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威士忌的科學:為何「蒸餾」是製造威士忌的關鍵步驟?

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2018/06/29 ・3282字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 485 ・五年級

本文由蘇格登委託,泛科學企劃執行

  • 文 / River
「晚上喝一杯吧!」好威的威士忌就算沒喝過也聽過,但你知道為何「蒸餾」會是製造威士忌的關鍵步驟嗎?圖 / 蘇格登提供。

「晚上喝一杯吧!」和老友見面,聚會不免喝點酒。威士忌是我們這群人常點的酒類,純喝或是加點軟性飲料混著喝,既放鬆也助興。

「考考你,威士忌跟啤酒差別在哪?」問話的朋友左手舉著啤酒杯,右手拿著威士忌,「威士忌醉得比較快!」另一位朋友搶在我之前回答,看來已有醉意。

沒錯,威士忌酒精濃度比較高,當然讓人醉的比較快。像啤酒這樣的釀造酒,酒精濃度大多不超過 20%,再高上去,釀酒的酵母菌就撐不住了。那為何威士忌的酒精濃度可以高達 40% 以上呢?最大差異,便是製程上的一個關鍵步驟:「蒸餾」。

蒸餾是威士忌的關鍵步驟。圖 / Siyavula Education @Flickr

「蒸餾算是一種將酒精濃縮的方法嗎?」

對!不過這種濃縮方法卻與濃縮果汁、濃縮咖啡的方法不同。蒸餾是利用加熱液體後產生的蒸氣,在低溫表面凝結,利用液體沸點不同的特性,分離出想要的液體。酒精的沸點約在攝氏 78 度、水的沸點在攝氏100度,若能留住液體的酒精蒸氣,則可獲得高濃度的酒精,經過重複蒸餾,則可蒐集到極高濃度的酒精。釀酒工人嚴格控制蒸餾器裡面的溫度,加熱發酵後的大麥等穀類酒汁,蒐集凝結的高濃度酒精液體,再將液體放進橡木桶中熟成三年以上,就成了我們杯中的威士忌。

麥芽汁會在發酵槽(washback)中進行發酵。圖 /格蘭奧德釀酒廠(Glen Ord Distillery), 蘇格登提供。

「真有意思,當初怎麼想到這種釀酒製法的呢?」

接下來,就是更多蒸餾的故事啦!現今市面上看得到的蒸餾酒種類很多,例如利用葡萄製作的白蘭地、用穀物製作的威士忌跟琴酒,還有用薯類製作的阿夸維特酒。如果另外在蒸餾酒中加入糖、水果、堅果、香料、花朵或奶油等香味物質,就是所謂「利口酒」。

根據考古資料顯示,蒸餾技術的起源可追溯回至今約 2000 年前的中國煉丹術,那時煉丹術的主要目的為找到長生不老丹,因此開發出許多特製容器以及火煉技術。這些器具與技術傳入世界各地,不斷改良,衍伸成各式的蒸餾設備。

約在中國唐代,煉丹術由伊斯蘭商人傳入伊斯蘭文化中。伊斯蘭人進一步精進煉丹術,開發、改良蒸餾器,進而有了蒸餾酒精的技術;而商人也將蒸餾器技術傳到歐亞各地,使得不同地區出現了各地的酒類,酒的文化有了嶄新的面貌。

歐洲發展出新類型蒸餾酒,則與西元 14 世紀的黑死病大傳染有關。當時煉金術師無所不用其極地尋找「生命之水」,也在過程中發明了白蘭地、利口酒等高濃度酒品;因為這些蒸餾酒濃度高,碰到火會燃燒,當時的一些歐洲人相信其中含有「火之精靈」,能夠賦予身體活力。而愛爾蘭早在黑死病開始流行前,就已經出現了經過蒸餾的大麥釀造啤酒,正是威士忌的由來。

「聽起來蠻單純的嘛!以前的人隨便就釀出來了,那我能自己釀威士忌嗎?」

威士忌蒸餾才沒有那麼簡單!蒸餾的每個細節都會影響威士忌的風味,光是蒸餾器就滿是學問。首先是蒸餾器的構造,主要分為壺身(pot)、壺頸(swan neck)、林恩臂(lyne arm/lye pipe)和冷凝器(condenser),蒸餾器的形狀、大小、壺頸高度、加熱方式、林恩臂的角度等等細節,都會影響威士忌的品質。

每個蒸餾器形狀大小、壺頸高度、加熱方式、林恩臂的角度等等,都會影響威士忌的品質。圖 / 格蘭奧德釀酒廠(Glen Ord Distillery),蘇格登提供。

另外,蒸餾器的材質也是關鍵。在煉金術時期主要使用陶器,隨著時間演進,現今主要使用具有絕佳延展性的銅金屬來製作蒸餾器。各有差異的蒸餾器高度、大小,酒汁與銅接觸時間、作用時間,讓每個酒廠做出的威士忌氣味皆具特色。蒸餾器使用的銅會和酒體反應,在化學作用中擔任催化劑,能除去酒體中不必要、具特殊氣味的化學分子。除了材質之外,各種精密調整也會影響酒體的風味,如「緩慢蒸餾」即是使用較高大的蒸餾器,靠著蒸餾師傅精密火侯控制,讓酒汁與蒸餾器接觸時間更長,酒汁會更加純淨,創造出威士忌獨特的醇順口感。

隨著蒸餾器高度、大小,酒汁與銅接觸時間、作用時間不同,讓每個酒廠做出的威士忌氣味皆有特色。圖 / 格蘭奧德釀酒廠(Glen Ord Distillery),蘇格登提供。

威士忌的誕生,這些事情也很重要

「再給我一杯威士忌。」我選了吧台後的一瓶酒,酒保露出一抹微笑:「好品味,這是麥芽威士忌。」

看我隨著威士忌入喉而大發的解釋慾,朋友接著問:「在市面上看到很多種不同的威士忌,像是麥芽、調和、穀物等,這些有什麼不同嗎?」

當然不同!差別就在於美國、加拿大與英國製造威士忌時用的主要成份。北美地區的威士忌,主要以美國本土的玉米製成,最著名的玉米威士忌就是波本威士忌,其成分包含 51~80%的玉米,其他成分還包含裸麥、小麥及其他穀物,蒸餾後的酒精濃度不超過 80%,再放入新烘烤過的橡木桶熟成至少兩年。

而蘇格蘭與愛爾蘭地區的威士忌,主要以大麥為原料,蘇格蘭的威士忌有三大類,分別為「麥芽威士忌」、「穀物威士忌」以及「麥芽與穀物調和威士忌」。麥芽威士忌主要生產地點為蘇格蘭高地與群島地區,僅使用大麥製作,風味強烈而獨特;第二種穀物威士忌由多類穀物蒸餾而成,其中大麥比例僅佔10~15%,風味較淡雅;調合式威士忌則出現在 1860 年,由於經濟因素,在市面上比較常見,層次豐富,強調品牌風格及特色。

「什麼是熟成?是把酒放很久的意思嗎?」

講簡單一點是這樣沒錯,但儲酒可是一大學問喔!蒸餾後的酒體還相當粗糙,和水一樣無色,需再經一段時間讓其中成分完成化學作用;這時就需依據製作的酒種來決定製程。如伏特加類的白酒,可直接調味、裝瓶上市;而如威士忌、白蘭地棕色烈酒,則需注入木桶中,熟成數月到數年,才能在上市時,展露我們熟悉的顏色與風味。

「木桶?為什麼一定要用木桶呢?」

木桶的學問可大了!用來熟成烈酒的木桶常用橡木,橡木樹幹中心的老木材由死亡細胞組成,這種木材擁有單寧酸等化合物,可以阻止昆蟲鑽孔。在製桶過程中,木材會經烘烤,依製酒種類決定烘烤時間,例如烈酒用的木桶烘烤時間就較葡萄酒用的長。當酒放入新製作完成的木桶後,酒液會與木桶作用,帶出風味與顏色;烘烤木桶賦予的風味物質來自於半纖維素降解物,會帶來類似焦糖、咖啡、棉花糖的香氣,而木質素降解物會帶出類似香草、奶油、巧克力、煙燻、丁香的多種香氣;另外炙燒木桶時形成的碳層,有助於酒液滲透萃取風味物質,並具有濾淨效果,促進風味熟成。另外,除了化學因素外,木材物理結構上的隙縫與空洞,也能讓酒吸收所需的少量氧氣,靠著科學熟成一桶好酒。

格蘭奧德釀酒廠(Glen Ord Distillery)的木桶同時使用美國波本桶與歐洲雪莉桶。圖 / 蘇格登提供。

一瓶好的威士忌,經過重重程序:從精心挑選大麥穀物、水質、酵母等原料,到嚴格控管釀製器材、溫度、與時間,每個步驟都千錘百鍊。就像我們的友情……

「說得好!為了我們的友情,今天這攤就給你請啦!最後一杯,敬你!」

不是吧!我講了那麼久,都你們在喝耶!我看還是把我們的友情放回木桶,繼續熟成好了。

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參考資料

  • Harold McGee著,蔡承志譯,《食物與廚藝:麵食、醬料、甜點、飲料》,大家出版,2010年。
  • 宮崎正勝著,陳柏瑤譯,《酒杯裡的世界史》,遠足文化,2016年。
  • Adam Rogers 著,丁超譯,《酒的科學:從發酵、蒸餾、熟陳至品酩的醉人之旅》,商周出版 ,2016年。
  • 邱德夫著,《威士忌學》,寫樂文化,2018年。
  • 王鵬著,《蘇格蘭威士忌品飲與風味指南》,聯經出版,2018年。

本文由蘇格登委託,泛科學企劃執行





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保留海洋中的絢麗色彩——海科館陳麗淑博士專訪

科學月刊_96
・2021/09/30 ・5120字 ・閱讀時間約 10 分鐘

本文由海洋保育署廣告企劃,泛科學為宣傳推廣執行單位。

  • 作者:採訪撰稿 ∕ 謝育哲 ∕ 本刊主編

大海中美麗的珊瑚礁是許多海洋生物的棲地,但由於海洋環境汙染及氣候變遷等問題,珊瑚的生存不斷受到壓迫,珊瑚白化問題更是屢見不鮮。為了讓一般大眾也能保育珊瑚,由海科館陳麗淑博士等人團隊從澳洲引進的「珊瑚觀測」,用簡單色卡上的顏色與觀測珊瑚進行比對,就能評估該珊瑚的健康狀況。此外,海科館及海保署也進行更多的計畫與推廣,讓全民一起守護海底美麗的珊瑚。

圖/Pexels

海中有著形形色色的生物,如果要挑選出一種外觀最令人印象深刻的,肯定是色彩斑斕綺麗的珊瑚了!許多人常會誤認珊瑚是一種植物,但牠其實是不折不扣的動物。事實上,珊瑚是由許許多多的珊瑚蟲(coral polyps)所形成的群體。目前全世界共有 800 多種的珊瑚,而由珊瑚組成的珊瑚礁(coral reef)更是許多海洋魚類生存的家園。

但由於珊瑚生長速度極慢,每年僅增長約 10 公分,且十分脆弱,近年來又因氣候變遷與海洋汙染等問題,造成珊瑚的生存出現危機。因此,保護珊瑚人人有責,但身為一般人的我們又該如何保育這些美麗又珍貴的海洋生物呢?本次《科學月刊》專訪了國立海洋科技博物館(以下簡稱海科館)的研究員陳麗淑博士,看看有哪些保護珊瑚的方式,以及介紹從澳洲引進的珊瑚觀測(coral watch)方法吧!

珊瑚遇到了什麼危機?

關於珊瑚,我們最常聽到的是「珊瑚白化」(coral bleaching)。但珊瑚白化代表什麼?又是什麼造成了珊瑚白化呢?

白化的軸孔珊瑚(Acropora spp.)與背景中的健康軸孔珊瑚形成對比。圖/WIKIPEDIA

由於珊瑚對於生存環境的溫度十分敏感,一般來說,對珊瑚而言最自在的水溫環境為 23~28℃,而生存的極限溫度範圍則為 18~32℃,若超過這個溫度區間,對珊瑚來說即為太冷或太熱的環境。陳麗淑表示,一但海水溫度超過 32℃,珊瑚就會出現白化現象。當然不是所有的珊瑚都會同時白化,各種珊瑚因生長速度不同,白化現象發生的情形也會有所差異。一般來說,生長速度較快的枝狀珊瑚比較容易白化,而團塊狀珊瑚則比較有抵抗力。

不過珊瑚到底是怎麼「變白」的?其實珊瑚白化詳細原因,是因為當環境溫度出現劇烈變化時,珊瑚內部的共生藻數量就會下降。由於共生藻是珊瑚繽紛色彩的來源,因此在珊瑚內部的共生藻數量多時,顏色就會飽滿鮮豔,而當共生藻離開珊瑚後,珊瑚的顏色便會越變越淡,最後白化,若後續沒有適當保護與處置,珊瑚就可能會因而死亡。所幸珊瑚白化並不是不可逆的,只要海水溫度回到適合珊瑚生存的溫度,珊瑚就會逐漸穿上牠美麗的彩衣,恢復原本繽紛的色彩。

過去臺灣周遭海域曾出現過多次珊瑚大量白化的現象,陳麗淑表示,珊瑚大規模的白化的情形主要集中發生在夏季,甚至在去(2020)年夏季就曾發生珊瑚大量白化的現象,由於當時的海水溫度偏高,且維持時間較長,使得臺灣各地出現珊瑚白化的情形。不過好消息是,根據調查,今(2021)年還未發生大規模的珊瑚白化,且時節已進入秋季,海水溫度下降,至少目前珊瑚不會面臨溫度升高的生存壓力。不過,陳麗淑也語重心長地提醒:「近年來海水溫度過高的發生頻率相較以往提高了不少。」令人擔心的是,若海水溫度升高頻繁,將可能嚴重衝擊珊瑚的生存。因此,我們必須想辦法保護珊瑚。

圖/Pexels

一般人該怎麼保護珊瑚?老嫗能解的「珊瑚觀測」

對一般大眾來說,並不是所有人都具備珊瑚的相關知識,對此,陳麗淑一直在思考該用什麼方法,才能讓沒有專業知識背景的大眾能參與保育珊瑚的活動呢?在公民科學領域中,有個名為「珊瑚礁體檢」(reef check)的珊瑚監測計畫。但由於珊瑚礁體檢的入門門檻較高,需要先經過一定時數的課程訓練,且所費不貲,因此這並不是一項適合所有人的方法。

這時陳麗淑想到了「珊瑚觀測」。事實上,珊瑚觀測約莫在 2009 年就已有人引進臺灣,但當時並未受到大量關注。直到 2018 年,陳麗淑帶領的團隊開始重新研究珊瑚觀測的方式,發現其背後的科學大有學問,也可簡化成任何人都能理解並運用的珊瑚監測方式。

珊瑚觀測主要是透過一張卡片,上頭有 4 種由淺至深的色調。陳麗淑表示,這些色調涵蓋了約 70~80% 的珊瑚種類,即使無法囊括其他特殊顏色的珊瑚,但卡片上的設計對普通人來說已是綽綽有餘。而觀測方法也很簡單,任何人只要帶著這張卡片潛水至珊瑚旁,將卡片上的顏色與想觀察的珊瑚顏色進行比對與拍照即可。如果是前往水深 6 公尺以上的區域,則建議觀測時攜帶光源,以避免色差造成的誤判。前文有提到,珊瑚的顏色代表其內部共生藻早的數量,當共生藻數量越多,珊瑚顏色越深,也就代表越健康;反之,若顏色越淡則代表珊瑚的健康可能出現狀況了。

因藻類過度生長而造成的珊瑚白化 。圖/WIKIPEDIA

陳麗淑說明,珊瑚觀測背後的科學基礎十分紮實。這套由澳洲昆士蘭大學(The University of Queensland)學者馬歇爾(Justin Marshall)等人組成的團隊研發設計。團隊將珊瑚搬至實驗室中進行一系列實驗,觀察在各溫度區段中,不同溫度會如何影響珊瑚中的共生藻數量,並記錄珊瑚的顏色變化。在經過嚴謹的科學實驗後,馬歇爾團隊將其簡化並歸納成珊瑚觀測的色卡。陳麗淑表示,這套化繁為簡的觀測方式在經過推廣後,許多保育團體對於珊瑚觀測的接受度都非常高,能進而達到推廣珊瑚保育目的。

海洋公民科學知識報你知

珊瑚觀測

珊瑚觀測是一項由澳洲昆士蘭大學學者所辦理的非營利全球珊瑚礁監測計畫,將珊瑚的顏色變化標準化後,製作成珊瑚健康色卡,提供一種簡單的方法用以評估珊瑚健康,並為 CoralWatch 的全球數據庫做出貢獻。大家可以使用這些色卡協助科學家收及數據,支持珊瑚礁監測工作。

另外,珊瑚觀察也透過與世界各地的志願者合作,包括了潛水中心、科學家、學校團體、遊客參與其中,讓大眾更加了解珊瑚礁白化、氣候變化對於珊瑚礁的影響。

保育珊瑚面臨哪些困境?

雖然保育珊瑚是許多人的共識,但過程中依然面臨到許多的挑戰及困難。目前最常見的是海洋垃圾問題。由於珊瑚本身不會移動,當海洋垃圾在海中漂浮時不慎卡在珊瑚上,若沒有人為協助清理,則非常有可能造成珊瑚死亡。

圖/Pexels

陳麗淑舉例說明,由於今年 5 月起爆發 2019 冠狀病毒疾病(COVID-19)的本土疫情,位於基隆的潮境公園也為了防疫而禁止一般人下水。但當研究人員下水觀察後發現,因為沒人下水協助清理海洋垃圾,許多卡在珊瑚上的垃圾無法被及時移除,發現的當下已有許多珊瑚出現白化現象,這些珊瑚後續花了約一個月才慢慢恢復正常。

對此,陳麗淑曾與中研院學者邵廣昭等人討論,若保育區都沒有人進入可能並不是件好事,尤其當海洋汙染嚴重,垃圾很多的情況下,都還是必須定期有人去協助清理。因此,保育區在人為管理的情況下或許才是保育珊瑚好方法。

你我都可以為珊瑚盡一份心力

我們還有什麼方法可以保護珊瑚呢?陳麗淑表示,如果你是一個會下水觀測的人,使用珊瑚觀測是個好選擇。無須再多帶任何設備,只要準備珊瑚觀測的卡片,攜帶相機與光源,就可以拍攝並記錄珊瑚的健康狀況。不過若是沒有相關潛水經驗或半路出家的遊客,反而可能在潛水的過程中不慎踢到或傷害珊瑚,因此潛水者必須要具備一定的潛水技術。

海洋保育署(以下簡稱海保署)為推廣友善珊瑚礁生態旅遊,提出「珊瑚礁區你該注意的 8 件事」,包含不踩踏、不揚沙、合格玩家、保持適當距離、使用海洋友善防曬、不餵魚、不吃珊瑚礁魚、減塑行動。

即便沒有下水,在岸上也有許多可以保護珊瑚的方法。舉例來說,在我們常用的防曬乳中,多數含有可能傷害珊瑚的成份,因此在選購時可以優先考慮「海洋友善防曬」。此外,由於珊瑚礁魚類可以協助清理珊瑚礁之中的藻類,讓珊瑚順利生長,我們應盡量避免食用珊瑚礁魚類。所以最重要的,是希望大家一起落實節能減碳,全球暖化是影響珊瑚生存的主要原因之一,若減碳能從個人做起,也是保育珊瑚的積極作為。

「海洋友善防曬」 的成分較不會傷害珊瑚。圖/Pexels

出書、展覽、辦活動 海科館邀你一起守護珊瑚

除了上述的個人保育行為外,海科館也辦理了一系列保育珊瑚計畫。陳麗淑表示,海科館的研究人員會定期前往珊瑚礁進行監測,還會前往各地宣傳及教導大家如何使用珊瑚觀測。

至於在珊瑚復育方面,海科館內也有養殖珊瑚,研究人員會把這些珊瑚移植到野外,或是使用不同的材質,測試珊瑚附著生長的情形等。未來希望透過這些方法,協助加速珊瑚的生長。

在教育方面,去年海科館與行政院環境保護署及科技部等單位,共同主辦的「2020 海洋公民科學家行動計畫」中,包含了「珊瑚保育監測」的主題。對此,海科館團隊舉辦了一系列的「針織珊瑚」活動。「針織珊瑚」主要是前往各地的小學,除了教導珊瑚的知識,以及倡導珊瑚保育外,讓小朋友們藉由織毛線的方式,訴說一則關於珊瑚的故事。每所國小的作品都有自己的主題,也讓小朋友在織毛線的過程中,思考珊瑚對於生態的重要性,從小扎根珊瑚保育知識。並在後續收集作品後,舉辦「陸上造礁 針織珊瑚計畫特展」。

此外,海科館也曾於 2019 年出版《珊瑚很有事:珊瑚保育×環境藝術×手作針織×珊瑚教案》一書,並榮獲第 44 屆金鼎獎。今年更在海科館官網建置「海科館悠遊數位海洋行動學堂懶人包」,整合科普電子書、電子繪本、數位課程學習平台、海洋知識、動畫學習、影片等。陳麗淑表示,透過這些教材與教案的持續推廣,希望能讓更多人利用這些資源,一起守護海洋中的美麗珊瑚。

海洋保育署與臺灣珊瑚保育

海保署於今年透過「臺灣珊瑚監測交流網絡建立與保育策略規劃」計畫,建立珊瑚監測與保育示範點,以及珊瑚監測交流網絡,選訂全臺灣共 32 個地點進行水下珊瑚礁調查。調查結果截至今年 9 月底,澎湖、恆春半島、東部、北部珊瑚覆蓋率多呈現穩定狀態,但小琉球珊瑚礁卻多數已衰退,可見除了受到全球暖化影響,不當的遊憩踩踏行為也對珊瑚礁造成嚴重衝擊。

此外,海保署也與行政院農業委員會水產試驗所共同合作,針對澎湖池東淺坪海域的棲地環境現況進行調查及珊瑚復育,增加棲地多樣性。截至今年 9 月底,珊瑚移植面積已達到 100 平方公尺,其中珊瑚礁魚類包含青嘴龍占(Lethrinus nebulosus)、鸚哥魚(Scaridae)、隆頭魚(Labridae)等也逐漸聚集在移植區域,豐富當地生態。

棕吻鸚哥魚。圖/WIKIPEDIA

此外,有鑒於目前許多單位都在進行珊瑚保育及復育相關工作,海保署今年度與海生館合作成立珊瑚保育專案辦公室,除了作為各單位資料蒐集整合中心,提供數據科學家分析資料外,還能進一步轉化為資訊呈現給大眾,使珊瑚礁相關專家學者、單位,以及一般民眾等,都可藉由此互相交流,同時兼具諮詢、推廣功能,協助提供珊瑚保(復)育相關標準作業方式及技術指導。並設立臺灣珊瑚礁水質採樣點及進行水樣分析,了解水質狀態,以作為後續珊瑚復育棲地及規畫保育方式選擇的依據。

為了鼓勵更多在地民間團隊參與,海保署亦透過辦理「海洋保育在地守護計畫」,支持在地團體進行公民科學、清除珊瑚礁覆網及珊瑚復植,希望能夠結合在地生活方式及資源提出具體保育策略,發揮社會影響力,促進在地參與珊瑚保育及復育作業,並提高民眾對海洋保育的參與及投入。

從政策面、科學面,再到行動面,海保署將持續呼籲全民共同守護臺灣珍貴的珊瑚資源。

海洋委員會海洋保育署正在舉辦 海有問題 我來分析 | 第一屆海洋公民科學家數據松!為臺灣周遭的海洋生態盡一份心力吧!

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