葡萄酒發酵-- 什麼是發酵，什麼會影響發酵

葡萄酒發酵簡單來說就是酵母加上糖變成酒精及二氧化碳
而發酵在日常生活的應用很多
麵包起司啤酒仍至於肉類熟成
到這篇要討論的葡萄酒都是發酵的產物



發酵的化學作用可以讓原本的食物產生不同的風味
當然上列說的
都有好的發酵跟不好的發酵
最主要也最直接的就是風味上的呈現
這也是為什麼釀酒師要了解什麼會影響發酵
即便就是主要減少人為干預的釀酒派別
也都要了解這些因素
這些知識背景是釀造葡萄酒維持品質的重中之重
本篇會以不同因素來討論對酒精發酵的影響
(葡萄酒中有乳酸發酵，這部分後面會專文介紹)


首先是菌種
主要又分天然與商業酵母的類別，連結的文章有介紹
這也是要決定葡萄進酒廠後發酵的第一個要做的決定
再來從酵母開始作用後菌的數量與活性會與增加
發酵期主要分成四個時期lag phase, exponential phase, stationary phase 及dead phase
如下圖(手繪比較沒版權問題)，這是理想的發酵上，酵母數量及糖分的變化

可以看到在加入酵母後，會有一段lag phase是酵母活性的關鍵期
也因此起始環境是決定能不能開始發酵的關鍵
到了exponential phase則是酵母生長主要時期
可以看到糖份在這個時期是快速的下降，也是最多熱能產出的階段
也是酵母菌數的快速增長期
接著到了stationary phase，酵母已經不在繼續分裂
但仍有活性，這時候整體的糖分營養素(主要是氮)也接近消耗完畢
接著而來就是dead phase,這時酵母消耗了全部的養分
因此彼此競爭生存，而酵母水解後便是存活下來的酵母的美分
上述的這樣都是理想狀況下的

什麼樣的因素會導致發酵狀況不佳或是風味發不如預期呢？
包括溫度、pH值、氧氣，酒精濃度、二氧化硫等等
溫度愈高，速度愈快，這是掌控發酵速度的方法之一
反之亦然，速度愈快，熱能有可能集中在短時間內被釋放
這時溫度過高會嚴重影到酒中的果實風味(就想像短時間大火加熱水果會變成怎樣)
再來是pH值，主要是酵母在pH過高的情況下會影響活性，當然也會酵母也有偏好較高pH值
不過大多都不是葡萄酒中想要的風味
pH值指的就是酸鹼度，這在另一篇也有介紹，pH值在葡萄酒中釀造是非常關鍵的角色
從葡萄園土壤一直到裝瓶前，各個環節都會與pH值有相當程度的關係
後續有機會再專文介紹

氧氣則上另一個非常有效的控制發酵的方式
前面提到發酵會產生二氧化碳
而二氧化碳比氧氣重因此二氧化碳會像一塊布一樣舖在發酵頂層
發酵裡分有氧及無氧發酵
這個狀況下酵母會使用無氧發酵
但以生物利用養份產生能量，有氧是無氧發酵的近18倍的高
所以適當地在發酵期間導入氧氣
是能幫助發酵速度及風味呈現的
釀酒學中microoxygenation是很多人研究的領域
一開始大家都對氧氣害怕地不行，怕氧化產生的問題
後來發現適當的氧氣是提升的品質的關鍵
其實釀酒跟很多東西一樣，講求平衡
過與不及都是不好，在千絲萬縷環環相扣裡找到平衡的支點
我想這是釀酒師在葡萄酒中最大的價值

至於酒精濃精則來源於原本的採收糖分的部分
糖分愈高，發酵完的酒精度愈高(這裡是指Dry Wine，殘糖小於2-3g/L的酒)
但像前面的發酵圖當糖份過高
酒精發酵到後期，酒精度過高導致環境不適合酵母繼續生長
失去活性，而沒辦法完全消耗掉剩於的糖分
這是釀酒師非常不想看到的
糖份除了會影響酒的風格也是其他細菌的天堂
容易因為微生物生長而產生異味或是影響顏色口感等等
另外，起始糖份過高也會有過高的滲透壓，導致酵母失去活性無法生長

最後是二氧化硫
其實絕大部分二氧化硫都會存在葡萄酒中
即使是發酵過程裡，也會有二氧化硫產生
這中間的生物化學反應非常複雜
但這裡要說的主要是在發酵前，因為在10-15ppmSO2下
就會影響到上圖提到的lag phase
不管是延遲甚或至無法開始發酵都會影響到酒質
因為採收後加二氧化硫量就要很小心
至於為什麼要加可以看這篇

當然酒精發酵也絕不止於這些因素
後續在發酵過程中產生的物質也都會影響品質
但這裡提的是主要的
也是釀酒師能掌控的最主要幾項因素。