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:: 我看自釀啤酒—再談擴培 (propagation)

任何生物的生長都需要適當的環境,酵母菌也不例外。若植物需要日光、空氣、水與土壤,那麼酵母菌需要糖類、脂肪酸、胺基酸、氧氣和各種維生素與礦物質,於適當的酸鹼度下的溶液或固態培養基上。

生長和繁殖是兩種不同的概念。生長是使個體變大,繁殖是增加個體數目,所以對於養分的需求上頭略有。然而,酵母菌和人類的身體一樣,在物資缺乏的克難時期,具有將不同的營養素互相轉換或合成的能力,例如:葡萄糖(醛糖)變胺基酸,胺基酸變醛糖等。

對於一般自釀的朋友,麥汁是最容易取得的複合營養素來源,於是你可能回想起每次發酵完後,桶內剩餘的殘渣都比發酵前來的多。除了是原麥汁未被精濾的殘渣、多元酚(polyphenols)和多胜肽(polypeptides,小分子蛋白質)於酸鹼度改變後的結合形成的渣渣,絕大部分的是在麥汁接種後,酵母菌自我繁殖的菌體。

所以最起初的麥汁對於酵母菌,是一個可以快樂長大和繁殖後代的環境,因為被調整到適當酸鹼度、充滿著各類的營養素,且配合有溫度控制。但是,從麥汁變啤酒,這當中營養素的被利用,和廢棄物(酒精、二氧化碳、有機酸等)的生成,使得環境變為苛刻,絕非適合酵母菌繼續長久居住,這也是為甚麼在酒廠裡頭,當發酵完成後,酵母菌將在一兩天內大量移除。除了避免酵母菌的老化和死去,也可以進一步的將健康的酵母菌用於下一批的啤酒釀造。

今天,目的是在培養的過程中大量增加菌體數,並非製造啤酒,對於此點,過程上與需求環境上略有不同。詳細的酵母菌生理反應就不在這邊贅述,有興趣的朋友可以自行進階研究生物化學這樣的領域。

需要的器材:
  1. 不同大小帶有刻度的瓶子,最好瓶口小於瓶身,原因在於減少開啟時的落塵和汙染。如需長久保存,應該具有蓋子比較理想。一般來說,三角錐型瓶和有蓋的廣口瓶都是不錯的選擇。瓶子必須好清洗、不被刮傷受損、且耐高熱殺菌。洗乾淨後,有蓋子的容器應鬆鬆蓋上(不轉緊),放置乾靜的鍋內,蒸汽消毒至少20分鐘(水滾後開始計時),最多不用超過30分鐘。消毒完後,將鍋蓋蓋好,自然冷卻後備用。
  2. 7.5-10%麥汁。用具有品牌的基礎麥芽,如:Lager/2-row malt為佳,不要使用特殊麥芽,甚至淡色的特殊麥芽,如:Munich malt,因為你需要的是搾取最多的營養物質給酵母菌繁殖,並非給予特別風味或顏色。麥汁製做就照平常釀酒操作,麥水比1:3,建議566470 下分別休止20分鐘,升溫速度以不超過1℃/分鐘。糖化完成後不需要mash off,直接分離麥汁進一步灑水收取稀薄麥汁到需要的量。煮沸至少30分鐘,不需要擔心DMS或是其它揮發性物質(volatiles)的影響,煮沸終了前加入適量的煮沸鍋澄清劑(kettle fining)可以幫助熱渣(hot trub/break)的去除。不要加啤酒花或其它的東西,但可以補充鈣鹽和調整pH值;沒有必要添加酵母營養劑(yeast nutrients)。煮完後加蓋,自然或整鍋泡冷水冷卻後備用,在使用前都不要開蓋。
  3. 酒精燈或在瓦斯爐旁。
  4. 菌種,於室溫回溫後
  5. 消毒用70-75%食用酒精或市售消毒水(sanitizer)於噴霧瓶。
  6. 無菌水,如果要稀釋的話。
 
操作方法:

微生物培養最忌諱的就是汙染,由於擴培就是把少量的微生物大量生產,相對的,在生長的前期,目標菌種不具族群的競爭力,很容易會造成我先前分享的狀況。一般家庭沒有無菌操作台,要將汙染因素將到最低的方式不外乎注意清潔、消毒、不說話、避免空氣流動和人員走動等等。
  1. 用肥皂洗淨雙手;若習慣擦乾,請用紙巾或乾靜的毛巾
  2. 準備一個平滑容易清潔的檯面,擦拭乾淨後,噴灑酒精消毒
  3. 將上述124項物品放置檯面上;若12項在鍋裡,把鍋子放到檯面旁
  4. 點燃酒精燈或瓦斯爐,此後的操作盡量靠近火焰或熱度可及之處(小心失火…)。消毒雙手。打開鍋子將1的蓋子旋好,或是塞上消毒的棉花(可裝於便當盒內蒸)到無蓋的三角錐型瓶。然後把所有物瓶放在檯面
  5. 將菌種分裝到瓶內,再蓋回瓶蓋
  6. 將冷卻的澄清麥汁(溫度介於10-30℃)分裝到各個瓶內,不超過八分滿,瓶蓋鬆鬆蓋回,不要蓋死,或是把棉花塞回
基本上就完成了,瓶子放在室溫內,三五不時用手搖晃一下(避免沾到棉花上)。或是可以參考其它狂熱友做的自動攪拌裝置自製攪拌器2,當然啦,買一個也不是太貴啦。培養的時間根據本身菌數多寡而定,如果是液態的酵母菌且過期超過六個月以上,那可能需要一週或是更久。一般新鮮的酵母菌都是適合直接投入發酵用,不需要刻意擴培

別忘了我前一篇提的,你若沒有顯微鏡,或不知道怎麼辨別微生物,那麼你擴培的東西很有可能是你不想要的。我會建議沒有微生物或實驗室經驗的朋友,初期不要使用擴培的酵母,但可以練習擴培,然後密封保留觀察是否被汙染,如:眼睛看是否有其它微生物生長,鼻子聞或取樣嚐是是否變酸或其它異常風味。

台灣現今也有公司專門販售釀酒用酵母,比起從前從外國購買,或是依賴選擇少的乾酵母,不外乎是一大福音。關於擴培,是否要挑戰一粒老鼠屎,壞了一鍋粥的窘境,留給大家自己思考了。

願釀酒的原力和成功與你們同在!
 



關於氧氣的需求:

氧氣是必需的,因為酵母菌也是生物需要呼吸,三角錐型瓶加上棉花可以給予部分的空氣接觸,但呼吸作用產生的二氧化碳會造成向外排出的力量,將阻礙空氣的進入。以氣泵打入空氣是一個選擇,但要注意沒有過濾的空氣可能帶有汙染源。不建議施以純氧,因為擴培的量小,使用未稀釋的純氧對於菌體會有害(人也不能呼吸純氧)

如果沒有特別供給氧氣的話,細胞增生的效率比較低,但是對於一般的自釀來說也足夠矣。使用帶蓋廣口瓶的時候,也可以將瓶裝到約7分滿,可以容納較多的空氣。

擴培後的酵母菌可以直接使用,或是蓋緊蓋子放到冰箱備用,別忘了每隔幾天鬆開蓋子排壓,以免爆瓶!!酵母菌於冰箱放置後的上層澄清液可以再使用前倒掉。

量化擴培的計算:

假設純種液態酵母(購自酵母公司)的量為10 mL,每次均以10倍體積做擴培,如:
                第一次擴培:10*10=100 mL
                第二次擴培:100*10=1000 mL
           
延伸閱讀:

關於微生物培養和檢定操作可以參閱坊間各大微生物相關書籍,或是
微生物學實驗

實驗十六細菌培養-分離及純化

 
資料來源:

自己…… 以上訊息有錯或有疑問的話,煩請各位先進提出指正,謝謝。
 
 
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