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酵母擴培

Posted Oct 25, 2023 Updated Feb 11, 2024
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在啤酒的四大原素：水、麥芽、酒花和酵母中，做為活的生物的酵母，可能是最難掌握的變數；因為除了數量，活性以及不同代數也影響酵母的表現，更別提不同狀況的酵母在不同的環境（營養、糖度、溫度等等）下，表現也會有所不同。從數量和狀態來說，乾酵母是比較容易掌握的，不過，除了因為乾燥過程中酵母的細胞膜會受損，風味會有些不同外，並非所有酵母都能承受乾燥過程，所以乾酵母的選擇通常不如液態酵母的多。再則，如果乾酵母回收使用，也就和液態酵母一樣了。換而言之，酵母的處理就像一顆路上的大石頭，如果避開了，釀酒的路就會變得狹窄了。(最近White lab推出幾支受歡迎的酵母的乾酵母，例如WLP001，但是除價格昂貴-甚至比液態還貴，目前還沒有太多的使用者評價。)

提到液態酵母，馬上想到「擴培」。原本液態酵母廠提供給家釀的酵母包裝大多略有所不足，另外因為運送及新鮮度的關係，使用液態酵母必須「擴培」是一種常識。不過，近來有些酵母廠，例如Imperial Yeast，提供的酵母量足以直接接種，或是White Lab使用了新型更能存放的包裝，在美國已經有部份家釀者開始直接使用而不「擴培」。不過，在台灣的家釀者似乎還沒能享受到這種服務，「擴培」還是不可避免。

中文的家釀界常說的「擴培」，意義上應該是培養繁殖，也就是把酵母的數（質）量變多。然而，在英文社群中，比較常用的是”starter”這個詞，雖然看起來是同一件事，而酵母（質）量通常也是會大，但意義上有點不一樣。在使用「Starter」這個用詞意義上，感覺更多是確定或喚醒酵母，而非增加酵母數量。我並不是對用詞吹毛求疵，只是Starter的目標不一定是讓酵母（質）量變大，如果直接在套用中文「擴培」，意義上會變得奇怪。另外，我不是專家，不確定某些英文詞彙的正確翻譯，所以下面容我使用Starter，而不用中文。

Starter怎麼做？其實很簡單，準備小量的麥汁，把酵母投入，讓酵母成長起來即可。不過，這個過程有很多選項，這也是這篇想要討論的主題。

  • 準備適量的麥汁；最簡單的做法是使用麥芽精和水用1:10的比例混合，煮沸10分鐘後，用鍚箔紙封住，然後冷卻。
  • 冷卻後接種酵母，用鍚箔紙封蓋住瓶口。
  • 將培養瓶置於攪拌器攪拌，直到完成。

如果是採用可以耐熱的錐型瓶，可以直接用錐型瓶煮，順便消毒錐型瓶。但錐型瓶因為形狀的關係，容易沸湧，一來不能麥汁不能太多，二來火不能太大。切記很多便宜的錐型瓶是不耐熱的，不確定請勿嘗試。

糖水

在討論麥汁的濃度之前，會有人問到，可不可以用糖水養酵母。簡單地說，不建議。酵母”成長”需要的不只是”糖”提供的”能量”，還需要像是胺基酸等等其他的營養。用糖水養酵母，可能類似讓人只吃白飯一樣，會有營養不良的問題。有些文獻，例如Design Greate Beers，說如果酵母用糖水中培養，因為吃糖和吃麥芽糖的方式不同，酵母可能失去吃麥芽糖的能力，雖然這種說法我半信半疑，但仍然完全不建議用糖水來養酵母。Brulosophy有做過實驗，比較糖水和麥汁的Starter，結果用糖水養出來的不僅發酵變慢，而且似乎有酵母自溶的味道。當然會有一種情況是，原本的酵母量或健康狀況就不差，用糖水讓酵母”啓動”了，結果發酵完全沒問題，但這種情況下，或許做Starter也是沒必要的。題外話，很多酵母廠其實是用糖蜜養酵母的，但還另外加了什麼營養以及是在什麼條件下培養，似乎都是商業機密；也因為，我懷疑”酵母用糖水養會喪失吃麥芽糖能力”這種說法。如果你有辦法用和酵母廠一樣的條件去培養酵母，請不吝分享。

濃度

全麥麥汁含有酵母需要的大部分養份，是很恰當的培養基。最佳的濃度大約在1.036~1040之間。有可能滲透壓或是形成的酒精度的關係，高於1.040太多的濃度會造成酵母的活力下降。而比較低的濃度則有效率比較低，也就是需要比較多量的問題。最近有一個研究實驗，使用1.008低濃度麥汁但相對比較高的氮(胺基酸)可以得到比較有效率的單位糖增長率，但考慮到酵母營養劑的成本及麥汁量的大小，這種方法在家釀似乎不太實際。在家釀的實際應用，也還沒有定論。所以目前還是以1.036~1.040為最佳濃度。使用麥芽精是最簡單方便的做法，100g麥芽精加上1000cc的水，濃度會在100/(100+10000)=9.09%，也就是1.036.

酒花

酒花有抗革蘭式陽性菌的效果，12IBU以上會抑制乳酸菌，但是其實也有耐酒花的菌，靠酒花來抗菌是不切實際的作法，而且酒花其實也會影響酵母；酒花精油會附著在酵母的細胞壁上，酵母也會吸收阿法酸（所以釀過啤酒的酵母是苦的）。如果是用麥芽精，沒有必要添加酒花。但如果是使用多餘的麥汁，根據Braukaiser的實驗，酒花對酵母的影響並不是很大，如果不是超高IBU，多餘的麥汁也可以調整濃度後使用。

供氧

和發酵啤酒不同，做酵母starter的目標是培養酵母，所以儘可能持續提供氧氣對酵母成長會比較好，千萬不要用水封。持續打純氧是不太經濟也不太可能的事，打進過濾過無菌的空氣是比較常見的做法。不過如果是用攪拌器，瓶口錫箔紙包起來，效果就相當不錯了。

溫度

雖然Ale通常在20度、Lager在10度上下發酵，最佳的Stater培養溫度是在25度上下。所謂的最佳發酵溫度是釀酒人覺得風味最佳的溫度，並不是酵母喜歡的溫度。雖然無法感受酵母的情緒，但要說的說，酵母可能比較喜歡30幾度。愈高的溫度，酵母成長愈快，但成長太快可能會形成比較不健康的酵母，另外，有一些lager酵母在超過30幾度時會停止生長，所以在25度會是最恰當的溫度。

接種率

需要的麥汁量取決於成長率及想要擴培的目標數。換個角度來說，就是原本有X數量的酵母，用某體積的麥汁培養後，酵母數量變成 （X + n），而這最後的X+n酵母量是釀這批啤酒所需要的酵母量。這兩個都是很複雜的問題，先討論一下相對簡單一點的酵母量。酵母量取決於接種率，也就是每單位麥汁需要多少的酵母量。太低的接種率，會有酵母過度生長而產生的太多風味物質或發酵不完全的問題；而太高的接種率，則是酵母生長太少，可能有風味不足或酒體太輕的問題。一般來說，”過高”很難，太少則很容易，但酵母是活的生物，在符合條件下，只要2-4小時，個數就可以增加一倍，所以是有個容忍範圍。Ale的建議值是每ml每糖度(Plato)0.75百萬個，而Lager因為發酵溫度低，需要兩倍也就是1.5百萬個的量。

舉例說明，20公升，比重1.050（糖度12.5plato）的Ale，需要接種約 0.75 * 20*1000 * 12.5=187,500百萬 ，也就是將近200十億(Billion)個數的酵母。要注意的是，0.75這個數字是用在回收酵母，如果是酵母廠養出來的酵母，因為特殊的培養方式，只需要大約一半的量，0.35左右（Yeast書122頁）。如果有注意到，一般的乾酵母一包11g大約是100billion，但可以用在20升；例如根據Fermentis的資料，US-05一克是 > 1* x10^10,也就是10billion，家釀包11g也就是>110billion左右。如果需要計算接種率的，可以用Brewer’s Friend的計算器計算。不過，其實以上的數字只是一個概念，不同的酵母，大小不同，有些酵母例如比利時系的酵母就比較小，如果真的要計算數目會很困難，所以把這個數字當成一個概念就好。回過頭來，要計算接種率的理由是穩定性或一致性：每次用一樣的量，以求達到同樣的風味。在酒廠或比較專業的書上，用的數字通常是酵母泥的體積。家釀的用量比較少，而且操作上很難清楚知道混了多少渣，測量的誤差會比較大。另外，有些人覺得德式小麥用太約0.5會比較有香蕉味，但很多人並不建議如此，因為可能會有發酵不完全的狀況。

成長率

提供成長率，我不禁想到「人口論」，還記得小時候很常提到「人口爆炸」，但現在過低的生育率卻是先進國家的通病；生物常常不是用簡單的數學。酵母也一樣。酵母的成長率比較常用的有兩個模型，一個是Yeast書中的，另一個Braukaiser的。Yeast書中的成長率是根據他們實驗把100B的酵母加到麥汁中，估算最終酵母數量做成的模型，在這個模型中，隨著麥汁量變多，酵母成長倍數增加變緩，最終停留在6倍左右。然後再根據這個模型，把數字放大，做為有攪動酵母的話算模型。Braukaiser認為這個模型有問題，因為大多數人是用攪拌器，和不去攪拌酵母的環境不同，他做了幾個實驗，得到一個簡單的模型和公式，在的接種酵母數在1.4B/g(每公克糖接種1.4B酵母)以下時，成長大約是每克糖成長1.4B，大於1.4B時，成長率會下降，直到接種率大於3.5B/g時，酵母數量就不會增加。細節可以到Braikaiser.com看。這邊只是想說明一個概念：沒有持續攪動酵母，成長有六倍的上限；接種酵母太多或麥汁太少，酵母可能不會成長。在Brewers’ Friend的計算器中有一個選項是計算的模型，可以依照實際情況選擇。

剪力

用攪拌器的理由第一、是造成酵母懸浮，讓酵母各有機會吃到糖，第二、把CO2從麥汁中趕出去，CO2會妨礙酵母代謝，第三、增加接觸空氣面積，增加溶氧。理論上攪拌速度愈快，似乎愈好，不過在各大自釀社團，討論到攪拌器，常會有人跳出來說速度不能太快，會有剪力傷害酵母。但多快才算太快？我找了很久，都找不到答案，反而找到了有人做了轉速和酵母成長率的實驗，結果速度愈快，酵母繁殖愈多。我並不否定剪力的存在會傷害酵母，事實上，已經被證明在乾酵母水化過程中，如果去搖晃或攪拌，剪力就傷害酵母，造成存活的酵母數減少的現象。因為乾酵母的細胞壁有受損，水化復水時很脆弱，即使很弱的剪力都會造成傷害。但液態酵母對剪力有多大的抵抗力，我還是找不到答案。

接種時機

可以在酵母高泡時接種，或者也可以在等酵母沈澱後再接種。後者接種時可以把上清液倒掉，只接種底下的酵母泥，書上建議starter的量超過釀造批次的5%，最好這樣不要把starter的全部麥汁倒進去。高泡期接種的話，則酵母不會沈澱，只能全部接種。高泡期接種的優點是：酵母在活力最強的時候接種，而且已經是生長週期中，接種後的lag time(從接種到發酵的時間差)會比較短。如果是為了重啓停滯的發酵(stuck fermentaion)，例如目標1.010停在1.025的，接種高泡期的酵母是唯一解。（前題是經FFT證明不是麥汁發酵性的問題）不過，接種高泡期starter要注意溫差的問題，starter和麥汁的溫差要在3-6度C以內，如果溫差太大，酵母受到驚嚇，會有不利的影響。除非溫控Starter，以台灣的天氣，在冬天養Ale可能還好，其他的組合要控制溫差有些難度。

另外，一般starter的高泡期會出現在12-18小時左右，時間的掌握對家釀也是一個難度。等酵母沈澱後倒掉上清液的方法中，酵母會進入休眠的狀態，但做好starter後可以放進冰箱，一個星期內使用通常都不成問題。至於Starter什麼時候算是”完成”？根據Yeast書上說明，大部分的情況下，12-18小時酵母量就會達到最大，如果接種的酵母量相對麥汁很少，可能會到36小時，不過最大量成長應該在24小時內。另外，如果要於進冰箱存放，在酵母吃完糖後，可以多放8到12小時，該酵母有機會形成glycogen（糖原）儲存，以便過冬。結論是接種後兩到三天就可以收起來放冰箱了。注意一點，養酵母，圖的是酵母的肉體，和發酵啤酒要的是酒不一樣，糖有沒有全吃完其實不重要。

雖然書上說大於5%的Starter最好有上清液倒掉，大部分人也都覺得starter的麥汁風味不好，但從Brulosophy做的實驗，即使把超過2公升的starter全部倒進去，大部分人也分不出來。另外有點要考慮的是，全部倒進去的做法多少會稀釋原本的麥汁濃度。

Vitality Starter vs. Viability Starter

Vitality指的是酵母的活力，而Viability指的是酵母的數量：Vitality Starter的概念是”活力”夠的話，數量不足也不是問題。所以做Vitality Starter不需要太多的麥汁，因為只是要喚醒酵母。為了強調活力，當然是在高泡期接種。Brulosophy針對Vitality Starter做了幾個實驗：其一，二、三、四，在Ale的情況下，差別似乎有限（但不是完全沒差），但在Lager，酵母數量不足卻造成發酵遲緩的問題。我不知道Vitality starter效果怎樣，不過，很多時候，可能原本的酵母數量就足夠，只用少量的麥汁，雖然酵母沒有成長也不是問題，在這種情況下，或許starter也不是必要的。

Shaken, Not Stired Starter

雖然用撹拌器是一個類似常識的做法，也有人不認同的。有人主張，攪拌器的剪力讓酵母有壓力，所以starter的風味很差。他主張用麥汁4~5倍大的小口容器，接種後偶而就把瓶口轉緊，用力搖晃，接著再鬆開瓶口，釋出氣體，然後在高泡期全部倒入啤酒中。簡稱為SNS Starter。我沒有看到有人對這個方法做什麼科學證明（數酵母或者對照實驗之類的），但也是有一些人相信這個做法很好。我個人並不覺得這做做法會比攪拌器好，一來搖晃難道就沒有剪力？二來我不喜歡把starter的麥汁加進啤酒。不過，沒有攪拌器時，這是個簡單實用的方法。在Yeast書上有介紹澳洲人會用2公升的保特瓶像這樣做starter，也得到不錯的效果。

高OG高酒精

隨著OG提高，需要的酵母就愈多，但通常用來擴培的容器-通常是錐形瓶-大小有限，另外要做很大的starter也是其他的問題：費用。資深家釀甚至商業釀酒有一個方法，那就是先釀一個比重低的啤酒，然後把酵母回收，用來釀高比重的。例如，想釀Barley Wine，先釀一個Blonde或Pale Ale之類的、想釀Belgian Dark Strong或quad，先釀一個Belgian Pale Ale、想釀Imperial Stout，先釀一個5%的Porter之類的。另外，雖然說，過度接種很難，實際上卻是有可能的，其中最常見的例子就是把回收酵母全部拿來釀批量一樣、比重接近的啤酒。用來釀比重高很多的酵母應該是沒問題的，當然也可以依照計算的量使用，而不是使用全部的酵母。一般而言，正常的啤酒發酵，酵母大約會變成4~6倍。

參考資料：

釀酒筆記
This post is licensed under CC BY 4.0 by the author.
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