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發酵的科學(四)野生酵母

生活科學趣談

近年來天然酵母麵包正夯,強調天然酵母製作的麵包店如雨後春筍般林立。其實無論是哪種酵母都是天然的,較精確的說法則是將未經控制選用的酵母稱為「野生酵母 Wild Yeast Starter 」,它們是自然存在的酵母群,包含裸麥菌種、水果菌種等。經過挑選純化與馴化過的酵母則稱為商業酵母,例如做麵包、饅頭常用的速發酵母。酵母經常被使用於酒精釀造或者麵包烘培,目前已知有超過1500多種酵母菌,在野外廣泛生長於含糖且潮溼的環境中,比如花蜜、果實的表面都可以發現酵母菌的蹤影。我在白鐵號學烘培時做過裸麥菌種的麵包,裸麥之所以被拿來做為酵母菌種的原因,在於一般禾本科的果實會被內、外稃包覆得很緊,但裸麥的穎果成熟後,會與內、外稃分離,這種易脫粒的特性就是「裸」麥名稱的由來。也由於裸麥的穎果是裸露於麥殼之外,因此空氣中的真菌(酵母菌、乳酸菌、根黴菌…)就容易在麥粒表面繁殖,於是使用裸麥粉來製作麵包就不須再添加速發酵母。

一般製作麵包若使用無糖的速發酵母,就必須額外再添加砂糖來協助進行發酵,這是因為酵母菌並無法分泌能分解澱粉的水解酵素(α-amylase)與糖化酵素(glucoamylase)。所以就必須提供糖份讓酵母菌進行酒精發酵,然後利用產生的二氧化碳將麵糰撐大來烘烤麵包。由於裸麥表面的野生酵母其實是許多微生物的混合體,除了酵母菌之外,它還含有能將澱粉轉化為葡萄糖的根黴菌,所以使用裸麥粉所培養的菌種來做麵包時,就不須再加糖來發麵糰。此外,裸麥還含有乳酸菌,所以使用它來製作麵包就會產出乳酸而帶有酸味,這是裸麥麵包的特色。由於野生酵母中含有多種菌種,利用它做出來的麵包不需額外添加人工香料就能有豐富多元的風味,這就是野生酵母麵包近年來大受歡迎的原因。基於水果比裸麥粉容易取得,以下就利用粘附於果皮上的野生酵母菌來進行釀酒與製作麵包的實驗。

一、自然發酵法釀酒:
1.鳳梨皮加入糖水經過一天之後所產生的發酵現象

2.梅子加糖經過一週之後所產生的發酵現象

二、自然發酵法釀醋:
1.近年來食安問題一爆再爆,加上市售的山西老陳醋據傳聞大都是由冰醋酸所調製的勾兑醋,喜歡喝醋的朋友可以考慮自行釀造。釀醋第一個步驟就是取得醋酸菌種,由於市售釀造醋為了能長久保存大多經過滅菌處理過,無法從中獲得醋酸菌種,因此釀醋通常就得從釀酒原料行購買醋麴來使用。由於水果表皮上除了野生酵母菌之外,尚有醋酸菌的存在,因此也可以拿來釀醋。最好是使用聞起來有酸味的過熟水果,不過這次嘗試採用新鮮尚未過熟的紅心芭樂,將削下欲丟棄的的頭尾部位加入冷開水與一大匙砂糖來浸泡。釀醋與釀酒的最大差別是:釀醋為有氧發酵而釀酒為無氧發酵,所以在培菌的過程中需每天攪拌,讓糖水溶液處於富氧的狀態。如此約五天表面會開始產氣,這是酵母菌的酒精發酵作用在進行,然後繼續每天攪拌一次,直到產氣消失而聞到濃濃的醋味為止,這個過程總共約需十天。

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2.醋酸菌培養出來之後,接著就需要準備餵它的食物,我是使用自行釀造的麥酒,這種釀造酒由於尚未蒸餾,酒精濃度就不至於太高而無法讓醋酸菌存活(酒精度須小於15%)。將培養的菌液過濾後倒入酒中,罐蓋不可蓋上,每天攪拌一次。

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3.大約經過5天後,表面的氣泡聞起來就會有酸味,這時醋酸菌就會與酵母菌開始競爭。麥酒會繼續產氣是因為這罐麥酒中還存有澱粉在糖化過程中所生成的葡萄糖與麥芽糖,因此來自果皮表面的野生酵母菌就能繼續繁殖,但是在pH小於4時酵母菌就會開始凋亡,所以持續的每天攪拌直到液面不產氣為止,此後醋酸菌就會躍升成為優勢菌種。這樣的釀造過程大約進行一個月後,酒味就會退去而變成醋味。接著就是等待熟成。醋與酒的熟成適溫不同,酒釀好後需放進冰箱冷藏,但是醋卻是放在室溫下熟成,不過二者的熟成都是讓其中的酸與醇經酯化作用生成具有香味的酯類。至於風味,使用小麥釀成的麥酒來釀醋的風味比使用糯米釀成的米醋還要香,這是因為小麥的蛋白質含量比糯米高,發酵產生的胺基酸、醋酸與醇所生成的酯類也就比較多元豐富,這也是高粱醋或是紅酒醋遠比米醋受歡迎的原因。由於酒精分子量為46,醋酸分子量為60,理論上1公克的酒精可以產生1.3公克的醋酸, 但實 際上產率無法達到100%,這是因為酒精與醋酸均具揮發性,而且醋的發酵需要氧氣,釀製時必須不斷攪拌來供給新鮮之空氣,因此揮發在所避免。加上醋酸菌在酒精耗盡後,還會進一步將醋酸分解為二氧化碳和水,所以醋的釀造如果管理不當,屆時就會酒、醋盡失。這次的釀醋就是如此,剛開始使用大約12度的麥酒,最後釀得醋經過高溫滅菌處理後,它的濃度不僅比烹調用的5%醋還要稀,嚐起來差不多只有飲用醋等級的1%~2%左右,這表示大部分的醋酸其實已經在釀造過程中散逸了^^。

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4.釀酵素還是釀醋的迷思:近年來坊間流行自製水果酵素,嚴格來說,將水果連皮切丁後加糖經發酵所得的液體並不能稱為酵素,充其量這些只能稱為發酵食品,因為裡面只含有原本就存在於水果中的酵素,其他大部分則是經發酵所得的酒精與醋酸等,所以把發酵過程等同於釀製酵素是不正確的,因為酵素並非釀製可得。至於網路上教導製作蔬果酵素時所宣稱的「酵素為活菌」也是錯誤的,因為酵素不是微生物,它是微生物所分泌的生物觸媒。尤有甚者,由於發酵過程無法有效控制,飲用會有健康上的疑慮,這是因為在自製過程環境中的雜菌也會滲入其中。譬如下列這張檢驗報告就說明它已被霉菌嚴重汙染,若喝了這種發酵食品將會影響我們的健康,首當其衝的就是肺。在此建議若要補充酵素 ,不如直接吃富含酵素的水果,如酪梨、香蕉、蘋果等,沒必要冒著健康的風險來飲用這種可能被霉菌所汙染的”酸酒”。

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三、自然發酵法製作麵包:
1.將熟透水果的果皮剝下(我使用花園裡目前盛產的日本筆柿),將其泡在約5%的糖水中

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2.靜置約5天,上面會產出許多氣泡,這是酵母菌的發酵作用,代表這杯糖水中的酵母菌數量已繁殖的很茂盛

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3.將富含酵母菌的糖水與等重的高筋麵粉揉成麵糰

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4.在室溫中等待麵糰體積膨脹成約兩倍大

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5.若無烤箱可使用野炊的方式來烤麵包,首先置於離火源稍遠處,以較低的溫度來烘烤

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6.等明火熄滅後,才將平底鍋放在灰燼上

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7.並在鍋蓋上也覆蓋灰燼來扮演烤箱中的上火角色

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8.烤好之後體積又變大許多,不過表面上色上過頭了,應該是覆蓋的灰燼蓋太多了

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9.野生酵母麵包的風味比使用麵包酵母的麵包來的豐富,這是因為商業酵母為純化後的單一菌種,而果皮上的野生酵母除了含有較多元的酵母菌種之外,尚有乳酸菌、醋酸菌、米根霉菌等,因此在培育酵母的過程中就會有乙醇、高級醇與各種酸類來合成風味豐富的酯類,這就是天然酵母麵包受歡迎的原因

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10.也可以留下一部分的麵糰,以舊麵糰:麵粉:水=1:1:0.5的比例和在一起,蓋上保鮮膜置於室溫中來續種,一天後再以同樣的比例繼續養菌下去,這種麵糰稱為老麵,士林夜市老張炭烤老麵燒餅在假日都要排隊排很久

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11.老麵做的饅頭有麵香且彈牙,風味甚佳,不過放太久的老麵會變酸,因此需加小蘇打來中和,否則吃起來會有酸味。若要拿老麵來做饅頭,最好是不要續種太多次,如此才能吃得健康。以老麵做麵包則無此顧慮,因為不管續種多少次,麵包烘培時的溫度總會將老麵中的醋酸揮發殆盡,所以不須添加小蘇打。但是蒸饅頭時溫度僅有100 °C,這種溫度無法將沸點118 °C的醋酸排除

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12.風味評比:白饅頭>麵包>蔥花燒餅(因為蔥太香會蓋過麵香)

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  • Cellocoffee

    您好,我玩sourdough 酸種和魯邦幾個月了,在美國這邊烘培師建議要減低酸種麵種的酸味,ㄧ是避免冷藏太多天不餵養,因為低溫鼓勵較酸的菌類活躍,二是最好一天餵養兩次(餵養-倒掉一半再加半量以上的水和麵粉)若不夠活躍,就像您文中解釋的可以加一點裸麥粉(rye flour)最近又讀到日本臺灣流行從優格或水果fermentation 來取天然酵母做元種做麵包,又和麵粉酸種完全不同的製作過程。讀了您這篇解釋、解疑許多。非常感謝!

  • Cellocoffee

    請教一個問題:請問以下三種發酵種類所培植的酵母種類和營養上的不同為何?
    麵粉酸種sourdough, 水果酵母,優格酵母
    感謝
    女兒在美國對食物科學food science有興趣(月底參加德州科學奧運Science Olympiad 競賽)

  • >建議要減低酸種麵種的酸味…
    這種傳統的步驟非常費工,據我的瞭解,跟我同期在白鐵號學烘焙而後來自行開業的朋友私下透露,他們有時是採用偷吃步,混一半的商業酵母進來,所以嚴格說來只能稱為”半”天然酵母麵包^^

    >從優格或水果fermentation 來取天然酵母
    建議從優格中來取,因為從水果中取的失敗風險很高,並且品質很難控制,我就做過很難吃的失敗作品(因為很難發麵,只好擺久一點,最後烘出來的麵包太酸)

    >解疑許多
    不敢居功,是白鐵號黃師傅傳授的。不過現在資訊發達,不僅市面上教授烘焙的書一堆,網路上免費的資訊甚至唾手可及。最後還是得向您致敬,親自動手做從中獲得的資訊遠比聽來的準確^^

  • http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168160505004228
    根據這篇學術論文,裸麥的主要酵母菌種有 Candida milleri CBS 8195, Saccharomyces cerevisiae TS 146, Torulaspora delbrueckii TS 207, and S. cerevisiae ALKO 743

    水果酵母會依選擇的水果種類而有差異。若以葡萄為例,最主要的菌種仍是S. cerevisiae(Saccharomyces cerevisiae),但是到底是哪幾株,仍依葡萄品種而異

    優格酵母除了S. cerevisiae之外,還有Trichosporon brassicae, Kluyveromyces marxianus
    http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022030294772994

    至於營養,由於不同的酵母品系只影響膨發的速率與麵包的口感(酸度則來自於其中的乳酸菌與醋酸菌),因此營養價值主要是來自麵粉。簡單的說,全麥麵包由於包含小麥的糠層麩皮,因此富含維生素B、E、硫胺素、核黄素、蛋白質等,因此若是考量營養因素宜選全麥麵包而不在於是否由天然酵母所製作

  • 安姬

    請問喔~若是我要釀造天然的米醋…需要培養菌種…>>根據您上面提到的方法
    “”水果表皮上除了野生酵母菌之外,尚有醋酸菌的存在,因此也可以拿來釀醋。最好是使用聞起來有酸味的過熟水果,不過這次嘗試採用新鮮尚未過熟的紅心芭樂,將削下欲丟棄的的頭尾部位加入冷開水與一大匙砂糖來浸泡。釀醋與釀酒的最大差別是:釀醋為有氧發酵而釀酒為無氧發酵,所以在培菌的過程中需每天攪拌,讓糖水溶液處於富氧的狀態。如此約五天表面會開始產氣,這是酵母菌的酒精發酵作用在進行,然後繼續每天攪拌一次,直到產氣消失而聞到濃濃的醋味為止,這個過程總共約需十天。””….
    然後呢??….我比較聯想不到接下來的步驟….是接下來直接取將↑↑發酵的跟糯米一起嗎??

  • >直接跟糯米一起嗎
    當然不行,糯米得先發酵成葡萄糖,然後再由酵母菌降解成酒精,這樣醋酸菌才能將酒精變成醋。至於分解糯米的工序可分為二類,一種是使用釀米酒的”白殼”,另一種則是使用做麥芽糖的”小麥芽”。不過最簡單的方法則是購買醋麴,這裡面已經包括所需的三種菌了
    http://www.tasan5.com/product/102343/

  • 安姬

    謝謝老師….
    我想在大都市裡要自己釀天然醋
    真的需要天時地利…^^

  • 釀米醋比釀酒難多了,建議第一次還是買醋麴比較容易成功,水果醋也比糧醋容易入門。小時候看過長輩釀過米醋,不過醋酸菌種不是採自水果皮(這是釀水果醋的模式),印象中是從空氣中採菌,先讓培養液表層長出一層菌膜,繼續培養下去最後變成果凍狀的膠狀物,培菌成功後這塊果凍就可以持續重複拿來釀醋了。另外,那時候很流行一種以紅茶糖水來養一種茶菇的混生菌,它就是類似醋麴的功能,這也是一種釀醋的方式,不過得先要到一點菌母回來當菌種才行。以前很多人養因此很容易從鄰居中要到菌母,現在可能要多找找才行
    http://farmturtle.blogspot.tw/2013/02/kombucha.html
    https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BA%A2%E8%8C%B6%E8%8F%8C
    http://www.thekitchn.com/how-to-make-kombucha-tea-at-home-cooking-lessons-from-the-kitchn-173858

  • ni_ui

    鄭老師,如果我用乳酸菌(內服那種乳酸菌膠囊)加入麵粉和水的麺糰中,是否可以做sourdough 的麺種?需要多少天達到成熟?

  • sourdough bread 是 Wild Yeast Bread,裡面除了乳酸桿菌之外還有酵母菌。由於市售益生菌中並無酵母菌,所以並無法讓麵團膨發。您可以改試用葡萄乾
    http://caroleasylife.blogspot.com/2008/08/blog-post_4.html

  • 簡士峻

    產膜酵母會產生一層薄膜,
    醃漬泡菜是低鹽醃漬,如果保存不當(暴露在有氧狀態)就有可能遭其汙染(鹽度須>20%或無氧下才可抑制),而消耗酸使ph上升再受到其他有害菌汙染。黴菌是較耐酸沒錯,但酵母也能在酸的環境下生存。

    有些有例外 像是細菌適合生長H值是7左右 不耐酸。除了乳酸菌外

    您釀造的酒是否有檢驗過?會不會在其製成當中,產生甲醛而不能食用?
    在學校實習課釀的酒都會讓我們倒掉,說是保護我們的安全。

  • 簡士峻

    產膜酵母會產生一層薄膜,
    醃漬泡菜是低鹽醃漬,如果保存不當(暴露在有氧狀態)就有可能遭其汙染(鹽度須>20%或無氧下才可抑制),而消耗酸使ph上升再受到其他有害菌汙染。黴菌是較耐酸沒錯,但酵母也能在酸的環境下生存。

    有些有例外 像是細菌適合生長H值是7左右 不耐酸。除了乳酸菌外

    您釀造的酒是否有檢驗過?會不會在其製成當中,產生甲醛而不能食用?
    在學校實習課釀的酒都會讓我們倒掉,說是保護我們的安全。

  • 自己偶而釀少量嚐風味而已,所以沒化驗過。甲醛沸點-19 °C,甲醇沸點65 °C,因此釀酒在裝瓶前都會進行加熱將這些有害物質盡可能剔除。我都是掀蓋煮到起小泡,這樣雖然乙醇也會散逸一部份,但這是不可少的安全措施。

  • 自己偶而釀少量嚐風味而已,所以沒化驗過。甲醛沸點-19 °C,甲醇沸點65 °C,因此釀酒在裝瓶前都會進行加熱將這些有害物質盡可能剔除。我都是掀蓋煮到起小泡,這樣雖然乙醇也會散逸一部份,但這是不可少的安全措施。