时间温度对葡萄酒酒精度影响的研究

2020-05-28徐克

新智慧·中旬刊 2020年1期

徐克

【摘要】本实验的起因是我对做葡萄酒的疑惑，影响葡萄酒酒精度的关键因素有哪些？文献报道指出影响该参数的因素有很多，如发酵时间、发酵温度、原材料含糖量、日照、湿度等。经过实验验证，得出影响葡萄酒酒精度的关键因素是：发酵时间和发酵温度：最佳发酵时间为15-20天，最佳发酵温度在25℃。本研究的结果能指导家庭酿造葡萄酒。

【关键词】葡萄酒;酒精度;时间;温度

一、研究背景

葡萄酒的风味奇特，酒精度不高，且有一定的养生功效，因此，它在国内的年消费量节节升高。中国人有自己做酒的习俗，这中间有几个考量：1、原料品质的可控;2、产品风味的可控，实现“私人定制”;3、休闲娱乐。不少的私人酿酒者非常享受酿酒的过程和结果。因此，葡萄酒的家庭酿制在国内越来越普遍。

我外婆就经常做葡萄酒，有时放了好几年，有时几个星期就拿出来喝了;有时放在温暖的地方，有时放在阴凉的地方。神奇的是，外婆葡萄酒风味却没什么变化。根据文献报道，我们都知道发酵的时间、存放的温度都能影响葡萄酒风味。这就应发了我的思考：哪些条件是决定葡萄酒酒风味的因素呢？由于葡萄酒的酒精度是决定葡萄酒風味的关键指标之一，因此控制它的含量是葡萄酒制作工艺中的关键技术。本研究以葡萄酒的酒精度为研究对象，考察各种制备工艺条件的影响，以期达到最高的酒精度。

二、研究过程

（一）制定方案，准备材料

由文献可知，葡萄酒的酒精度在7度-16.2度之间，主要由葡萄果实中的含糖量决定。酒精度过高（≥16.2度），酵母的新陈代谢被抑制使得产品中的酒精度无法进一步升高。同时过高的酒精度会掩盖葡萄酒其他香气的风味，带来刺鼻的酒精扑面感。酒精含量过高会增加舌头和舌根咽喉处的灼烧感，带来不愉快的体验感。同时，酒精含量过高，会导致葡萄酒酒体失衡。酒精度过低则支撑不起葡萄酒的酒体，导致葡萄酒口感变得寡淡、单调，品尝时依然会带来不愉快感觉。同时酒精度低的葡萄酒对酵母菌和细菌敏感，多数不易久藏。

葡萄酒的发酵过程是复杂的物理化学过程，其中最主要的化学变化是糖在酵母菌的作用下转化为酒精和二氧化碳。因此葡萄的含糖量越高，转化出的酒精度也高。通常，17g/L—18g/L的糖分可转化为1度酒精。由于不少葡萄的含糖量较低，不足以制备一定的酒精度的酒，在指标过程中需补加糖。糖的添加还能改变酒的风味，以迎合嗜甜消费者的喜好。

除了含糖量这个主要因素以外，我确定了两个研究内容，分别为：

（1）发酵时间与葡萄酒酒精度的关系

（2）温度与葡萄酒酒精度的关系

实验内容如表1和2。

依据有关制作葡萄酒的资料，我准备了恒温器、酒度计、新鲜紫葡萄、白砂糖、发酵罐、纱布等材料。

（二）酒精度测量原理

在相同温度下，酒精（乙醇）的密度小于水的密度。因此含不同酒精浓度的水溶液的密度是不一样的。在确定的温度下，通过测量该混合液的密度，能精确的估计出水中酒精的含量。在此测量过程中，有一个重要的假设：其它物质的含量不高，因此它们的存在对密度测量影响可以不考虑。

（三）制作葡萄酒

1、洗晾葡萄

取8斤新鲜紫葡萄用自来水将其稍微清洗，然后晾干表面水分。

紫葡萄容易发酵，且价位相对低。轻度清洗有两个目的：1）去除葡萄表面的灰尘以及其它异物，2）保证有一定的酵母菌残留。晾干水分是为了抑制洗涤水中的杂菌感染导致葡萄酒发霉。

2、破碎装罐

用手将葡萄皮挤破，全部装入发酵罐内储存，放在阴凉干燥处。

挤破葡萄皮是为了挤出果液，促进发酵;因为第一次发酵过程中会产生大量二氧化碳和消耗氧气，因此不能密封，也不要装满。

3、第一次发酵

第一次发酵是将葡萄果液中的糖分经酵母的作用产生酒精和二氧化碳。来源于葡萄皮上的白霜的酵母在葡萄破碎时已接入果液中，所以可以不另外加酵母。

装罐一天后，可看到罐内有微弱的气泡产生，表明酵母已开始繁殖。2-3天后，有大量气泡放出，葡萄皮浮起，且泡沫逐渐增多。发酵时，浮上来的葡萄皮需按入果液中，以防止葡萄皮生霉、变酸，同时皮上的色素可浸入汁中。

4、适量加糖

发酵一天后加一定比例的糖（每升发酵液加60克糖），第三天再加痛痒多得糖。

这一添加时间的选择来至于渗透压的考虑。酵母是单细胞生物，溶液中糖浓度太高，会使酵母的细胞壁渗透压过大，影响生长。同时，本方法利用天然酵母发酵，发酵的开始阶段需让酵母先大量繁殖，此过程需24小时，且天然葡萄汁的糖浓度是酵母繁殖的最佳条件。但该浓度的糖分仅能生产8-9度的酒，不利于实验观察和测定。经一天发酵，溶液中的糖分快速下降，在此时间加糖，可维持了溶液中的高糖分，确保发酵速度不降低，且终产品的酒精度不低。过高的糖分除了对酵母有影响外，还带来第二次发酵过于激烈，且发酵时间过长，不利实验观察与测试。反复结果结合文献查阅显示每升发酵液加60克白糖比较好。

5、压榨分离

一周后，二氧化碳放出减少，液面接近平静，酒精味浓，发酵液逐渐澄清，表明第一次发酵结束。此时，用纱布进行过滤，将皮汁分离。此操作的目的是防止果皮、籽、葡萄皮等长时间浸泡所导致的红色素析出进入酒中，致使酒色降低。

6、第二次发酵

静置几小时后，将发酵罐密封，放入阴暗、避光的地方。

避光是为了防止酒色氧化变浅。密封是为了断氧，防止过度发酵而形成乙醛，或是由于酵母菌滋生得到葡萄醋。第二次主要是乳酸菌以苹果酸为底物的发酵，因此二氧化碳的生成量不大。〖XC122-6.TIF;%160%160〗

（四）测量葡萄酒的酒精度

将过滤后1天、5天、10天、15天、20天、25天的葡萄酒取出，用酒精计测量其酒精度。（测量结果如表3所示）

分析：在温度相同的情况下，发酵时间对葡萄酒酒精浓度有影响。前10天，葡萄酒的酒精浓度增加较快，第11-15天酒精浓度增长较慢，16-25天酒精浓度基本不增长。这是因为前期的糖分含量比较高，所以根据Michaelis- Menten方程可知，此时的反应速度应比较快，使得葡萄酒中的酒精度增长较快。随着发酵时间的延迟，溶液中的糖分逐渐降低，使得酒精生成速度随之降低。到15天时，葡萄酒中的糖分应很低，使得酒精生成速度趋向于0。同时，酒里所含的其它微生物还能将酒精转化为其它风味物质，所以，到25天时，酒精度开始略微下降。注意，这种下降也有可能来之于实验测量的误差。

实验组6、7、8、9、10样品放置在学校实验室恒温器里，温度设置为5℃、15℃、25℃、35℃、45℃，经过25天的第二次发酵后，对表2的五个样品葡萄酒进行了测量。（测量结果如表4所示）

分析：在时间相同的情况下，温度对葡萄酒酒精度有影响。在5摄氏度、15摄氏度的环境下，葡萄酒酒精度增长较慢;在25摄氏度的环境下，酒精度增长较快;在35摄氏度、45摄氏度的环境下，酒精度增长较慢。这是因为微生物的生长有个最优温度，本实验表明酵母菌的适宜温度为25℃。过低的温度不利于反应物越过反应能垒，太高的温度则导致微生物体内的高分子化合物的生物活性下降，特别是蛋白质的失活。

由此可见，葡萄酒的酒精度受以上两个变量的影响。葡萄酒发酵时间对葡萄酒酒精度的影响更大，而温度对葡萄酒酒精度的影响相对小一些。

三、结论与应用

（一）结论

实验得到的数据进行了比较和分析，得出下列结论：

（1）通过两组实验可以看出，影响葡萄酒酒精度的因素有发酵时间和温度，温度对葡萄酒酒精度的影响相对发酵时间稍微小一些。

（2）由表3可见，葡萄酒的最佳发酵时间为15-20天。太短了会导致酒精度不足，影响口感;太长了容易发霉，形成葡萄醋。

（3）由表4可见，最佳温度为25摄氏度左右。太高或者太低都会导致酒精度变小，影响口感。

（二）应用

1、在家庭自酿葡萄酒，需要注意的事项主要有：

（1）选择成熟前15天左右的新鲜葡萄稍微清洗，保留酵母菌;

（2）用洗净的手充分挤碎葡萄;

（3）适量加入白糖，加糖量约12-14%，在24小时和3-4天时分两次加入;（4）经常把葡萄皮按入果液中;