第三节 含酸量
一、酸度调整的目的
果酒的质量一方面取决于乙醇含量，另一方面取决于酸的含量。为了得到协调而精细的果酒风味，酸度应限制在某一范围。果酒的酸度如达不到要求会使酒的风味平淡，果酒的酸度过高则会使人不快，难以下咽。酸度对于果酒发酵的顺利进行和货架寿命也是十分重要的。总之，果酒发酵醪的酸度太低会带来以下弊病：果酒发酵过程中易被微生物污染；果酒不易保存；使游离二氧化硫达不到要求，二氧化硫的添加量比常量大；风味平淡。
二、水果和发酵醪中常见的酸
在果酒制造中，果汁中的酸分为两个部分：果汁中自然存在的酸和在发酵过程中产生的酸。果汁中自然存在的酸有酒石酸、苹果酸、柠檬酸，还有很少一部分的其他酸，如蔓越莓、蓝莓中的苯甲酸及其他些水果中极少量的水杨酸。在发酵过程中产生的酸有乳酸、琥珀酸和乙酸。
1．乙酸和挥发酸
乙酸是醋的主要成分，又称为醋酸。乙酸在自然界分布很广，例如在水果等植物中，但是主要以酯的形式存在。乙酸可用作酸度调节剂、酸化剂、腌渍剂、增味剂、香料等。它也是很好的抗微生物剂，这主要归因于其可使pH降低至低于微生物最适生长所需的pH。乙酸是我国应用最早、使用最多的酸味剂。虽然在烹饪中醋应用很普遍，但果酒中如存在过量乙酸会使果酒中有一种使人烦躁的醋味。即便如此，所有果酒中都存在少量的乙酸。
乙酸的制备可以通过人工合成和微生物发酵两种方法。生物合成法，即利用微生物发酵，仅占整个世界产量的10%，但是仍然是生产乙酸，尤其是醋的最重要的方法，因为很多国家的食品安全法规规定食品中的醋必须是通过生物法制备。
乙酸因其挥发性很强，是果酒挥发酸的主要成分。乙酸是在发酵过程中由于感染了醋酸菌，醋酸菌将乙醇转化成乙酸和乙酸乙酯形成的。果酒在陈酿时，要尽量避免感染能将乙醇发酵成乙酸的醋酸菌。因醋酸菌好氧，因此陈酿时，将酒桶添满是十分重要的。一般来说，所有的佐餐类果酒都含有一定量的挥发酸，但只要低于某一数值挥发酸很难被觉察出来。大多数国家规定了挥发酸允许存在的最大值，一般为小于1.2g/L (以乙酸计)。挥发酸的酸度对果酒的香气和风味有很大影响。挥发酸含量很低时，有利于果酒形成好的风味；含量过高时对果酒有败坏作用，而且一旦形成很难除去，因为使用任何化学中和剂，只能中和果酒中的固定酸(苹果酸、酒石酸、柠檬酸等常被称为固定酸)。挥发酸的阈值，根据果酒中存在的香气和风味物质量的多少而改变。在淡爽型干白葡萄酒中，含量为0.4g/L就很容易被感知出来；而在丰满的红葡萄酒或热情的甜佐餐酒中，含量高达0.6g/L却很难感觉到；尤其在甜佐餐红葡萄酒中常含有高达1g/L的挥发酸，以赋予果酒力度，否则酒会给人过于沉闷的感觉。果酒的阈值大约与干白葡萄酒相当，英国规定果酒的挥发酸低于1.4g/L(以乙酸计)。实际上挥发酸如果高于1g/L(以乙酸计)就很难酿造出好的果酒。
2．酒石酸
酒石酸是一种羧酸﹐广泛存在于水果中，尤其是葡萄。酒石酸可分为L-酒石酸、D-酒石酸、DL-酒石酸。天然存在的酒石酸都是L型。作为食品中添加的抗氧化剂，可以使食物具有酸味。酒石酸最大的用途是饮料添加剂。工业上，L-酒石酸的主要甚至唯一来源仍然是天然产物。葡萄酒酿造工业产生的副产物酒石，通过酸化处理即可制得L-酒石酸。意大利是世界上L-酒石酸的最大生产国，这跟该国造葡萄酒的规模不无关系。
酒石酸是成熟葡萄中存在的主要有机酸，未成熟葡萄中苹果酸的含量高于酒石酸。在葡萄酒发酵过程中酒石酸与发酵醪液中的钾离子发生反应，可使葡萄汁的酸度降低2～3g/L(以酒石酸计)。发酵过程中产生的酒石酸氢钾，不溶解于乙醇和水，形成有轻微酸味的块状酒石，沉淀于发酵桶的底部。酒石酸对葡萄酒较为重要，对其他果酒并不重要。
3．柠檬酸
天然柠檬酸在自然界中分布很广，很多种水果和蔬菜，尤其是柑橘属的水果中都含有较多的柠檬酸，特别是柠檬和青柠，它们含有大量柠檬酸，在干燥之后，含量可达8%(在果汁中的含量大约为47g/L)。在柑橘属水果中，柠檬酸的含量介于0.005mol/L和0.30mol/L之间。这个含量随着不同的栽培种和植物的生长情况而有所变化。人工合成的柠檬酸是用砂糖、糖蜜、淀粉、葡萄等含糖物质发酵而制得的，可分为无水和水合物两种。纯品柠檬酸为无色透明结晶或白色粉末，有一种诱人的酸味。柠檬酸为食用酸类，可增强体内正常代谢，适当的剂量对人体无害。在某些食品中加入柠檬酸后口感好，并可促进食欲，在中国允许果酱、饮料、罐头和糖果中使用柠檬酸。虽然柠檬酸对人体无直接危害，但它可以促进体内钙的排泄和沉积，如长期食用含柠檬酸的食品，有可能导致低钙血症，并且会增加患十二指肠癌的概率。柠檬酸也是唯一的一种能够往葡萄酒中添加(<50g/100L )的用来阻止葡萄酒铁浑浊病的添加剂。柠檬酸的酸味明显而刺激，当添加量过度时容易影响果酒的风味。在果汁中柠檬酸是含量排在第二位的酸。
4．苹果酸
苹果酸有L-苹果酸、D-苹果酸和DL-苹果酸3种存在形式。天然存在的苹果酸都是L型的，几乎存在于一切果实中，以仁果类中最多。苹果酸为无色针状结晶或白色晶体粉末，无臭，带有刺激性爽快酸味，易溶于水，溶于乙醇。有吸湿性，1%水溶液的pH值为2.4。L-苹果酸存在于山楂、苹果和葡萄等果实的浆汁中，也可由延胡索酸经生物发酵制得。它是人体内部循环的重要中间产物，易被人体吸收，因此作为性能优异的食品添加剂和功能性食品广泛应用于食品和保健品等领域。L-苹果酸为天然果汁之重要成分，与柠檬酸相比味道柔和(具有较高的缓冲指数)，具特殊香味，不损害口腔与牙齿，代谢上有利于氨基酸吸收，不积累脂肪，是新一代的食品酸味剂，被生物界和营养界誉为“最理想的食品酸味剂”。2013年以来在老年及儿童食品中正取代柠檬酸。
水果收获时90%的酸是苹果酸。果酒加工时果汁中的部分苹果酸在乙醇发酵过程中由乳酸菌转化为乳酸，使酸味有所降低，总酸度可降低2.4g/L (以苹果酸计)。苹果酸-乳酸发酵与果汁的pH、温度、亚硫酸盐的含量、是否有磷酸盐和氨基酸存在均有关系。苹果酸可赋予果酒新鲜的酸味。
5．琥珀酸
琥珀酸也是一种产生于发酵过程中的酸，一般含量很少。它主要由谷氨酸氧化而来，是一种挥发性酸，与酒香的形成有很大关系。它的形成与酵母的种类有关，乙醇发酵完成时它的形成也会终止。在葡萄酒中较为重要，在其他果酒中不太重要。琥珀酸天然来源是松属植物的树脂久埋于地下而成的琥珀等，此外还广泛存在于多种植物、动物的组织中。
6．乳酸
乳酸是一种常见于乳制品中的有机酸，由乳酸菌将乳糖转化而来。乳酸有很强的防腐保鲜功效，可用在果酒、饮料中，具有调节pH值、抑菌、延长保质期、调味、保持食品色泽、提高产品质量等作用。乳酸独特的酸味可增加食物的美味，加入一定量的乳酸，可保持产品中的微生物的稳定性、安全性，同时使口味更加温和。由于乳酸的酸味温和适中，还可作为精心调配的软饮料和果汁的首选酸味剂。工业生产乳酸的方法主要有发酵法和合成法。发酵法因其工艺简单、原料充足，发展较早而成为比较成熟的乳酸生产方法，约占乳酸生产的70%以上，但周期长，只能间歇或半连续化生产。化学法可实现乳酸的大规模连续化生产，且合成乳酸也已得到美国食品药品监督管理局(FDA)的认可，但原料一般具有毒性，不符合绿色化学要求。酶法工艺复杂，其工业应用还有待于进一步研究。正常情况下乳酸并不存在于葡萄和其他水果中，果酒中的乳酸一般来源于苹果酸-乳酸发酵。因为乳酸的酸味柔和，苹果酸-乳酸发酵在果酒陈酿过程中十分重要。
三、测定果汁酸度的方法
酸度有两种表达方式：滴定酸度和pH，二者相互联系，随着pH下降，滴定酸度会增强，反之亦然，但二者不呈线性关系。一般用氢氧化钠(NaOH)溶液对果汁或果酒进行酸碱滴定，来测定果汁或果酒中的滴定酸度，用pH计对果汁的pH进行测量。
用pH表示酸度，为评价发酵醪是否有利于微生物生长，发酵醪中蛋白质沉降情况和果酒成熟情况，提供了十分有用的信息。大多数酿酒指南建议果酒发酵醪的pH应介于3.3～3.7之间，当发酵醪滴定酸度在3.0～6.0g/L(以苹果酸计)时，pH自然介于其间。
评价发酵醪酸度的另一种途径是有机酸。用有机酸的含量来表示酸度，对于评价果酒的口感和风味有参考作用；果酒发酵醪的滴定酸度应控制在3.0～6.0g/L(以苹果酸计)。鲜食型水果果汁的滴定酸度通常过低，发酵前应对其酸度进行调整。果汁的滴定酸度有多种表示方法。因为硫酸是实验室中常用的酸，滴定酸度在法国表达为硫酸的量；事实上果酒中并没有硫酸存在，德国因此将果汁和果酒中的滴定酸度表述为酒石酸的含量，许多其他酿造葡萄酒的国家也用此法。我国果酒的滴定酸度通常以苹果酸计。滴定酸度的表述方法利用转换系数可以互相转换，转换系数见表2-2。例如：按法国标准，某水果中滴定酸度为3.0g/L(以硫酸计)，按德国标准某水果中滴定酸度为3.0×1.531＝4.6g/L(以酒石酸计)。我国标准某水果中滴定酸度为3.0×1.367 ＝4.1g/L (以苹果酸计)。
表2-2 有机酸含量转换系数表
四、酸度的调整
1．增酸
果汁酸度低于4g(H2SO4)/L或pH高于3.6时，应在果汁中补加酸以提高酸度。因酸度过低，pH值高，添加SO2后，呈游离态的比例少，果酒易受细菌污染，而且易被氧化。如果条件允许，优先考虑将高、低酸果汁混合，当然用于提高酸度的果实不应影响果酒的类型、风格与品质。另外，根据果汁或果酒中酸的组成，可添加酒石酸与柠檬酸增酸。
(1)添加酒石酸 加入果汁的酒石酸约有1/3的量与果汁中的钾、钙离子结合成不溶性的酒石酸氢钾和酒石酸钙，2/3用于增酸。酒石酸添加量计算公式为：
酒石酸(g)＝3/2×(要求滴定酸度－果汁滴定酸度)×果汁体积。
若需要增酸的为果浆，用果浆体积乘以经验出汁率，即得果汁体积。
(2)添加柠檬酸 柠檬酸添加在果酒中能够防止铁破败病，用来调整果酒酸度可增加酒的爽口感。添加柠檬酸按《中国葡萄酿酒技术规范》中规定，增酸后葡萄酒中柠檬酸含量不得超过1g/L(加香葡萄酒除外)。柠檬酸在酒中的加量一般不会超过0.5g/L。用柠檬酸增酸的计算公式为：
柠檬酸(g)＝(要求滴定酸度－果汁滴定酸度)×葡萄汁体积÷1.172
式中，1g柠檬酸相当于1.172g酒石酸。
注意酒石酸加在葡萄汁中；柠檬酸加在葡萄酒中。
2．降酸
当果汁的滴定酸过高时，就会影响酵母发酵与酒的感官特征，此时应考虑降酸。降低果汁酸度的方法有多种。
(1)加水稀释法降酸 加水、加糖发酵，以降低果汁中含酸量。此法最简单，但在我国与许多国家不允许用此法降低葡萄酒的酸度。用其他高酸水果酿酒时，可考虑该法。
(2)生物法降酸 生物降酸是利用微生物分解苹果酸，从而达到降酸的目的。可用于生物降酸的微生物有进行苹果酸-乳酸发酵的乳酸菌、能分解苹果酸的酵母菌和能将苹果酸分解为酒精、CO2的裂殖酵母。
苹果酸-乳酸发酵在适宜条件下，乳酸菌可通过苹果酸-乳酸发酵将苹果酸分解为乳酸和CO2。这一发酵通常在酒精发酵结束后进行，导致酸度降低，pH增高，并使果酒口味柔和。对于所有的干红葡萄酒，苹果酸-乳酸发酵是必须的发酵过程，而在大多数的干白葡萄酒和其他已含有较高残糖的果酒中，则应避免这一发酵。
① 降酸酵母的使用 一些酿酒酵母，能在酒精发酵的同时，分解30%的苹果酸。这类酵母对于含酸量高的原料是非常有益的。
② 裂殖酵母的使用 一些裂殖酵母可将苹果酸分解为酒精和CO2，它们在葡萄汁中的数量非常少，而且受到其他酵母的强烈抑制。因此，如果要利用它们的降酸作用，就必须添加活性强的裂殖酵母。此外，为了防止其他酵母的竞争性抑制，在添加裂殖酵母以前，必须通过澄清处理，最大限度地降低葡萄汁中的内源酵母群体。这种方法特别适用于苹果酸含量高的果汁的降酸处理。
(3)化学法降酸 利用化学降酸剂除去果汁中过多的酸称为化学法降酸。常用的降酸剂为碳酸钙(CaCO3)、酒石酸钾(C4H4O6K2·1/2H2O)与碳酸钾(K2CO3)。下面以碳酸钙为例介绍一下化学降酸方法。0.67g CaCO3可除掉1g酒石酸。据此与需降酸的果汁量，计算出CaCO3需要量。将所需的纯CaCO3加少量冷水充分搅拌，除去漂浮物。再用冷水洗2～3次，制得CaCO3乳液。待处理汁分成两份，将CaCO3分数次缓慢加入1份待处理果汁中。每次添加量不超过计算量的5%，并不断搅拌，至不发泡时，再进行下一次添加。处理好的果汁在－3～0℃下冷冻1周左右，分离沉淀。将已降酸的果汁再与未降酸处理果汁混合。如此操作可以较好地保留果汁的香气，防止降酸过程中产生CO2气体将全部香气带走。
果汁中的保护性胶体影响到上述盐的沉淀。添加CaCO3时应先作小试，以确定待处理果汁的用量及降酸程度。另外，为了促进沉淀，可同CaCO3一起往果汁中添加1%的苹果酸酒石酸钙复盐作为晶种。
化学降酸最好在酒精发酵结束时进行。化学降酸只能除去酒石酸，并有可能使果酒中最后含酸量过低(诱发苹果酸-乳酸发酵)，因此，必须慎重使用。如果果汁含酸量很高，并且不希望进行苹果酸-乳酸发酵，可用碳酸氢钾进行降酸，其用量最好不要超过2g/L。与碳酸钙相比，碳酸氢钾不增加Ca2＋的含量，而Ca2＋是果酒不稳定的因素之一。如果要使用碳酸钙，其用量不要超过1.52g/L。多数情况下化学降酸的目的只是提高发酵汁的pH，以触发苹果酸-乳酸发酵，因此，必须根据所需要的pH和果汁中酒石酸的含量计算使用的碳酸钙量。一般在果汁中加入0.5g/L的碳酸钙，可使pH提高0.15，这一添加量足以诱发苹果酸-乳酸发酵。
(4)物理法降酸
① 冷处理降酸 发酵前采用冷冻法先除去一部分酒石(酒石酸氢钾晶体)，再进行发酵。物理降酸的原理是，低温时果汁中的酒石酸盐溶解度降低，形成结晶而从酒中析出，将结晶与汁分开即达到降酸的目的。
② 离子交换法处理 通常的化学降酸会给果汁中产生过量的Ca2＋。常采用强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂除去Ca2＋，该方法对酒的pH影响甚微，用阴离子交换树脂(强碱性)也可以直接除去酒中过高的酸。
如何正确选择降酸时机，对成功酿造高质量的果酒非常重要。当果汁酸度过高时。在发酵前、最迟在发酵终了前降酸，有利于酵母发酵，有利于酒的风味与口感；果汁酸度不太高时，发酵终了前降酸，以防降酸后果汁被细菌污染。但不论采取任何降酸方法，都不宜在装瓶前降酸，因为酸度的变化会影响酒的胶体稳定性，由此会引起成品酒沉淀、混浊。