発酵プロセスの理解とフレーバーコントロール

• 発酵とは糖分を酵母に吸収させて、アルコール、炭酸ガス、その他のフレーバーを作り出すプロセスのこと。
• どんなフレーバーのビールを造りたいかを決定して、造りたいフレーバーをビールに付けるにはどうするか？
• また、目標とするアルコール濃度にするにはどうするか？
• 酵母の代謝メカニズムを理解して、自在にコントロールする知識が必要になる。

• 酵母の代謝活動について
  • 酵母は増殖するために代謝活動をしている。
  • 酵母は麦汁に含まれる糖分を吸収して、炭酸ガスとアルコールを生成する。
  • 発酵可能な糖分は５つある。
    • マルトース（麦芽糖）------------------４６〜５０％
    • マルトトリオース（麦芽三炭糖）----------１２〜１８％
    • グルコース（ブドウ糖）-----------------８〜１０％
    • スクロース（しょ糖）-------------------４〜８％
    • フルクトース（果糖）-------------------１〜２％
    • ビールのフレーバーではマルトースとマルトトリオースが大切になる。
  • 麦汁中の糖を酵母は吸収する。
    • 吸収できる条件とは、元気な酵母でないといけない。
    • 元気な酵母とは、グリコーゲンを持っている酵母。
    • 酵母の細胞壁を通して、上記の５つの糖を吸収している。
    • 元気な酵母の細胞壁は、上記の５つの糖の透過性がよい状態。
    • ドライ酵母の細胞壁は、すぐには糖を吸収できる状態ではない。
    • 酵母の細胞壁が透過性の良い状態にするには、細胞壁はステロール合成をしないといけない。
    • すなわち、糖を吸収で来やすい状態の細胞壁に造り変えていく。
    • そのためには、酵母自身のグリコーゲンと酸素が必要。
    • 酵母自身にグリコーゲンがないと、透過性のある細胞壁に造り変えることが出来ない。
    • グリコーゲンは人間が与えることが出来ない。
    • グリコーゲンの無い酵母はなかなか発酵が出来ない。
    • 酵母の体重の４０％以上のグリコーゲンを持っていることが必要。
    • 古い酵母は、グリコーゲンの量が少ない。
    • 酵母がグリコーゲンを持ち、麦汁中に十分な酸素があるときに、酵母の細胞壁の透過性が亢進する。
    • 大切なことは、
    • 麦汁に十分な酸素を溶け込ませる。
    • 新鮮な酵母を使う。
  • 酵母が細胞壁を透過するときに、酵母の細胞壁中の酵素が介在する。
    • 
    • マルトースはマルトースペルミアーゼ酵素により酵母細胞内に取り込まれ、マルターゼ酵素により酵母細胞内でブドウ糖になる。
    • マルトトリオースはマルトトリオースペルミアーゼ酵素により酵母細胞内に取り込まれ、マルターゼ酵素により酵母細胞内でブドウ糖になる。
    • スクロースはインベルターゼ酵素によりグルコースとフルクトース（果糖）に分解され、それぞれのペルミアーゼ酵素により酵母細胞内に取り込まれる。
  • 麦汁中の組成成分で酵母の細胞壁は敏感に反応する。
    • たとえば、麦汁中のグルコースの割合が多くなると、マルトースやマルトトリオースの吸収が悪くなる。
      • ビールらしいフレーバーはマルトースとマルトトリオースが関係しており、グルコースが多い麦汁はフレーバーに問題が出る可能性がある。
    • 高比重の麦汁では浸透圧が高くなり、ペルミアーゼ酵素がストレスを受けて糖が吸収できにくくなる。
      • 高比重の麦汁の場合は、pitching時の酵母の量を多くする。
  • EPM経路について。
    • グルコースはこの経路を経て、ピルビン酸にまで代謝される。
    • EPM経路において、
      • ＡＴＰ�ﾋＡＤＰというリン酸の受け渡し（エネルギーの消費、蓄積）
      • ＮＡＤ�ﾋＮＡＤＨ２という酸化還元作用、が重要な役割をする。
      • マグネシュウム、亜鉛が必要とする。
      • 副原料はマグネシュウム、亜鉛が不足傾向あり。
    • ピルビン酸は、麦汁に酸素があるときは炭酸ガスと水にまで分解される。
      • 多量の酸素を消費し多量のＡＴＰ（エネルギー）が産生され、酵母の増殖に使われる。
    • 麦汁中に酸素が無くなると、ピルビン酸は二酸化炭素とエタノールに分解される。
      • ピルビン酸はまず、Ｃ（炭素）とＯ２（酸素）がはずれて、アセトアルデヒドになる。
      • アセトアルデヒドに水素が結合（還元）してエタノールになり、酵母の外に放出される。
    • 麦汁には酸素が適量含まれていないといけない。
      • 過剰にあると、エタノールの合成が阻害される。
      • 少ないと、酵母の増殖が十分できない。
    • グルコースからエタノール（C2H5OH）が出来る。
• アミノ酸からフーゼルアルコールが出来る。
  • フーゼルアルコールとはＣが３以上のアルコールのこと。
  • イソアミルアルコール（Ｃ５）はロイシンというアミノ酸より出来る。バナナ臭。
  • アミノ酸の種類により様々なフーゼルアルコールが出来る。
  • フーゼルアルコールは種類により様々なフレーバーがある。
  • Ｃが少ないフーゼルアルコール（Ｃ３、Ｃ４）は刺激的でアルコール臭い香りとなり好ましくない。
  • Ｃが多いフーゼルアルコールは好ましい香りとなる。
    • Ｃ５のフーゼルアルコールはバナナ臭。
    • Ｃ６のフーゼルアルコールはリンゴ臭
    • フェノールアルコールはバラ臭。
    • 麦汁にロイシンが多いとＣ５のイソアミルアルコールが出来、バナナ臭がする。
  • 発酵温度が高いと発酵が活発になり、フーゼルアルコールの生成量が多くなる。
  • 発酵温度が低いと発酵がゆっくりとおこり、フーゼルアルコールの生成量が少ない。
  • エールではフーゼルアルコールの生成量が多い。
  • ラガーではフーゼルアルコールの生成量が少ない。
  • エールでも、発酵温度が１８℃、２０℃、２４℃でフーゼルアルコールの生成量が違う。
    • 発酵温度が高いとフーゼルアルコールが多くできる。
    • フーゼルアルコールの特徴を付けたいときは、発酵温度を高くする。
  • アミノ酸量が多いとフーゼルアルコールが多くできる。
  • フーゼルアルコールの生成量は、
    • アミノ酸の量
    • 発酵温度
    • 麦汁中の酸素量、に左右される。
    • 発酵が活発になれば、フーゼルアルコールはたくさん出来る。
  • 酵母が気持ちよく活動できる環境でフーゼルアルコールが多くできる。
    • 発酵タンクの内圧が高くなれば、フーゼルアルコールが少なくなる。
      • 内圧で酵母にストレスがかかり、ピルピン酸が出来なくなり、硫黄臭が出来る。
      • CO2がたまり、酵母活動が阻害→フーゼルアルコールの生成が少なくなる。
  • 麦芽のアミノ酸の組成比率を調べることは困難である。
• 有機酸（脂肪酸）の生成
  • 酵母の増殖が中止になると、酵母内で有機酸（脂肪酸）やエステルが造られる。
  • 麦汁中に酸素（02）が無くなると、有機酸が産生される。
  • 酸素量が多いとTCAサイクルが回り続け、有機酸の産生量が少なくなる。
  • ビールに中に含まれる主な有機酸（脂肪酸）
    • カプロン酸……ヤギ臭
    • カプリル酸……ヤギ臭
    • カプリン酸……石鹸臭、ワックス臭
    • 酢酸……酢の臭い
    • オレイン酸……石鹸臭
    • リノール酸……石鹸臭
  • オレイン酸、リノール酸
    • 長鎖脂肪酸
    • 麦芽から必ず麦汁に存在する。
    • その働きは、
      • 酵母に生存に必要
      • エチルアセテートの生成阻止
      • びーるの泡立ちを抑える
      • ビールの酸化を早める。
  • 有機酸は酵母の代謝活動で生成。
  • 発酵温度が高いと有機酸の産生が高まる。
  • 酵母が栄養不足になると、酵母が自己融解して、様々な有機酸がビール中に遊離する（酵母臭）。
  • 酵母臭について。
    • 発酵中、アミノ酸が無くなると、酵母は発酵タンクの下に沈み始め、老化する。
    • そのような酵母は、細胞膜に８〜１０個の傷を持っている。
    • 細胞膜に傷の付いた酵母は使い物にならない。
      • 無傷の酵母は５０％
      • １個の傷の付いた酵母は２５％
      • ２個の傷の付いた酵母は１２．５％
      • ３個の傷の付いた酵母は６．２５％
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    • 細胞膜に傷のある酵母が発酵タンクの底に沈むと、酵母の細胞膜が破れる。
    • 中身がすべて、ビール中にしみ出す。
    • すなわち、酵母内にあった有機酸（脂肪酸）がビール中に排泄される。
    • 発酵タンクの中にビールを長く置いておくと、酵母臭がするようになる。早く取り出した方がよい。
    • 有機酸のフレーバーは非揮発性のフレーバーで無くならない。
    • 酵母臭はカプリル酸、カプリン酸の臭い。
    • 酵母を抜かないでビールを置いておくときは、０℃まで温度を下げないといけない。
• エステルの生成
  • ビール中のエステルは９０種類ほどある。
  • 主なエステルは３種類
    • エチルアセテート（酢酸エチル）……シンナー臭
    • イソアミルアセテート（酢酸イソアミル）………バナナ臭
    • エチルヘキサノート（ヘキサン酸エチル）……リンゴ臭
  • エステルは脂肪酸とアルコールの結合物
    • すなわち、脂肪酸が出来ないとエステルは出来ない。
    • 酵母の増殖に酸素（O2）が必要。
    • 多量の酸素が麦汁中にあるときは、TCAサイクルに行く。
    • 脂肪酸が出来ないのでエステルも出来ない。
    • エステルを造るためには、過剰の酸素（O2）があるとできない。
    • 酸素（O2）はエステルを造る観点からも多すぎてはダメである。
  • イギリス系のエールビールではエステル臭を適量にするためには、
    • 発酵温度を少し上げる。
    • 酸素量もほどほどにする。
  • エステルの産生量は、発酵温度と酸素量に依存する。
    • 発酵温度が高いとエステルは多くできる。
    • 酸素量が少ないとエステルは多くできる。
• フェノールの生成
  • ヴァイツエン酵母は、4-ビニルグアヤコールという薬臭を作り出す。
  • 野生酵母は、強烈な薬臭を作り出す。
  • ビールに含まれるフェノール
    • 薬臭
    • スモーク臭
    • タンニン（ポリフェノール）
    • 病院臭
• イオウ系フレーバーの生成
  • 硫黄臭とは、
    • 硫化水素（Ｈ２Ｓ）
    • 二酸化イオウ（ＳＯ２）
    • 硫化ジメチル（ＤＭＳ）
  • 硫化水素、二酸化イオウは発酵中に、酵母の代謝活動で産生
    • 酵母の種類で、量は異なる。
    • エアレーションが少ないとき、多く発生する。
    • 酵母量が少ないときに、多く発生する。
    • 不健康な酵母で、多く発生する。
    • 発酵温度が高いときも、多く発生する。
    • 揮発性で、発酵中に排泄される。
    • 熟成期にも減少する。
• まとめ
  • 発酵温度が高いときに多く産生されるフレーバー成分
    • フーゼルアルコール
    • エステル
    • ダイアセチル
    • 二酸化イオウ
  • 麦汁の酸素レベルが高いときに
    • 多く産生されるフレーバー成分
      • フーゼルアルコール
    • 抑えられるフレーバー成分
      • エステル
      • 二酸化イオウ
      • アセトアルデヒド
      • ダイアセチル
  • 酵母投入量を増やしたときに、
    • 多く産生されるフレーバー成分
      • エチルアセテート
    • 抑えられる成分
      • イソアミルアセテート
      • フーゼルアルコール
• 発酵・熟成行程でのｐＨと比重の変化
  • 発酵と共に発酵液の比重とｐＨは下がる。
  • 発酵液のｐＨについて。
    • もし、発酵液のｐＨが下がらないときは、発酵が正常に行われていない。
    • 発酵の終わりには、比重とｐｈを測定することが大切。
    • 簡易的なｐｈ計でｐＨを測定すればよい。
    • 比重計は便利である。
    • 酵母は糖分の希薄化と共にｐＨの希薄化（ｐＨが下がる）を行う。
      • 健康な酵母を使うと、ｐＨは１２時間までに 4.9 まで下がる。
      • 48 時間までには4.6 前後にまで下がる。
      • 発酵終了時点では 4.2から4.4 まで下がる。
    • 発酵終了時点で　発酵液のｐＨが高いときは、
      • 酵母が正常に働いていない。
        • 酵母の健康状態を疑う。
      • 元々の麦汁のｐＨが高い。
        • このときは、マッシング時に渋みが出る。
      • どちらにしても、良いビールではない。
    • ｐｈ3.8 が酸っぱいか、酸っぱくならないかの分かれ目になる。
      • 発泡酒のｐＨは 3.8。ｐＨを下げることにより、酸味をつけることで美味しさを造る。
    • ｐｈ4.5 以上になると、味がぼやけて美味しくない。さわやかさがない。
    • 出来たビールのｐＨは4.4 以下にすることが大切。
    • ボック、バーレワインなどの熟成期間の長いビールは、酵母の自己融解のためにｐＨが上昇する。（4.6〜4.8）
  • ｐＨが発酵中に下がるメカニズム
    • 発酵中、発酵液のｐＨは、酵母がアミノ酸を吸収することでアミノ酸が少なくなり下がる。
      • 酵母はまず必要なアミノ酸を吸収する。
      • アミノ酸の吸収には全部で４段階のステップがある。
      • 最初に吸収されるアミノ酸が多いと、発酵液のｐｈは急激に下がる。
      • 発酵の後半でｐＨが下がる場合がある。
        • ｐＨの下がり方でアミノ酸組成が推測できる。
    • ｐｈは毎日測定することが大切。
      • 測定時間を決めて、毎日測定すべきである。
    • ＰＨはH＋とOH-の割合を意味する。
      • H＋＞OH-の時、ＰＨ＜７
    • 他に、
      • 酵母はＫを吸収してＨ＋を排泄する。
      • 発酵の後過程では、脂肪酸が排泄される。
      • ことでｐＨが下がる。
    • エールとラガーでは、比重、ｐＨの下がり具合が異なる。
      • ラガーでは、比重、ｐＨがゆっくりと下がる。
  • 発酵液の比重の変化について。
    • 発酵開始から、本格的な発酵が始めるまでの数時間は発酵液の比重は変化しない。
    • その後、糖分が吸収され、比重が下がりはじめる。
    • 発酵温度が高いと比重低下は急激であり、温度が低いとゆっくりである。
    • 比重が低下する率は、酵母の種類により異なる。
      • 初期比重の65%〜98%、平均は75% である。

発酵のコントロールについて。

• フレーバーのコントロール
  • 発酵中に発生するフレーバーを決める（どんなフレーバーをつけたいか）。
    • フーゼルアルコール
      • 麦汁のアミノ酸量
      • 発酵温度
      • 発酵が活発になるほどフーゼルアルコールの生成量は多くなる。
      • 酵母の遺伝的性質
        • 同じ条件で使い続けて、科学的データーを出す以外には解らない。
    • エステル
      • 麦汁中に酸素が多いと発生は少なくなる。
      • 発酵温度は高いときは、有機酸（脂肪酸）が多く産生され、エステルの量が多くなる。
      • アルコール（エチルアルコール、フーゼルアルコール）が多く産生される時に、多く産生される。
    • ダイアセチル
      • ボヘミアンピルスナー以外に、ダイアセチルがラガーにはあってはいけない。
      • 発酵温度が高いとダイアセチルが多く産生されるが、後に酵母が再吸収する。
      • ラガーの場合、ダイアセチルレストをする。
      • バクテリア汚染で多く発生する。
    • 脂肪酸
      • 発酵温度が高いときに多く生成される。
      • また、酵母の自己溶解で発酵液中に排泄される。
    • イオウ系フレーバー
      • 麦汁中の酸素量が少ないと多く発生する。
      • 発酵温度が高いと多く発生する。
      • 古い酵母を使ったときは多く発生する。
  • 求めるフレーバーの種類とレベルにより、麦汁の酸素量、発酵温度、熟成温度、熟成期間を変える。
    • 毎日、一定時間に発酵液の温度、比重、ｐＨを調べるべき。
    • 温度、比重、ｐＨのより、発酵の状態することが判断できる。
• 細菌汚染について。
  • エールは複雑なフレーバーのビールであり、少々のバクテリアが作り出すフレーバーもone of them になる。
    • バクテリアが存在していても、十分な酵母が活発に活動していれば、バクテリアが活動しはじめる頃には、麦汁の糖度も下がりアルコールが出来始めているので、問題とはならない。
  • ラガーでは、麦汁の温度を低くして、酵母を入れないといけない。
    • 初めの温度を７℃にしないといけない。
    • ラガーでは立ち上がりが遅い。
    • ｐＨがなかなか下がらないし、比重もなかなか下がらない。
    • 麦汁には必ずバクテリアがいるものである。
    • 初めは７℃にしておいて、バクテリアが活動できないようにしないといけない。
    • 発酵が活発になれば、発酵液の温度も自然に１０℃位にまで上がってくる。

  　

  本日の講義は終了しました。非常に疲れました。講義の後地ビール協会の小田会長、田村講師を囲んで参加者と共に夕食会がありました。少し飲みすぎで、ホテルに着いたのは１１時を回っていました。本日の疲れがたたってか、寝坊をしてしまい、明日の講義に３０分遅刻しました。明日はレシピ作成についての講義です。非常に内容の濃い講義でした。３０分の遅刻が非常に悔やまれます。ノートを頼りに何とかまとめてみます。

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