第三節 含酸量
一、酸度調整的目的
果酒的質量一方面取決于乙醇含量，另一方面取決于酸的含量。為了得到協調而精細的果酒風味，酸度應限制在某一范圍。果酒的酸度如達不到要求會使酒的風味平淡，果酒的酸度過高則會使人不快，難以下咽。酸度對于果酒發酵的順利進行和貨架壽命也是十分重要的。總之，果酒發酵醪的酸度太低會帶來以下弊病：果酒發酵過程中易被微生物污染；果酒不易保存；使游離二氧化硫達不到要求，二氧化硫的添加量比常量大；風味平淡。
二、水果和發酵醪中常見的酸
在果酒制造中，果汁中的酸分為兩個部分：果汁中自然存在的酸和在發酵過程中產生的酸。果汁中自然存在的酸有酒石酸、蘋果酸、檸檬酸，還有很少一部分的其他酸，如蔓越莓、藍莓中的苯甲酸及其他些水果中極少量的水楊酸。在發酵過程中產生的酸有乳酸、琥珀酸和乙酸。
1．乙酸和揮發酸
乙酸是醋的主要成分，又稱為醋酸。乙酸在自然界分布很廣，例如在水果等植物中，但是主要以酯的形式存在。乙酸可用作酸度調節劑、酸化劑、腌漬劑、增味劑、香料等。它也是很好的抗微生物劑，這主要歸因于其可使pH降低至低于微生物最適生長所需的pH。乙酸是我國應用最早、使用最多的酸味劑。雖然在烹飪中醋應用很普遍，但果酒中如存在過量乙酸會使果酒中有一種使人煩躁的醋味。即便如此，所有果酒中都存在少量的乙酸。
乙酸的制備可以通過人工合成和微生物發酵兩種方法。生物合成法，即利用微生物發酵，僅占整個世界產量的10%，但是仍然是生產乙酸，尤其是醋的最重要的方法，因為很多國家的食品安全法規規定食品中的醋必須是通過生物法制備。
乙酸因其揮發性很強，是果酒揮發酸的主要成分。乙酸是在發酵過程中由于感染了醋酸菌，醋酸菌將乙醇轉化成乙酸和乙酸乙酯形成的。果酒在陳釀時，要盡量避免感染能將乙醇發酵成乙酸的醋酸菌。因醋酸菌好氧，因此陳釀時，將酒桶添滿是十分重要的。一般來說，所有的佐餐類果酒都含有一定量的揮發酸，但只要低于某一數值揮發酸很難被覺察出來。大多數國家規定了揮發酸允許存在的最大值，一般為小于1.2g/L (以乙酸計)。揮發酸的酸度對果酒的香氣和風味有很大影響。揮發酸含量很低時，有利于果酒形成好的風味；含量過高時對果酒有敗壞作用，而且一旦形成很難除去，因為使用任何化學中和劑，只能中和果酒中的固定酸(蘋果酸、酒石酸、檸檬酸等常被稱為固定酸)。揮發酸的閾值，根據果酒中存在的香氣和風味物質量的多少而改變。在淡爽型干白葡萄酒中，含量為0.4g/L就很容易被感知出來；而在豐滿的紅葡萄酒或熱情的甜佐餐酒中，含量高達0.6g/L卻很難感覺到；尤其在甜佐餐紅葡萄酒中常含有高達1g/L的揮發酸，以賦予果酒力度，否則酒會給人過于沉悶的感覺。果酒的閾值大約與干白葡萄酒相當，英國規定果酒的揮發酸低于1.4g/L(以乙酸計)。實際上揮發酸如果高于1g/L(以乙酸計)就很難釀造出好的果酒。
2．酒石酸
酒石酸是一種羧酸﹐廣泛存在于水果中，尤其是葡萄。酒石酸可分為L-酒石酸、D-酒石酸、DL-酒石酸。天然存在的酒石酸都是L型。作為食品中添加的抗氧化劑，可以使食物具有酸味。酒石酸最大的用途是飲料添加劑。工業上，L-酒石酸的主要甚至唯一來源仍然是天然產物。葡萄酒釀造工業產生的副產物酒石，通過酸化處理即可制得L-酒石酸。意大利是世界上L-酒石酸的最大生產國，這跟該國造葡萄酒的規模不無關系。
酒石酸是成熟葡萄中存在的主要有機酸，未成熟葡萄中蘋果酸的含量高于酒石酸。在葡萄酒發酵過程中酒石酸與發酵醪液中的鉀離子發生反應，可使葡萄汁的酸度降低2～3g/L(以酒石酸計)。發酵過程中產生的酒石酸氫鉀，不溶解于乙醇和水，形成有輕微酸味的塊狀酒石，沉淀于發酵桶的底部。酒石酸對葡萄酒較為重要，對其他果酒并不重要。
3．檸檬酸
天然檸檬酸在自然界中分布很廣，很多種水果和蔬菜，尤其是柑橘屬的水果中都含有較多的檸檬酸，特別是檸檬和青檸，它們含有大量檸檬酸，在干燥之后，含量可達8%(在果汁中的含量大約為47g/L)。在柑橘屬水果中，檸檬酸的含量介于0.005mol/L和0.30mol/L之間。這個含量隨著不同的栽培種和植物的生長情況而有所變化。人工合成的檸檬酸是用砂糖、糖蜜、淀粉、葡萄等含糖物質發酵而制得的，可分為無水和水合物兩種。純品檸檬酸為無色透明結晶或白色粉末，有一種誘人的酸味。檸檬酸為食用酸類，可增強體內正常代謝，適當的劑量對人體無害。在某些食品中加入檸檬酸后口感好，并可促進食欲，在中國允許果醬、飲料、罐頭和糖果中使用檸檬酸。雖然檸檬酸對人體無直接危害，但它可以促進體內鈣的排泄和沉積，如長期食用含檸檬酸的食品，有可能導致低鈣血癥，并且會增加患十二指腸癌的概率。檸檬酸也是唯一的一種能夠往葡萄酒中添加(<50g/100L )的用來阻止葡萄酒鐵渾濁病的添加劑。檸檬酸的酸味明顯而刺激，當添加量過度時容易影響果酒的風味。在果汁中檸檬酸是含量排在第二位的酸。
4．蘋果酸
蘋果酸有L-蘋果酸、D-蘋果酸和DL-蘋果酸3種存在形式。天然存在的蘋果酸都是L型的，幾乎存在于一切果實中，以仁果類中最多。蘋果酸為無色針狀結晶或白色晶體粉末，無臭，帶有刺激性爽快酸味，易溶于水，溶于乙醇。有吸濕性，1%水溶液的pH值為2.4。L-蘋果酸存在于山楂、蘋果和葡萄等果實的漿汁中，也可由延胡索酸經生物發酵制得。它是人體內部循環的重要中間產物，易被人體吸收，因此作為性能優異的食品添加劑和功能性食品廣泛應用于食品和保健品等領域。L-蘋果酸為天然果汁之重要成分，與檸檬酸相比味道柔和(具有較高的緩沖指數)，具特殊香味，不損害口腔與牙齒，代謝上有利于氨基酸吸收，不積累脂肪，是新一代的食品酸味劑，被生物界和營養界譽為“最理想的食品酸味劑”。2013年以來在老年及兒童食品中正取代檸檬酸。
水果收獲時90%的酸是蘋果酸。果酒加工時果汁中的部分蘋果酸在乙醇發酵過程中由乳酸菌轉化為乳酸，使酸味有所降低，總酸度可降低2.4g/L (以蘋果酸計)。蘋果酸-乳酸發酵與果汁的pH、溫度、亞硫酸鹽的含量、是否有磷酸鹽和氨基酸存在均有關系。蘋果酸可賦予果酒新鮮的酸味。
5．琥珀酸
琥珀酸也是一種產生于發酵過程中的酸，一般含量很少。它主要由谷氨酸氧化而來，是一種揮發性酸，與酒香的形成有很大關系。它的形成與酵母的種類有關，乙醇發酵完成時它的形成也會終止。在葡萄酒中較為重要，在其他果酒中不太重要。琥珀酸天然來源是松屬植物的樹脂久埋于地下而成的琥珀等，此外還廣泛存在于多種植物、動物的組織中。
6．乳酸
乳酸是一種常見于乳制品中的有機酸，由乳酸菌將乳糖轉化而來。乳酸有很強的防腐保鮮功效，可用在果酒、飲料中，具有調節pH值、抑菌、延長保質期、調味、保持食品色澤、提高產品質量等作用。乳酸獨特的酸味可增加食物的美味，加入一定量的乳酸，可保持產品中的微生物的穩定性、安全性，同時使口味更加溫和。由于乳酸的酸味溫和適中，還可作為精心調配的軟飲料和果汁的首選酸味劑。工業生產乳酸的方法主要有發酵法和合成法。發酵法因其工藝簡單、原料充足，發展較早而成為比較成熟的乳酸生產方法，約占乳酸生產的70%以上，但周期長，只能間歇或半連續化生產。化學法可實現乳酸的大規模連續化生產，且合成乳酸也已得到美國食品藥品監督管理局(FDA)的認可，但原料一般具有毒性，不符合綠色化學要求。酶法工藝復雜，其工業應用還有待于進一步研究。正常情況下乳酸并不存在于葡萄和其他水果中，果酒中的乳酸一般來源于蘋果酸-乳酸發酵。因為乳酸的酸味柔和，蘋果酸-乳酸發酵在果酒陳釀過程中十分重要。
三、測定果汁酸度的方法
酸度有兩種表達方式：滴定酸度和pH，二者相互聯系，隨著pH下降，滴定酸度會增強，反之亦然，但二者不呈線性關系。一般用氫氧化鈉(NaOH)溶液對果汁或果酒進行酸堿滴定，來測定果汁或果酒中的滴定酸度，用pH計對果汁的pH進行測量。
用pH表示酸度，為評價發酵醪是否有利于微生物生長，發酵醪中蛋白質沉降情況和果酒成熟情況，提供了十分有用的信息。大多數釀酒指南建議果酒發酵醪的pH應介于3.3～3.7之間，當發酵醪滴定酸度在3.0～6.0g/L(以蘋果酸計)時，pH自然介于其間。
評價發酵醪酸度的另一種途徑是有機酸。用有機酸的含量來表示酸度，對于評價果酒的口感和風味有參考作用；果酒發酵醪的滴定酸度應控制在3.0～6.0g/L(以蘋果酸計)。鮮食型水果果汁的滴定酸度通常過低，發酵前應對其酸度進行調整。果汁的滴定酸度有多種表示方法。因為硫酸是實驗室中常用的酸，滴定酸度在法國表達為硫酸的量；事實上果酒中并沒有硫酸存在，德國因此將果汁和果酒中的滴定酸度表述為酒石酸的含量，許多其他釀造葡萄酒的國家也用此法。我國果酒的滴定酸度通常以蘋果酸計。滴定酸度的表述方法利用轉換系數可以互相轉換，轉換系數見表2-2。例如：按法國標準，某水果中滴定酸度為3.0g/L(以硫酸計)，按德國標準某水果中滴定酸度為3.0×1.531＝4.6g/L(以酒石酸計)。我國標準某水果中滴定酸度為3.0×1.367 ＝4.1g/L (以蘋果酸計)。
表2-2 有機酸含量轉換系數表
四、酸度的調整
1．增酸
果汁酸度低于4g(H2SO4)/L或pH高于3.6時，應在果汁中補加酸以提高酸度。因酸度過低，pH值高，添加SO2后，呈游離態的比例少，果酒易受細菌污染，而且易被氧化。如果條件允許，優先考慮將高、低酸果汁混合，當然用于提高酸度的果實不應影響果酒的類型、風格與品質。另外，根據果汁或果酒中酸的組成，可添加酒石酸與檸檬酸增酸。
(1)添加酒石酸 加入果汁的酒石酸約有1/3的量與果汁中的鉀、鈣離子結合成不溶性的酒石酸氫鉀和酒石酸鈣，2/3用于增酸。酒石酸添加量計算公式為：
酒石酸(g)＝3/2×(要求滴定酸度－果汁滴定酸度)×果汁體積。
若需要增酸的為果漿，用果漿體積乘以經驗出汁率，即得果汁體積。
(2)添加檸檬酸 檸檬酸添加在果酒中能夠防止鐵破敗病，用來調整果酒酸度可增加酒的爽口感。添加檸檬酸按《中國葡萄釀酒技術規范》中規定，增酸后葡萄酒中檸檬酸含量不得超過1g/L(加香葡萄酒除外)。檸檬酸在酒中的加量一般不會超過0.5g/L。用檸檬酸增酸的計算公式為：
檸檬酸(g)＝(要求滴定酸度－果汁滴定酸度)×葡萄汁體積÷1.172
式中，1g檸檬酸相當于1.172g酒石酸。
注意酒石酸加在葡萄汁中；檸檬酸加在葡萄酒中。
2．降酸
當果汁的滴定酸過高時，就會影響酵母發酵與酒的感官特征，此時應考慮降酸。降低果汁酸度的方法有多種。
(1)加水稀釋法降酸 加水、加糖發酵，以降低果汁中含酸量。此法最簡單，但在我國與許多國家不允許用此法降低葡萄酒的酸度。用其他高酸水果釀酒時，可考慮該法。
(2)生物法降酸 生物降酸是利用微生物分解蘋果酸，從而達到降酸的目的。可用于生物降酸的微生物有進行蘋果酸-乳酸發酵的乳酸菌、能分解蘋果酸的酵母菌和能將蘋果酸分解為酒精、CO2的裂殖酵母。
蘋果酸-乳酸發酵在適宜條件下，乳酸菌可通過蘋果酸-乳酸發酵將蘋果酸分解為乳酸和CO2。這一發酵通常在酒精發酵結束后進行，導致酸度降低，pH增高，并使果酒口味柔和。對于所有的干紅葡萄酒，蘋果酸-乳酸發酵是必須的發酵過程，而在大多數的干白葡萄酒和其他已含有較高殘糖的果酒中，則應避免這一發酵。
① 降酸酵母的使用 一些釀酒酵母，能在酒精發酵的同時，分解30%的蘋果酸。這類酵母對于含酸量高的原料是非常有益的。
② 裂殖酵母的使用 一些裂殖酵母可將蘋果酸分解為酒精和CO2，它們在葡萄汁中的數量非常少，而且受到其他酵母的強烈抑制。因此，如果要利用它們的降酸作用，就必須添加活性強的裂殖酵母。此外，為了防止其他酵母的競爭性抑制，在添加裂殖酵母以前，必須通過澄清處理，最大限度地降低葡萄汁中的內源酵母群體。這種方法特別適用于蘋果酸含量高的果汁的降酸處理。
(3)化學法降酸 利用化學降酸劑除去果汁中過多的酸稱為化學法降酸。常用的降酸劑為碳酸鈣(CaCO3)、酒石酸鉀(C4H4O6K2·1/2H2O)與碳酸鉀(K2CO3)。下面以碳酸鈣為例介紹一下化學降酸方法。0.67g CaCO3可除掉1g酒石酸。據此與需降酸的果汁量，計算出CaCO3需要量。將所需的純CaCO3加少量冷水充分攪拌，除去漂浮物。再用冷水洗2～3次，制得CaCO3乳液。待處理汁分成兩份，將CaCO3分數次緩慢加入1份待處理果汁中。每次添加量不超過計算量的5%，并不斷攪拌，至不發泡時，再進行下一次添加。處理好的果汁在－3～0℃下冷凍1周左右，分離沉淀。將已降酸的果汁再與未降酸處理果汁混合。如此操作可以較好地保留果汁的香氣，防止降酸過程中產生CO2氣體將全部香氣帶走。
果汁中的保護性膠體影響到上述鹽的沉淀。添加CaCO3時應先作小試，以確定待處理果汁的用量及降酸程度。另外，為了促進沉淀，可同CaCO3一起往果汁中添加1%的蘋果酸酒石酸鈣復鹽作為晶種。
化學降酸最好在酒精發酵結束時進行。化學降酸只能除去酒石酸，并有可能使果酒中最后含酸量過低(誘發蘋果酸-乳酸發酵)，因此，必須慎重使用。如果果汁含酸量很高，并且不希望進行蘋果酸-乳酸發酵，可用碳酸氫鉀進行降酸，其用量最好不要超過2g/L。與碳酸鈣相比，碳酸氫鉀不增加Ca2＋的含量，而Ca2＋是果酒不穩定的因素之一。如果要使用碳酸鈣，其用量不要超過1.52g/L。多數情況下化學降酸的目的只是提高發酵汁的pH，以觸發蘋果酸-乳酸發酵，因此，必須根據所需要的pH和果汁中酒石酸的含量計算使用的碳酸鈣量。一般在果汁中加入0.5g/L的碳酸鈣，可使pH提高0.15，這一添加量足以誘發蘋果酸-乳酸發酵。
(4)物理法降酸
① 冷處理降酸 發酵前采用冷凍法先除去一部分酒石(酒石酸氫鉀晶體)，再進行發酵。物理降酸的原理是，低溫時果汁中的酒石酸鹽溶解度降低，形成結晶而從酒中析出，將結晶與汁分開即達到降酸的目的。
② 離子交換法處理 通常的化學降酸會給果汁中產生過量的Ca2＋。常采用強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂除去Ca2＋，該方法對酒的pH影響甚微，用陰離子交換樹脂(強堿性)也可以直接除去酒中過高的酸。
如何正確選擇降酸時機，對成功釀造高質量的果酒非常重要。當果汁酸度過高時。在發酵前、最遲在發酵終了前降酸，有利于酵母發酵，有利于酒的風味與口感；果汁酸度不太高時，發酵終了前降酸，以防降酸后果汁被細菌污染。但不論采取任何降酸方法，都不宜在裝瓶前降酸，因為酸度的變化會影響酒的膠體穩定性，由此會引起成品酒沉淀、混濁。