒，其关系如图2所示。
　　可以在发酵开始的第2～3天发酵最旺盛时打开瓶塞，加入蔗糖并搅拌均匀。这时酵母菌含量最大，活力旺盛，有利于彻底发酵，不会留下多余的糖，保证酒的品质。
　　随着发酵的进行，葡萄汁中酒精含量不断增加，糖不断消耗。最终糖消耗殆尽，酒精含量达到最大值。这时酵母菌的活动会减弱，酿液的温度会逐渐接近环境温度，发酵的第一阶段酒精发酵完成。图3是发酵瓶内外温差与发酵时间之间的关系。温差大说明发酵剧烈，最终温差减小并稳定下来，说明酒精发酵基本完成。
　　2.4 过滤
　　经过10～12天左右的发酵，酒精发酵基本完成，这时观察温度计会发现内外温差不像剧烈发酵时那么高，接近于环境温度。可以将酒料从瓶中倒出用纱布过滤，得到葡萄酒原浆。过滤用的纱布要多用几层，最后将滤渣倒到纱布上，用纱布包起来用力挤出液体来。这时可以使用重铬酸钾验证酒精的存在。这时的酒液很浑浊，口感酸涩。
　　2.5 乳酸发酵
　　葡萄果粒中存在苹果酸，这是酒精发酵无法去除的，所以前面制作的葡萄酒酸涩难喝。可以在酒精发酵后将滤出的酒液放入发酵瓶内，在18～25 ℃的环境再放置30天或者更长时间。这时，由于糖分已被分解，葡萄汁中酵母菌不再活跃，从而使葡萄汁中的乳酸菌开始生长，进行苹果酸―乳酸发酵。此过程比较缓慢，待等到30天后，再过滤得到的葡萄酒就会变得香醇柔顺。
　　3 实验中学生会问到的一些问题
　　1）酿酒用的酵母菌是什么酵母菌？
　　葡萄酒酿造过程中存在的酵母菌主要有酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、贝酵母（Saccharomyces bayanus）、戴尔有孢圆酵母（Torulaspora debrueckii）、柠檬形克勒克氏酵母（Kloechera apiculata）、星形假丝酵母（Candida stellata）等。其中酿酒酵母在葡萄酒酿造过程中占有重要的地位，它可将葡萄汁中绝大部分的糖转化为酒精。贝酵母产酒精能力更强，在酒精发酵后期，主要是贝酵母把葡萄汁中的糖转化为酒精，它抗SO2的能力也强。但贝酵母可引起瓶内发酵，使葡萄酒变质。戴尔有孢圆酵母能缓慢地发酵大量的糖。柠檬形克勒克氏酵母和酿酒酵母一起占葡萄汁中酵母总量的80%～90%，它的主要特征是产酒精能力低（4%～5%），产酒精效率低（1%的酒精需糖21～22 g/L），形成的挥发酸多。星形假丝酵母细胞小，椭圆形，产酒精能力为10%～11%，主要存在于感染灰腐病的葡萄汁中。后两种酵母是酿酒过程中的有害酵母菌。
　　2）发面用的酵母是什么酵母？
　　发面用的酵母是将酿酒酵母经过一定的工艺加工制作而成的，它们统称面包酵母，分为压榨酵母（俗称鲜酵母）、活性干酵母、快速活性干酵母等。
　　3）我们家里做米酒都用到酒曲，为什么做葡萄酒不用酒曲呢？
　　米酒的发酵过程中首先要用曲霉或根霉将淀粉分解成葡萄糖，然后由酵母菌进行发酵。酵母菌的酒精发酵必须用到葡萄糖或者麦芽糖等低分子糖类。酒曲中含有曲霉、根霉和酵母菌，所以米酒的制作过程中要加酒曲。葡萄中本身就含有糖分，所以葡萄酒的酿制过程中不用加酒曲，利用葡萄皮上自带的酵母菌发酵即可。为了使发酵更好，可以在发酵的时候适量加入白砂糖（蔗糖）以增加酒精度。
　　4）既然都是酵母菌发酵，为什么不同的葡萄酒口味不同？
　　不同产地、不同品种的葡萄所含各种成分不同，葡萄酒酿制工艺和用到的酵母菌菌种也不同，所以口味差异很大。自然发酵中用到野生酵母菌，而在葡萄酒的工业酿造中往往先使用SO2处理葡萄汁，杀死特定的微生物后，再人工加入品种优良的酵母菌，使葡萄酒口味更加香醇。
　　5）酿制过程中为什么要进行温度控制？
　　发酵过程中温度要求控制在18～25 ℃。温度过低，酒精发酵缓慢；温度高于30 ℃，发酵可能会终止；温度高于40 ℃，酵母菌会死亡。
　　6）发酵的第2～3天打开瓶盖加糖，会不会放入氧气而破坏酒精发酵必需的无氧环境呢？
　　生物学现象往往是一个动态平衡的过程，要有开放性思维，不能死板。打开瓶盖肯定会放入空气，但是无论酵母菌的有氧代谢还是无氧代谢都会产生CO2，尤其是有氧代谢会产生相当于无氧代谢3倍的CO2。所以，在酵母菌代谢活跃时期，只要瓶塞一盖上，瓶内很快就会恢复无氧环境。
　　7）葡萄皮上有多种菌类，为什么只有酵母菌在瓶内生长并完成酒精发酵呢？
　　这个问题可以用与上一个问题相同的思维方式来思考，也是一个动态平衡的过程。在瓶内给了酵母菌生长必需的温度、糖类等，酵母菌大量生长又逐渐为自己创造了只有自己能生存的无氧、有酒精的环境，这就抑制了其他微生物的生长。
　　参考文献
　　[1]李华.现代葡萄酒工艺学[M].西安:陕西人民出版社,2000.
　　[2]王恭堂.葡萄酒的酿造与欣赏[M].北京:中国轻工业出版社,2000.
　　（作者单位：山东省青岛第九中学）
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