百藥之長釀酒的探究與創新

李元元

摘?要：生物發酵工程以釀酒為C-STEAM中醫藥課程的切入點，弘揚傳統文化;學生在釀酒的過程中運用挖掘課本內容;計算釀酒原料、酒曲和水之間的比例;設計出釀酒的工藝流程;動手釀制糯米酒;測定米酒中的甲醇;反思、改進自己的釀酒過程。我們利用自己所學的知識解決現實問題，學生通過在真實項目中實踐對一個科學現象進行探索，提升科學、技術、工程和數學素養，以達到培養跨學科思維目標，實踐了勞動教育。

關鍵詞：C-STEAM中醫藥課程;釀酒;跨學科思維

一、研究背景——酒在中醫里的作用

古時，酒作為藥，是巫醫的常用藥。因此，酒在什么時候出現，酒作為藥也就出現了。《本草綱目》引《博物志》記載，有王肅、張衡、馬均三人冒霧晨行，一人飲酒，一人飲食，一人空腹。因為受寒和長途的疲勞，結果空腹者死，飲食者病，飲酒者健。也說明了酒的功效。酒有多種，然其功效大多為“通血脈，溫腸胃，御風寒”。酒性溫，味辛而苦甘，溫能祛寒，辛能發散，所以酒能疏通經脈、行氣和血、溫陽祛寒;又因酒多為谷物釀造，味甘能補，故還可補益腸胃。

為了更好的認識釀酒這一古老的中醫藥文化，我們以生物興趣小組的形式組織學生進行釀酒這一STEM課程。釀酒過程包括指導學生分組、閱讀文獻、請教有經驗的釀酒師傅、找出釀酒原理、計算釀酒中原料和酒曲的數量和比例、制作釀酒工藝流程圖、小組分工動手釀制、反思總結、進一步改進。

二、釀酒原理

（一）基本原理

通過查閱文獻和請教有經驗的師傅，學生通過和課本知識相結合，理解釀酒的原理。高一必修一第五章的細胞呼吸一節課的內容中有酵母菌有氧呼吸和無氧呼吸的內容：酵母菌在有氧條件下，在多種酶的作用下C6H12O6+6H2O+6O2→6CO2+12H2O+能量;酵母菌在無氧條件下，進行酒精發酵的反應式：C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量。

現實的釀酒過程中并不是簡單的將葡萄糖直接分解的過程。釀酒的材料經過蒸煮被糊化，利于淀粉酶、糖化酶的作用。淀粉先轉化成糖，然后一部分被發酵生成乙醇。釀酒原料轉變成酒，是由一種生物群體作用的結果。酒曲中的酵母菌利用單糖轉化成酒，這叫發酵。但大米、高粱、玉米中含的是多糖叫淀粉，酵母菌不能直接利用。所以酒曲中還含有叫霉菌的一類微生物，能把多糖切割成單糖供酵母菌利用，這就叫糖化。然而一般多糖都結合很緊密，所以需要通過高溫蒸煮使多糖變松散才有利于霉菌的作用，這就叫糊化。

（二）基本流程

中國廣泛使用酒曲釀酒，基本工藝和程序是精碾或粉碎，潤料（浸米），蒸煮（蒸飯），攤涼（淋水冷卻），翻料，入缸或入窖發酵等。酒的品質主要又發酵過程決定。所用的酒曲的品質、種類，發酵的時間、溫度，都是決定性因素。

（三）聯系實際提出新問題

根據嶺南的特色，學生現實條件，我們以梅州客家娘酒為主要研究對象，用白糯米和黑糯米兩種材料釀制米酒。米酒是以糯米為原料，甜酒曲為糖化發酵劑，進行固態發酵釀制而成的。米酒富含維生素和有機酸，有多種易被人體吸收的糖類及多種人體所必需的氨基酸。它味甘能補，補益腸胃，具健胃和健脾等功效。黑糯米的色素屬花青色素，主要在種皮或果皮中，在釀酒的過程中黑糯米種皮上的色素會轉移進米酒中。所以黑糯米釀制的米酒營養價值更高。

二、計算部分

（1）浸泡時間：我們使用白糯米和黑糯米兩種原料，經過反復實驗，確定了浸泡兩種糯米的時間。因為兩種原料質地不同（浸泡完成的標準是糯米捏開沒有白色的芯），加入糯米重量2倍的自來水，白糯米浸泡8個小時，黑糯米需要浸泡12個小時。

（2）酒曲和糯米的比例：白糯米（市售）300克，酒曲（農家自制）2克;黑糯米（市售）300克，酒曲（農家自制）3克。

（3）總酸的測定參照國標GB/T 13662—2008《黃酒》中的方法，吸取25mL待測甜酒液于150mL錐形瓶中，加入除去二氧化碳的蒸餾水25mL，搖勻，加兩滴酚酞指示劑。用0.1mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定至微紅色30s不褪，記錄標準堿液用量，用水代替試液做空白實驗。同一被測樣品檢測3次，取平均值。

總酸含量（以乙酸計）計算公式如下：

X=1000×[c×（V1-V2）×K×F]M

式中：X為總酸的含量，g/L;為氫氧化鈉標準溶液濃度，mol/L;V，為滴定試液時消耗氫氧化鈉標準溶液的體積，mL;認為空白試驗時消耗氫氧化鈉標準溶液的體積，mL;K為酸的換算系數，按乙酸0.06換算，即消耗1mol Na0HX相當于0.06g的乙酸;F為試液的稀釋倍數;M為試液的體積，mL。

三、制作釀酒工藝流程圖

四、釀制糯米酒過程

（1）學生兩組，分別為白糯米組和黑糯米組。組內再次進行分工。

（2）白糯米組將糯米清洗后用清水浸泡6小時，黑糯米組將糯米清洗后用清水浸泡10小時。浸泡是為了使糯米吸收一定的水分便于蒸煮時淀粉糊化，蛋白質變性，以及發酵。

（3）在浸泡糯米的同時對需要拌曲的器皿，發酵瓶進行清洗，開水蒸煮消毒，用高濃度糯米酒進行消毒，最后晾干。

（4）將浸泡好的糯米去掉多余的水分，放入電壓力鍋隔水蒸30分鐘。蒸制是使糯米中淀粉糊化、蛋白質發生變性，同時對原料起到滅菌作用，有利于甜酒釀的發酵。

（5）蒸好后解壓，攤涼備用。溫度大致是30℃～35℃，如果溫度過高，不利于酒曲中的微生物的生長繁殖。

（6）糯米飯打松，在中間壓出一個洞，稱量好的酒曲用30℃左右的煮沸過的冷開水拌勻撒入攤涼的糯米飯中。冷開水拌曲的目的是使根霉菌孢子活化。

（7）蓋上蓋子，用布包裹放置在清涼通風之處，讓其發酵一個星期糯米酒便做好了。發酵溫度應該控制在30℃左右，有利于根霉菌的生長繁殖、產酶和發酵。

（8）把做好的酒濾出，是頭曲了。剩下的酒釀再加入涼開水，加蓋包裹再發酵一個月，得到的就是二曲了。（本次實驗測定只取頭曲）

（9）測定米酒中的甲醇含量，測定結果符合飲用標準。

五、實驗結果及其反思

（1）實驗結果：釀制好的白糯米酒口感較酸，同學們紛紛表示不滿意。大家期望中的糯米酒口感應該是偏甜的客家娘酒;黑糯米酒組口感也是較酸，并且出酒明顯比白糯米組少很多。

兩組同學都對實驗步驟進行了分析，并且再次和有釀酒經驗的人進行交流，希望更進一步改進工藝。

（2）分析口感較酸原因：淀粉水解為葡萄糖，葡萄糖在酶作用下被氧化成乙醇，乙醇被氧氣氧化，如果溫度水分等因素控制不當，易致乳酸含量過多而味道偏酸。推測口感較酸的可能的原因是酒曲種類、發酵前溫度和發酵時間幾個原因造成。為了進一步探究實驗使用3種酒曲，分別是安琪甜酒曲：安琪酵母股份有限公司;蜜蜂甜酒曲：蘇州糧油食品有限公司;農家自釀糯米酒手工酒曲。我們通過測定白糯米在發酵前溫度分別是20攝氏度、25攝氏度、30攝氏度、35攝氏度進行發酵3天。

反思實驗結論：改變酒曲種類，使用江蘇產的蜂蜜甜酒曲;控制發酵前的溫度不超過30攝氏度。

（3）黑糯米出酒率低分析：黑糯米是黑糯稻谷脫去外保護皮層稻殼后的糙米。由于糙米是保留了內保護皮層完好的稻米籽粒，所以黑糯米具有特殊的致密結構。查閱資料和反復實驗后，改良工藝如下：a.由于黑米皮層堅硬，需要在浸泡時提高水溫，溫度為 70℃的水中浸泡黑米3h，充分浸泡后有利于淀粉徹底糖化。b.淋飯降溫后加甜酒曲糖化發酵48h后加活性干酵母發酵（安琪釀酒高活性干酵母）6到7天。

六、總結

C-STEAM中醫藥課程學習生態系統，既整合了自主、親手操作的STEAM校內外學習，又不斷強調所參與的活動與他們的生活、周圍世界以及未來職業的聯系。本次課程學生在教師引導下，學習相關中醫藥中的發酵工程知識，自行查閱釀酒的相關文獻。以小組分工合作的形式，繪制了釀制白糯米酒和黑糯米酒的工藝流程。在釀酒過程中不斷解決遇到的實際問題，并最終通過進一步實驗、請教有經驗的釀酒師和文獻查閱提出改進工藝的方法，提高米酒的品質。在整個課程中，從學校老師授課到查閱文獻與動手操作、與職業人士的接觸、實地考察，無不滲透著一個共同的目標：培養學生對C-STEAM中醫藥課程的興趣。本次課程也符合STEM教育的核心是內容——跨學科整合，這也是C-STEAM中醫藥課程的核心特征，其強調在學科整合過程中培養學生的素養與能力并解決實際問題。

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