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家酿啤酒酵母扩培的原理,为什么要扩培 (Yeast propagation)?

工艺 1422 0 138 2017-10-09

「酵母扩培?这不是需要实验室的设备与技术才能做到的事情吗?」

酵母扩培

很多人乍看到这个题目,第一个直觉反应都是如此。当然,如果你是以酒厂的标准来看酵母扩培,当然得战战竞竞、马虎不得,毕竟一次的损失可是以吨计,损失惨重。但养酵母如果缩小尺寸,难道不能在家中作到吗?我们可以回想这些过程,不也都发生在我们周遭的生活中吗?在家用面包机做面包、长辈在屋顶酿水果酒、甚至很多朋友喜欢喝自己做的发酵乳 ... 这些无一不是在培养酵母与发酵的范畴之中。因为你知道要清洁器材,你知道要投以适当的菌种、你知道要提供食物、你知道发酵温度要顾到 ... 。

虽然扩培酵母的技巧被归类到进阶的 家酿啤酒(Homebrew) 技能,但我认为只要有良好的观念,知晓酵母生长的原理,就能够创造干净又适合酵母生长的环境。

这么多年来,我自身依照下面章节的内容,按部就班操作过超过一百次以上的扩培,就用一些简单的器材,典型家中的环境,成功率 ... 百分百达阵!

所以既然我可以,你一定也行!

酵母扩培原理为什么要扩培?


基本上,扩培的意义是让酵母在开始工作前,能达到足够的数量与健康的活动力。因为在台湾的自酿环境中能买到的酵母大多不新鲜,进口货大多是远渡重洋而来,并且在店家那放了一段时间才让你买回家的,而雪上加霜的是,酵母在我们买回家后到用在酿酒之前又常常放置于冰箱短则数週,长则数月才派上用场。酵母经过这些折腾,其活菌的数量常常已经远低于我们的想像。

所以扩培的技巧几乎变成进阶的自酿玩家的必备技能了。扩培的好处,在于可以缩短酵母投入后到主发酵开始前的延迟时间(Lag time),并让主发酵能在合理的时间内结束,且同时达到目标的终止糖度(Final Gravity)。更重要的是,你投入的酵母的数量多寡与健康与否,会大幅影响到你成品酒的风味,以少量的酵母来进行主发酵,就好像要ㄧ位投手连投 30 局不休息一样,结果ㄧ定输了比赛又受伤。换句话说,你必须要有足够高的酵母投入比例(Pitch Rate),也就是投进去的酵母总数量要足够才行。

为了达到这样的目标,除了多投几包市售酵母来提高 Pitch Rate 之外(用钱解决问题),你就只好自行扩培酵母。

酵母

扩培的要素是什么?

基本上要让酵母快速的增生,必须营造一个有氧的环境、充足的营养与稳定适合的温度。下面就让我们来进一步说明几个关键要素:

1. 氧气的重要性

为什么氧气对于扩培酵母非常的重要?要知道酵母是种奇妙的单细胞生物,同时可以在有氧以及无氧环境中生活。有氧环境中大多行无性的出芽生殖,可以快速的扩大酵母族群(繁殖);而在无氧环境中可行无氧呼吸,将糖份分解为酒精以及二氧化碳(製酒)。酵母菌可以快速的消耗溶于水中的氧气,利用其产生足够的不饱和脂肪酸以及固醇类,这些都是构成细胞膜的重要成分。也因此创造「有氧环境」是酵母行出芽生殖的第一个重要条件。

2. 酵母繁殖需要营养素

要让酵母健康的快乐的大量繁殖,除了氧气,必要的营养素也是很重要的。基本上分为两类:

I. 磷酸盐类氨盐基

II. 胺基酸

在国外,一般的自酿啤酒供应商都能很轻易的买到酵母营养添加剂,而在台湾你可以到化工行购买所谓的酵母萃取物(Yeast Extract, YE)。但如果你是斤斤都得计较花费的升斗小民,则可以直接使用麦汁,因为这些必须的营养素其实就在我们糖化煮沸完后的麦汁中,但使用麦汁的效果会差一点,添加足够的酵母所需营养素还是有著最佳的效果。但毕竟我们拿什么去喂酵母酿造啤酒,就代表酵母需要的东西都在那里,所以直接以糖化后的麦汁经过煮沸冷却后即是最方便的选择。我会建议你在每次啤酒酿造时留一点麦汁冷冻起来,下次酿啤酒的前几天将之煮沸冷却后,这即是最方便又好用的酵母扩培液!

酵母活化

3. 酵母扩培的温度

在台湾,自家酿造啤酒一般来说最大控制的难题就是「发酵温度」,这是因为我们身处亚热带国家,一年有大半的日子都超过所谓一般 Ale 型酵母发酵温度的上限(摄氏24度),所以你一定会问:「那扩培酵母不也是一样是有温度问题吗?」,好在高温对于发酵的负面影响(太多酯类产生物以及其他不好的味道)对于扩培基本上影响不大,你总不是要拿扩培后的培养液来喝嘛。但过高温度扩培后的酵母会有活性稍低的问题,所以我们推荐以室温 25 度来扩培以取得最佳效果。

4. 酵母扩培的方式

所以了解到了扩培的基本条件后,你心中大概就能够浮现出「把有完整营养的麦汁加上酵母菌就是扩培了嘛!」,没错,基本上就是这么简单。但是你还得在麦汁中加入氧气啊!加氧的方式有很多种,但扩培的效果却大不同,基本上有以下四种方式:

1. 单向透气阀(Airlock)

让氧气自然溶入麦汁中,但由于没有强迫溶氧,所以酵母部分缺氧的状况下会产生不必要的酒精,反倒我们需要的酵母增殖速度变慢。效果差。

水封 

2. 就拿起来猛摇吧!

用力摇晃锥瓶使得氧气融入麦汁中,但是因扩培时间通常需要ㄧ至两天,应该没人能全程一直摇吧!除非您是上班也能摇瓶 ...而且还要计算入失手掉到地上前功尽弃的情形。摔破全没有,没破的话效果稍佳。

酵母扩培02

3. 强迫推送空气/氧气进入扩培麦汁以增加溶氧量 

但因为空气中飘散著细菌,所以当要以空气为来源时候得要先以实验室级无菌空气滤器来消毒,再引入锥瓶内,或甚至以纯氧/氧气制造机打入麦汁。但使用无菌空气滤器的成本高,加上不易灭菌,所以不建议入门朋友使用。效果佳。

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4. 使用电磁搅拌器搅拌麦汁来增加麦汁中溶氧

由于扩培的全程 24~36小时都能使用,在足够的氧气供应下能迫使酵母全力将养分用于族群繁殖之上,能让族群数目大幅增加,加上使用电磁搅拌器的器材相较于其他的方式较为简单,消毒方式也容易许多,所以广泛为许多自酿玩家们所使用。但需注意搅拌器搅拌的速度不宜过快,避免因高速旋转下的剪力效应造成酵母死亡。效果佳。

酵母扩培电磁搅拌器

使用磁石搅拌器来扩培

在国内要採买到各式电子零件其实非常容易,很建议大家自己 DIY 来製作一个。详细 DIY 的步骤可以参考资料库相关链接。推荐使用调光器来制作,简单而且稳定性高。在这里我们列出使用磁石搅拌器来扩培酵母所需的器具以及步骤:

准备器具:

电磁搅拌器一组

三角锥瓶 1L 一个 

搅拌子 3~4.5cm 一个

消毒喷剂 (酒精或是二氧化氯皆可)

锡箔纸一小张

液态酵母一管或干酵母一包

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步骤:

准备 500ml 麦汁,Plato 约 10,比重 1.040 左右,煮沸后加盖密闭冷却至室温(可使用冰块冷浴法来加速降温)。

将搅拌子放入锥瓶中,备好锡箔纸,两者都喷上消毒剂,将锡箔纸盖上锥瓶并压紧至于一旁备用。

待扩培麦汁冷却后,快速的将麦汁倒入锥瓶中,过程要眼明手快避免杂菌进入,再加入酵母。

快速盖上锡箔纸并将锥瓶开口包覆,并且压紧。此举让空气可些微流通,但又不易让细菌入侵。

放上电磁搅拌器,控制转速到适当旋转速度,搅拌 24~36 小时。

可在扩培酵母超过24小时候,选择在高泡期将整瓶酵母加入发酵桶中。或是等扩培结束,将锥瓶放置入冰箱,待一天后酵母沉降后,将上层澄清液倒除留下底层白色的酵母,摇匀后倒入主发酵桶内。但要记得先拿个磁铁将底部的搅拌子吸住,不然搅拌子也会被一併倒入发酵桶中发酵!虽然不会造成感染,但 ... 这下就没搅拌子可用啦。

注意事项:

扩培过程请注意消毒,请选择干净环境(不要直接照到阳光,不要放在环境微生物太多的地方)。

扩培完成后,如不放心,可闻闻看有无异味,或者干脆倒一小杯出来尝看看,如果有变质疑虑,请放弃不要使用。

扩培必然有风险,但是只要小心消毒、麦汁与酵母都正常,其实成功机率远高于你的想像。

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