壓力發酵的科學解析

啤酒發酵，在釀酒人的心中一直以來都有這樣一個觀念：

「你讓酵母開心、酵母就讓你開心。」

因此，釀酒人會自然的在啤酒發酵的製成中，不給與酵母過多的壓力。讓這些小小的微生物無憂無慮的工作，才能發酵出品質最好的啤酒來。

你有想過，酵母真的害怕壓力嗎？

當啤酒在最常見的錐形發酵槽進行發酵時，釀酒人都會習慣維持釋放桶槽的壓力，不讓二氧化碳的生成持續再頂部累積而產生壓力。為的不外乎是要讓酵母沒有壓力、健康地生產風味優質的啤酒。但事實上，酵母並不會因為壓力而不健康，他們討厭的其實是自己產生的二氧化碳。

我們若仔細探討酵母承受的壓力，會發現並不是只有頂部的氣體壓力而已，更包含了酒液的靜態壓力。這些靜態壓力有時候是可以遠大於大氣壓好幾倍的。以商業用途的大發酵槽來看，只要超過十公尺就可以額外增加一大氣壓力了。更不用說更大推模的酒廠發酵槽，隨便就可以讓酵母處於好幾大氣壓力的環境裡，頂部的氣體壓力根本可以忽略不計。

酵母害怕的，其實是二氧化碳。如同所有的微生物一樣，酵母其實也不喜歡二氧化碳。所以發酵期間，持續釋放桶槽頂部壓力的手法，其實是要減少二氧化碳溶到酒液中的量。從亨利定律中我們可以知道，相同的氣體融入液體的濃度會跟氣體壓力成正比，所以如果桶槽頂部的二氧化碳壓力越大、酒液中溶入的二氧化碳濃度就越高，酵母就越不能維持健康。這也是為什麼開放式比封閉式發酵槽來的有優勢，液面接觸的氣體壓力不但只有環境的一大氣壓，二氧化碳的濃度(壓力)更是封閉式裡的二十五分之一倍而已。因此較少的二氧化碳濃度，讓酵母在開放式發酵槽更能健康的進行發酵。

*亨利定律：C=kP(C=concentration, k=Henry’s Law constant, P=pressure)

*大氣層內環境二氧化碳濃度約為4%，封閉式桶槽頂部空間二氧化碳濃度則接近100%

二氧化碳對酵母最主要會影響，就是生長率(growth)與活性(vitality)，進而影響到代謝作用所產生的各類物質。

在二氧化碳濃度較高的情況底下，酵母可能會因為生長率不高而導致發酵度變慢、發酵不完全，甚至次代酵母發酵異常的可能。而代謝的產物最明顯的差異則包含：揮發性物質的異戊醇(甜糖果氣味)與乙酸乙酯(香蕉氣味)會明顯減少，其他副產物雙乙醯(奶油氣味)與硫化氫(臭蛋氣味)也會約略減少。另外，還有許多其他的揮發性氣味物質也都會隨之減少。

因此，釀酒人為了讓自己的啤酒增添更多香味物質，培養健康的酵母正常發酵、並提升重複使用率。大多人選擇恆壓發酵，在發酵期間持續從封閉式桶槽釋放二氧化碳出來。

古早時代的釀造，都是在開放式的容器中發酵，這也讓酵母天生習慣在低濃度二氧化碳的環境生長。但由於開放式容器將啤酒暴露於環境中，太容易被許多微生物感染，因此日後越來越多、甚至今天幾乎全部酒廠都使用了封閉式的發酵容器，才更有效率的防止啤酒感染。但也因此讓酵母再也無法回到那低二氧化碳的發酵環境了。

有什麼辦法改善高濃度二氧化碳的問題嗎？

當然，最簡單的方法就是再次回到古早的開放式發酵槽。今天依然有極少數的酒廠，堅持使用開放式發酵槽、堅持讓酵母在低二氧化碳環境中健康的發酵。而他們，至今都是技術成熟且酒款受歡迎的知名大酒廠。當然，大部分的釀酒師還是希望繼續使用封閉式發酵槽，更容易維持發酵環境的乾淨度。所以陸續有出現一些用於封閉式、並降低二氧化碳濃度的方法。例如利用負壓的方式將發酵槽的上方的二氧化碳除出，或是利用惰性氣體激發溶於酒液中的二氧化碳。因此，還是有減少二氧化碳的方法的。他們各有優缺點、沒有絕對的好壞，只有最適合每個釀酒人與設備的解法。

這樣看來，酒液中的二氧化碳過高似乎在啤酒發酵的過程有很多影響，但是這些難道都是壞處、要去盡量避免的嗎？

如同先前所提到，在高濃度二氧化碳的環境裡面，酵母會出現的一些反應。其實都是一體兩面、沒有絕對好壞的。例如：減少揮發性香味物質是否就代表發酵風味更佳乾淨？減少二氧化碳排放代表其他香味物質的保存更佳？......等等。所以當釀酒人沒有刻意去降低二氧化碳濃度、甚至額外加壓提升二氧化碳濃度，也都可以成為釀酒的工具，來達到想要的風味目標。

最常會被拿來使用的高二氧化碳發酵應用，包含了拉格啤酒(Lager)和混濁型IPA(Hazy IPA)的釀造。在拉格啤酒的應用中，減少了水果般的香氣反而讓風味更乾淨、壓抑了長鏈醇類的產生反而可以提高溫度而加速發酵。在混濁型IPA的應用中，減少二氧化碳的排出反而增加啤酒花香氣的保存、減少發酵的香氣物質也因此可以單純表現啤酒花的香氣特色。是不是聽起來，都成為了釀造上不錯的手段呢？

總結來說，影響酵母生長、活動、代謝與健康的不是壓力，是發酵環境的二氧化碳濃度。高濃度二氧化碳雖然對啤酒有很多影響，但是影響都是一體兩面、沒有絕對好壞的。釀酒人面對這樣的理論跟象限，還是要回到釀造上想達到的目的來做不同的應用。畢竟在啤酒世界中已經不是只有恆壓的發酵選擇了，對於加壓或減壓都有相對應的手段和工具。甚至可以發明更適合自己的發酵方式，例如前段高壓搭配後段低壓的發酵排程，不也都會是有趣的一些玩法嗎？

不要限制自己在新理論、也不要限制自己在舊經驗，放開心胸去學習、嘗試、並創造，才是釀啤酒最有趣的地方！

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