王祥鋼

1 前言

為了方便操作，增強實驗效果，筆者對人教版高中《生物·選修1》中果酒的制作實驗進行改進。首先改進實驗裝置，去除出料口，用溫度計監(jiān)控發(fā)酵的進程，以便于操作、觀察和控制。其次對發(fā)酵過程進行擴展，以便讓學生品嘗到更加甜美的自釀葡萄酒。

圖1 裝置圖

2 實驗改進

2.1 裝置的準備

找一個合適大小的廣口瓶（500 ml或者1 000 ml），洗刷干凈，制成圖1所示的裝置。

這里增加了溫度計，以方便在發(fā)酵過程中觀察發(fā)酵溫度，控制發(fā)酵過程。出氣管的下沿應(yīng)盡量靠近瓶塞，這樣在發(fā)酵時由于CO2比重大，會將上部的氧氣等擠出去，有利于瓶內(nèi)的無氧環(huán)境的形成。如果單純釀制葡萄酒，進氣管可以封閉或者不要。另外需要再準備一只溫度計置于發(fā)酵瓶外面，測量環(huán)境溫度，以便計算瓶內(nèi)外溫差。

2.2 葡萄的處理

1）清洗。選擇成熟、飽滿、沒有腐爛的葡萄用清水沖洗，然后浸泡1～2小時以去除農(nóng)藥，注意千萬不要使用洗滌劑，會殺死附著在葡萄皮上的酵母菌。

2）晾干。將葡萄放在陰涼通風處晾干后去梗，只留下葡萄粒。清洗后再去梗，可以避免有害菌由傷口侵入。

3）粉碎。將葡萄用手捏碎或者在研缽或蒜臼中研碎。不必用打漿機打得很碎，那不利于后面的過濾。

4）裝瓶。將加工好的葡萄料放入準備好的瓶中，裝滿瓶子的2/3即可。將瓶塞塞緊。

2.3 發(fā)酵

將瓶子放到陰涼溫暖處發(fā)酵，環(huán)境溫度20 ℃最好。如果室溫過低，可以放到恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。但是溫度不要設(shè)置太高，20 ℃即可。過24小時左右會看到瓶內(nèi)有CO2氣泡產(chǎn)生，這時溫度計顯示溫度有所升高（高于環(huán)境溫度）。

葡萄酒釀制過程中，酵母菌分解糖產(chǎn)生酒精，如果想要提高葡萄酒的酒精含量，就需要向發(fā)酵液內(nèi)加入蔗糖，從理論上講，每加入17 g/L蔗糖可以提高1度酒，其關(guān)系如圖2所示。

可以在發(fā)酵開始的第2～3天發(fā)酵最旺盛時打開瓶塞，加入蔗糖并攪拌均勻。這時酵母菌含量最大，活力旺盛，有利于徹底發(fā)酵，不會留下多余的糖，保證酒的品質(zhì)。

隨著發(fā)酵的進行，葡萄汁中酒精含量不斷增加，糖不斷消耗。最終糖消耗殆盡，酒精含量達到最大值。這時酵母菌的活動會減弱，釀液的溫度會逐漸接近環(huán)境溫度，發(fā)酵的第一階段酒精發(fā)酵完成。圖3是發(fā)酵瓶內(nèi)外溫差與發(fā)酵時間之間的關(guān)系。溫差大說明發(fā)酵劇烈，最終溫差減小并穩(wěn)定下來，說明酒精發(fā)酵基本完成。

2.4 過濾

經(jīng)過10～12天左右的發(fā)酵，酒精發(fā)酵基本完成，這時觀察溫度計會發(fā)現(xiàn)內(nèi)外溫差不像劇烈發(fā)酵時那么高，接近于環(huán)境溫度。可以將酒料從瓶中倒出用紗布過濾，得到葡萄酒原漿。過濾用的紗布要多用幾層，最后將濾渣倒到紗布上，用紗布包起來用力擠出液體來。這時可以使用重鉻酸鉀驗證酒精的存在。這時的酒液很渾濁，口感酸澀。

2.5 乳酸發(fā)酵

葡萄果粒中存在蘋果酸，這是酒精發(fā)酵無法去除的，所以前面制作的葡萄酒酸澀難喝?？梢栽诰凭l(fā)酵后將濾出的酒液放入發(fā)酵瓶內(nèi)，在18～25 ℃的環(huán)境再放置30天或者更長時間。這時，由于糖分已被分解，葡萄汁中酵母菌不再活躍，從而使葡萄汁中的乳酸菌開始生長，進行蘋果酸—乳酸發(fā)酵。此過程比較緩慢，待等到30天后，再過濾得到的葡萄酒就會變得香醇柔順。

3 實驗中學生會問到的一些問題

1）釀酒用的酵母菌是什么酵母菌？

葡萄酒釀造過程中存在的酵母菌主要有釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、貝酵母（Saccharomyces bayanus）、戴爾有孢圓酵母（Torulaspora debrueckii）、檸檬形克勒克氏酵母（Kloechera apiculata）、星形假絲酵母（Candida stellata）等。其中釀酒酵母在葡萄酒釀造過程中占有重要的地位，它可將葡萄汁中絕大部分的糖轉(zhuǎn)化為酒精。貝酵母產(chǎn)酒精能力更強，在酒精發(fā)酵后期，主要是貝酵母把葡萄汁中的糖轉(zhuǎn)化為酒精，它抗SO2的能力也強。但貝酵母可引起瓶內(nèi)發(fā)酵，使葡萄酒變質(zhì)。戴爾有孢圓酵母能緩慢地發(fā)酵大量的糖。檸檬形克勒克氏酵母和釀酒酵母一起占葡萄汁中酵母總量的80%～90%，它的主要特征是產(chǎn)酒精能力低（4%～5%），產(chǎn)酒精效率低（1%的酒精需糖21～22 g/L），形成的揮發(fā)酸多。星形假絲酵母細胞小，橢圓形，產(chǎn)酒精能力為10%～11%，主要存在于感染灰腐病的葡萄汁中。后兩種酵母是釀酒過程中的有害酵母菌。

圖2 葡萄汁含糖量與釀酒后酒精含量的關(guān)系

圖3 發(fā)酵時間和發(fā)酵瓶內(nèi)外溫差的關(guān)系

2）發(fā)面用的酵母是什么酵母？

發(fā)面用的酵母是將釀酒酵母經(jīng)過一定的工藝加工制作而成的，它們統(tǒng)稱面包酵母，分為壓榨酵母（俗稱鮮酵母）、活性干酵母、快速活性干酵母等。

3）我們家里做米酒都用到酒曲，為什么做葡萄酒不用酒曲呢？

米酒的發(fā)酵過程中首先要用曲霉或根霉將淀粉分解成葡萄糖，然后由酵母菌進行發(fā)酵。酵母菌的酒精發(fā)酵必須用到葡萄糖或者麥芽糖等低分子糖類。酒曲中含有曲霉、根霉和酵母菌，所以米酒的制作過程中要加酒曲。葡萄中本身就含有糖分，所以葡萄酒的釀制過程中不用加酒曲，利用葡萄皮上自帶的酵母菌發(fā)酵即可。為了使發(fā)酵更好，可以在發(fā)酵的時候適量加入白砂糖（蔗糖）以增加酒精度。

4）既然都是酵母菌發(fā)酵，為什么不同的葡萄酒口味不同？

不同產(chǎn)地、不同品種的葡萄所含各種成分不同，葡萄酒釀制工藝和用到的酵母菌菌種也不同，所以口味差異很大。自然發(fā)酵中用到野生酵母菌，而在葡萄酒的工業(yè)釀造中往往先使用SO2處理葡萄汁，殺死特定的微生物后，再人工加入品種優(yōu)良的酵母菌，使葡萄酒口味更加香醇。

5）釀制過程中為什么要進行溫度控制？

發(fā)酵過程中溫度要求控制在18～25 ℃。溫度過低，酒精發(fā)酵緩慢；溫度高于30℃，發(fā)酵可能會終止；溫度高于40 ℃，酵母菌會死亡。

6）發(fā)酵的第2～3天打開瓶蓋加糖，會不會放入氧氣而破壞酒精發(fā)酵必需的無氧環(huán)境呢？

生物學現(xiàn)象往往是一個動態(tài)平衡的過程，要有開放性思維，不能死板。打開瓶蓋肯定會放入空氣，但是無論酵母菌的有氧代謝還是無氧代謝都會產(chǎn)生CO2，尤其是有氧代謝會產(chǎn)生相當于無氧代謝3倍的CO2。所以，在酵母菌代謝活躍時期，只要瓶塞一蓋上，瓶內(nèi)很快就會恢復(fù)無氧環(huán)境。

7）葡萄皮上有多種菌類，為什么只有酵母菌在瓶內(nèi)生長并完成酒精發(fā)酵呢？

這個問題可以用與上一個問題相同的思維方式來思考，也是一個動態(tài)平衡的過程。在瓶內(nèi)給了酵母菌生長必需的溫度、糖類等，酵母菌大量生長又逐漸為自己創(chuàng)造了只有自己能生存的無氧、有酒精的環(huán)境，這就抑制了其他微生物的生長。

[1]李華.現(xiàn)代葡萄酒工藝學[M].西安:陜西人民出版社,2000.

[2]王恭堂.葡萄酒的釀造與欣賞[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2000.