本文與國立臺灣科學教育館、臺灣大學創新設計學院以及大學PLUS計畫辦公室合作
《看得見與看不見的多樣性：發酵、科學、微生物》系列講座以「發酵文化」出發，邀請不同專業領域的研究者與實務工作者對談，探索其如何交織於地方自然環境條件、農作型態與飲食文化。
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文字編修 / 泛科學編輯部
夏天到了，來杯啤酒吧！綿密泡沫搭配清爽的麥香，一飲而下，瞬間冰涼消暑（未成年請勿飲酒喔）。但你有思考過是「誰」釀了啤酒呢？是工廠、釀酒師，還是酵母？
這次「說到釀酒，酵母比釀酒人重要」講座，邀請到臺大生技中心的沈湯龍老師，以及臺灣啤酒品牌禾餘麥酒的創辦人陳相全 （Robert），來分享微生物在啤酒中的重要性，發酵過程中的秘密，以及如何運用發酵，重新詮釋臺灣作物的價值與特色。
認識發酵的主角：酵母菌
說到「發酵」，就不能不提到酵母。酵母屬於真菌界，因會產生特殊構造的有性胞子，因此被分類為「子囊菌」。屬於酵母菌綱、酵母菌目、酵母菌科，之下包含十多種不同的屬，以及 500 種以上的酵母菌，其中最常見於發酵食品產業的便是「Saccharomyces cerevisiase」，又稱「出芽酵母」(budding yeast)。
酵母通常為球形或卵形，為含有細胞核的單細胞真核生物、具有細胞壁，還有其他胞器如粒線體，能夠利用外面環境中的醣，代謝生產能量；其生長過程會先出芽、分裂再慢慢長大。「酵母為無性繁殖，可不斷進行細胞分裂，釀酒過程中，這些酵母菌可快速生長，細胞就是生化工廠，幫我們製造需要的代謝產物。」沈湯龍老師說，於是人類便利用酵母的特性，在某些特殊條件下進行操作以獲得像是酒精等所需要的產品。
不過，在特殊環境下，酵母菌也會進行減數分裂，類似像精卵子，在酵母菌上被稱作 a 與 α，可以產生基因性狀不一樣的後代。
出芽酵母小檔案
- 學名：Saccharomycetes cervesiviae
- 俗稱：出芽酵母(budding yeast)、啤酒酵母
- 型態：球型或卵型
- 大小：2-10 微米 (um, 10-6 m)
- 基因體：單倍體 (N) 或是雙倍體 (2N)；1200萬個鹼基，構成 16 組染色體，含有約 6000 個基因
- 繁殖方式：無性出芽生殖或是有性生殖(a 和 α 單倍體孢子結合成 2N)
釀酒、美容、科學研究，酵母菌的多元應用
酵母有各式各樣的應用，除了本場講座的主題「釀酒」的酒精以外，還有麵包、起司，甚至生質能源的原料。而在生醫相關領域，酵母菌本身不只可以當成益生菌，其代謝產物也能夠抗氧化，讓人類皮膚有光澤，製作成美容保養的產品。「酵母能夠產生維他命 B 群、蛋白質、必需胺基酸，甚至吸收微量元素，來補充人類身體需要的微量元素。」沈湯龍老師補充說，「科學家也會利用它們當作模式生物，來研究遺傳學、分子生物學與遺傳工程等研究。」
1996 年是酵母菌在科學上的重要里程碑，《SCIENCE》期刊發表了首次將真核生物體的全基因體定序的論文，透過分析酵母菌，從基因分子角度來了解遺傳。
「酵母菌、釀酒酵母共有 1200 萬個 DNA 序列，構成 16 組染色體，包含 6275 個基因。比對後，我們知道有 31% 與人類同源，變成很好的科學研究模型，能夠透過酵母菌了解人類細胞如何運作。」沈湯龍老師解釋，「有了這個資料庫，我們能根據酵母的生化反應，透過遺傳工程來操弄，使某些基因大量表現或關掉，來達成想要的目的。」
歷史悠久的酵母菌魔法：啤酒
接著來到今天的重頭戲，酵母菌的重要應用 — 啤酒。啤酒不是新的技術，早在西元前 2000 年，埃及金字塔中就有酵母的記錄，而『甕』裡面可能就是當初的釀酒工具或產品。波西米亞也出土許多釀酒相關器皿，前陣子還發現一醰像酒的古物。到了中世紀，修道院為生存，開始釀製與販賣啤酒，早期的分工多為女性釀酒、男性透過飲酒提升精神，去從事工作。
18 至 19 世紀微生物學出現，科學家們發現了微生物的存在、可分離培養的特性，造成歐洲開始成立啤酒廠。到了 19 世紀中至末期，許多今日的知名啤酒品牌如海尼根，開始陸續成立。那啤酒是怎麼被釀出來的呢？
步驟大致如下圖：將麥芽烘烤與碾碎後，糖化萃取出糖並過濾麥汁，麥汁煮沸後加入啤酒花產生苦味，之後曝氣並冷卻，然後再次加入酵母菌發酵，然後根據每家酒廠不同的配方和酒種做二次發酵（備註：現在有許多酒廠不一定會做二次發酵）、調味，最後再次過濾啤酒就這樣誕生啦。
除了大功臣酵母，啤酒的重要原料還有麥芽、提供苦味與香味的啤酒花以及水質。「啤酒使用的麥芽主要以大麥製成，產地多為澳洲、北美與歐洲。」沈湯龍老師進一步說明，「大麥不像小麥那樣適合當成人類主食，但是透過微生物的參與和幫助，製造出另一種風味，釀製出啤酒能使用。」
可再利用的釀酒副產物
如前面更提到，在使用酵母菌釀造啤酒的過程中，會產生酒精之外的副產物，現在已經有些廠商會將這些營養物質收集起來，進行再利用，包含用於動物飼料、食品添加物等。
「這背後的意義也是本次主題想分享的，人類透過科學方式研究微生物，創造更多可能性。」沈湯龍老師說，「這次很高興有機會用科學學術的角度，跟大家分享日常生活中看得見、看不見的微生物，以及它們和我們究竟有什麼關係。」
禾餘麥酒：打造臺灣本土啤酒
了解酵母在釀造啤酒中的作用，更進一步地，來自禾餘麥酒的 Robert 要向大家分享，如何實際將這樣的發酵技術運用在產品當中。
Robert 在國外求學期間便有做啤酒的經驗，就讀研究所時，他思考創業方向，發現 1990~2000 年間臺灣的新創產業多為高科技、網路領域。「但是這些企業擁有影響力之後，和臺灣的連結是什麼呢？於是我們想到，或許農業才是真正適合的模式。」
禾餘麥酒是間以農業為主軸的啤酒公司，「feed the world」是所有農藝人的使命，亦是禾餘麥酒最重要的目的，欲走出屬於臺灣在地啤酒的路，讓啤酒不只是工廠製造出的產品，更能與臺灣文化結合。
臺灣啤酒市場中，眾人熟知的「台灣啤酒」佔 70%，其他品牌佔 30%，小型釀造僅約 1.7%。禾餘麥酒從中看見成長空間，希望能以生長於臺灣土地上的作物取代進口原料，重新詮釋啤酒這項舶來品，使其更有「臺灣味」。
禾餘麥酒與各地農改場合作，找出臺灣產出的啤酒常見原料，契作選用三個品種的本土小麥：台中選 2 號、台中 34 號、台中 35 號，以及兩種本土大麥：中興 1 號、中興 2 號。
「我們也希望推動友善種植，並保障農民權益，藉由真正把糧食作物的價值帶出來，才能讓這個產業存續下去，而不是一直在農田裡『種農舍』。」Robert 笑道。
使用友善土地、具在地特色的原料
Robert 提到，釀酒有許多不同的方式，例如德國就是十分嚴謹的民族，能夠控制發酵與製程中的各種因素。「我們研究了美國過去 10~20 年間的釀酒產業，其中一份尼爾森的調查就提到，『酒精濃度』不是最重要的，消費者還在意是否使用更多在地原料、是否為有機或原料相對健康，這些都是我們可以參考的價值。」
透過指導老師們的幫助，他們接觸許多臺灣田間小農，並找到種植條件符合想像、對土地友善的農民，獲得麥子之外的啤酒原料。包含友善種植、部分甚至可以做到有機栽種的晚崙西亞橙，青農回鄉種植的椪柑，以及原住民辛香料刺蔥。「刺蔥是臺灣原生種，本來就很野，不需要農藥也沒什麼病蟲害。」Robert 說。
不同國家的啤酒有自己釀造特色，如同比利時的啤酒會加入大量水果，禾餘麥酒也推出「越光米」特色的啤酒。Robert 說，剛好當時學校（臺大農藝系）跟臺南改良場合作，將日本越光米和臺農 11 號雜交，育種出臺南 16 號，團隊拿來與臺灣小麥（台中選 2 號）、臺灣在地椪柑一起釀造，創造帶有果酸與米甜的「丹橘月光」啤酒。
「大家覺得加了米的啤酒就很淡，但重點在於發酵方式，你怎麼使用原料和酵母，它也能很濃，可以有不同想像。」Robert 解釋。他將原料比喻為骨幹、栽培管理比喻為血肉，同樣品種的米在不同方式下，風味就會有所不同。禾餘麥酒期許自己能真正了解種植背景，把生命科學知識帶入田間，在產業中做出不同的商品。
不只是作物，還有文化
禾餘麥酒也將融入在地作物的理念直接放在啤酒包裝上，每一瓶啤酒都標示了產品的臺灣雜糧使用比例，除了讓消費者一目了然，也時刻提醒著自己。
「我們太仰賴國外進口，大家都生產最有效率的東西，啤酒確實是舶來品，在臺灣做並不是最有效率的。但是，藉由食品加工技術與科技的進步，我們會有更多可能，或許在不同嘗試下，啤酒在臺灣也能符合經濟效益。」
包裝之外，禾餘麥酒的品名同樣暗藏玄機，舉例一款命名為「硬紅春」的啤酒，其實來自小麥國際期貨的分類方式。「小麥按照軟硬、紅白、季節分類，消費者一看就知道我們使用了哪一種小麥！」Robert 解釋，「在地作物的特色不只是製作方式，也可以體現於意義上，像它就融入臺灣期貨交易文化。」
另外款「古早味紅茶啤酒」則融入臺灣特色飲品古早味紅茶，將其中的特殊風味「決明子」放入啤酒中。「我們一直希望叫它 taiwanese breakfast tea，是不是很洽當。」Robert 說，現場的人都不禁笑了出來而沈湯龍老師與主持人都笑了，「這就是文化上的結合，讓更多人知道我們的特色。」
討論到發酵，Robert 說釀酒的關鍵就是 feed the yeast，必須好好照顧酵母，妥善控制酸鹼值與溫度。「太酸不長、溫度太低也不會長！微生物最重要，要讓讓酵母有舒適、乾淨的環境。給它食物和溫度，它就會給你你要的酒精。」
另外，禾餘麥酒也對發酵有更多想像，以前面提到的「刺蔥白玉」啤酒為例，刺蔥屬於臺灣原生種，從微生物的角度來看應該會有酵母附著在上面，未來若能進行研究與分離，或許會發現臺灣自己的的特殊酵母。
最後 Robert 說，「土地的個個角落、意想不到的地方，都可能是文化聚集的表現。五們希望能找到更好方式，藉由啤酒為媒介，讓下一代不只是電子業，還有生物產業，甚至可以回到田間。」
靠天吃飯，一步步提升品質
在分享後的問答時間，線上參與者們紛紛提出好奇，首先討論的便是「如何維持精釀啤酒的品質」。
Robert 提到，他最近從書中讀到西班牙人早期製作雪莉酒的方式，當製作 7 年份的酒，會以 7 年或以上年份的酒去混；製作 9 年份的酒，則以 9 年或以上年份的酒來混合。「我們也有過類似狀況，當時遇到原料被無預警賣掉，因此拿前面兩年的作物和當年的混合。我不敢保證 10 年後嚐起來還能一樣，但至少消費者一年一年地喝，不會有太大差別。這和西班牙人做雪莉酒的邏輯相同，是為了達到產品一致性。」
那麼能不能透過少量試釀、或者科學方式調整呢？沈湯龍老師表示，啤酒的釀造過程牽動許多元素，包含原料組成、微生物中的酵素與多寡，較難以人工控制。「啤酒和本身農產的品質有極大相關，整個組合起來，很難說我了解每一個副產物、然後加進去，商業上也不划算。」
「就是原料的種植能耐，到底能不能達到那個品質。」Robert 補充，「這是使用臺灣原料最難的地方，畢竟我們的栽培面積很小，種植品質就會差異很大。」
接著也有參與者提問，發酵釀造從田間到工廠管理，都需要很多技術，是否會考慮種植「土地中的微生物」呢？
「要做土壤裡面的菌分類很麻煩，土壤學很複雜，土壤挖下去、拉起來，氧氣與壓力不同，條件就改變了。以我們現在可行的實驗方法，還較難完整看見土壤中的微生物狀況。」沈湯龍老師說。
他並提到，第二次綠色革命中美國人崇尚化學藥劑，然而過去 20 年人們的邏輯再度翻轉，現在大家越來越在意生物防治、環境賀爾蒙、昆蟲的費洛蒙等議題。「現在農業希望永續發展，我們與其他物種共存，並以誘導微生物幫忙的方式來達到目標。」
就目前的狀況而言，釀酒有部分仍需靠天吃飯，不過科學家、農業人員、釀酒師都持續在努力，隨著科技發展，未來肯定會越來越穩定。
身為消費者能做的，或許是擁抱這些不穩定與多樣性，就像 Robert 與沈湯龍老師最後所說，當大家能支持不同理念、技術的釀酒師與酒廠，才會出現更多面貌的產品，只要主原料的風味存在，多一些變化，也能讓我們的生活更加多彩繽紛。
