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筆記:酯類與發酵

這篇文的筆記,不是翻譯。因為有太多看了頭痛的化學名詞,所以用把幾個一直出現的化學名記翻成中文-只是好像也沒有比較容易懂…)

-乙醯輔酶A(acetyl-CoA) -酰基輔酶A(acyl-CoA)

酵母會產生酯類是在啤酒發酵過程中,酵母細胞內的酸和酒精反應所產生的。這些酯類可以分成兩群:

  • 高級醇乙醯輔酶A(acetyl-CoA)/醋酸 反應而成的 乙酸酯(accetate esters)Fusel Alcohol Esters
  • 乙醇酰基輔酶A(acyl-CoA) 反應而成的 乙基酯( ethyl esters)Fatty Acid and ethanol Ester

一般相信酵母產生酯類有兩個原因:

  • 吸引昆蟲以利傳播
  • 可分解對酵母來說是有毒的高質酒精和醛類

這兩種酯類都是在酵母細胞質內產生,然後滲透出細胞膜到啤酒中。增加氧氣會增加兩者的產生;乙酸酯(accetate esters)是一般發酵最常見的, 而 乙基酯( ethyl esters)的多寡受酵母品種影響。

結論

增加酯類的作法:

  • 增加溶氧
  • 正確的鋅及鎂含量

增加酯類也可能產生不良風味的作法:

  • 加增FAN
  • 比較低的接種率
  • 活性差的酵母
  • 高比重麥汁
  • 重複使用酵母(repitching)

增加酯類含量

  • 溫度:偏高或低或上下變化
  • 糖(蔗糖或葡萄糖)

減少酯類

  • 發酵中增加CO2溶解量增加(高的發酵桶或壓力發酵)
  • 低氧氣(也會導致比較多的高質酒精和醛)
  • 比較高的接種率

乙酸酯(accetate esters)

  • 乙酸異戊酯(Isoamyl acetate):香蕉味(德式小麥)
  • 乙酸異丁酯(Isobutyl acetate):普通酯類(英式)
  • 乙酸苯乙酯(2-phenyl ethyl Acetate):花香(拉格)
  • 乙酸乙酯 (Ethyl acetate):梨子/溶劑(比利時及其他)

乙酸酯(accetate esters)是由高級醇乙醯輔酶A(acetyl-CoA)醋酸,增加這兩個”原料”就可能增加這種酯類的產生。

  • 增加乙酸酯(accetate esters) 乙醯輔酶A(acetyl-CoA)是細胞代謝的必要物質,在有氧的情況下會比較多。它是由叫分解酯肪酸叫Beta-Oxidation的過程中產生的,如果有比較多的 酯肪酸(存在麥汁中或酵母產生),就會有比較多的乙醯輔酶A(acetyl-CoA)高級醇反應成乙酸酯(accetate esters)。在Beta-Oxidation和 酯化反應中都需要鋅和鎂作為觸媒。

  • 增加高質酒精 不建議增加高質酒精。雖然感覺不到,通常啤酒中已經有夠多的高質酒精可以和乙醯輔酶A(acetyl-CoA)反應。

增加乙酸酯(accetate esters)的作法:

  • 增加氧氣
  • 正確的鋅和鎂
  • 加糖。機制不明,但據說如此。

乙基酯( ethyl esters)

  • 己酸乙酯 (Ethyl hexanoate):茴香或蘋果
  • 辛酸乙酯 (Ethyl octanoate):酸蘋果
  • 丁酸乙酯 (Ethyl butyrate):鳳梨

乙基酯( ethyl esters)是由乙醇酰基輔酶A(acyl-CoA) 反應而成,更多的”原料一樣會產生比較多的酯,不同的是,酰基輔酶A(acyl-CoA)乙醯輔酶A(acetyl-CoA)和脂肪酸結合而成,不同的脂肪酸會產生不同的酯類。脂肪酸是在細胞內產生的,雖然酵母吸收環境中(麥汁)的脂肪酸,但這些脂肪酸並不直接在產酯 上沒有什麼直接作用,不同的酵母會產生不同的脂肪酸,也就會產生不同的乙基酯。影響脂肪酸的合成比就可以影響乙基酯的產生。

如何增加脂肪酸的合成?

簡單地說:氧氣、鋅、鎂、其他極少的營養及健康的酵母。

  • 充足的乙醯輔酶A(acetyl-CoA):健康的酵母和很多氧氣
  • 正確的金屬離子,包括鋅、鎂、銅、鐵等等
  • 游離磷酸對乙基酯( ethyl esters)很重要,但機制不明;加入糖化的酸休止 (35–45 °C)可能有幫助。
  • 據說麥汁中的渣(trub)比較多可能會增加乙基酯( ethyl esters)

如何控制酯類產生

  • 足夠的氧氣
  • 正確量的營養
  • 提高發酵溫度
    • 如果因為發酵溫度提高而產生了比較多的高質酒精,有可能是氧氣量不夠。
  • 游離胺基酸(FAN)的量
    • 游離胺基酸是產生高質酒精所需要的,也就是產生乙酸酯(accetate esters)所需要的,比較高的游離胺基酸會產生比較多的高質酒精,如果有正確的充氧,大部分的高質酒精會變成 乙酸酯(accetate esters);反之如果提高了游離胺基酸卻產生了大量的高質酒精,表示充氧不足。
  • 單糖(及蔗糖)會增加酯類
  • 使用回收酵母會增加酯類

七夜怪譚

我加了更多氧氣但覺得酯類減少了,怎麼回事?

有兩個可能:

  • 你之前覺得是”酯類”的其實不是真的酯類
    • 如果是這樣,表示之前的氧氣不夠,你認為的”酯類”可能是高級醇
  • 產生了更多種的酯類,但每種酯類的含量都偏低
    • 酯類需要一定的濃度才能被感受到,雖然因為充氧產生了比較多酯類,但種類變多了,每種的濃度反而降低了。

德式小麥

  • 一直有人說比較低的溫度增加了香蕉味,香蕉味的來源是乙酸異戊酯,是由異戊醇(一種高級醇)和乙酸合成的。

參考:

  • https://escarpmentlabs.com/blogs/resources/decoding-ester-production-in-yeast-fermentation
This post is licensed under CC BY 4.0 by the author.

Koji

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