无处不在的微生物,如何成就了啤酒的美味?
published: 2021-06-26 21:29

提起啤酒,或许大家脑海里蹦出的画面,是硕大的绿色或棕黄色玻璃瓶。而作为人类史上最古老的酒精饮料之一,啤酒是继水和茶之后世界上消耗量排名第三的饮料。全球人们每年消费啤酒有数千升,无论是在入夜的烧烤摊、街边的小饭馆、还是家里的餐桌,随处都可见到啤酒的身影。

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我们知道,啤酒的酿造原料中有小麦等谷物。但你知道,它们是经由哪些工艺生产出来,并呈现出不同的口感和风味?其实,啤酒的美味离不开微生物的作用!什么是微生物?难道是细菌?微生物跟啤酒酿造有何关联呢?

接下来,让我们一起通过 Young C. Song 的可视化作品,探索 2013-2017 年全球啤酒消耗量数据,从酿造工艺中了解啤酒里的微生物知识!你会发现,原来微生物是如此有用!


哪些国家的啤酒销量最高?

在 Viz 的顶部,作者首先为我们展示了全球各地区和国家的啤酒消耗量。从堆叠图可视化中,我们可以看到:啤酒热销的地区主要是亚洲和欧洲。在 2013-2017 年,亚洲人平均每年饮用啤酒超过了 60000 千升。

从全球国家地图上来看,2017 年中国啤酒消耗量居世界首位(4041.3千升)。澳大利亚的啤酒消耗量为全球最低(1744千升)。而墨西哥的啤酒消耗增长率最高(+26.8%),乌克兰的啤酒消费量下降幅度最大(-34%)。


啤酒酿造与微生物有何关系?

你可能会好奇,为何啤酒会受到全球人们的喜爱?莫非啤酒中加入了某些“秘密武器”?尽管每个国家生产的啤酒口味可能不同,但啤酒的酿造原料和过程大同小异,主要还是取决于麦芽原料、啤酒花和啤酒酵母的选用类型。

在这里,啤酒酵母属于微生物的一种。什么是微生物?其实,在日常生活中,微生物是无处不在,随处可见的。从日常饮用的酸乳、调味的醋、酱油、味精,到抗生素、激素、疫苗等药物,无一不是微生物分解和发酵出来的产物。而啤酒酿造需要发酵的过程,因此也需要借用微生物的力量。

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在 Viz 的下半部分视图中,作者不仅为我们呈现了啤酒酿造的过程工艺,还用圆形散点图呈现了每个酿造过程中,微生物菌群的构成变化。

在左侧的流程图中可以看到,啤酒酿造需要历经 4 个阶段。传统的酿造方法是利用大麦和其他谷物生产麦芽。如果控制温度和糖含量,最终产品的口感和颜色会产生不同的结果。

1.麦芽加工

将大麦等谷物转化为酿造所需的“麦芽”。首先,谷物在水中浸泡大约 40 小时。再把它们从水中取出,在大约五天的时间里老化后,谷物被压碎,露出谷物中含有最多碳水化合物和糖分的部分。

2.捣碎

从麦芽加工过程中释放出来的淀粉被转化成可以发酵的糖。谷物与热水混合形成谷物泥。谷物中的天然酶反应将淀粉分解成单糖,生成一种富含糖的液体,称为麦汁。

3.熬煮

随后,将麦汁和啤酒花放在一个大锅里煮。煮沸过程停止了酶的反应,啤酒花为最终产品增加了味道和香气。

图源网络 | 啤酒花

4.发酵

这个过程将糖转化为酒精和啤酒中的其他成分。糖化过程中的麦汁被冷却,以便准备添加酵母。发酵过程从酵母加入麦汁开始。发酵过程结束后,最终产品可在调节罐中的保存周期为一周到几个月。


通过右侧圆形散点图,再来看看每个酿造过程中微生物菌群的产生。

将鼠标悬停在圆形标记点上,可以看到不同颜色的标记代表着不同类型的菌群。此外,作者非常专业地将微生物菌群做了区分:左列图表是真菌,右列图表是细菌,以便我们探索见解。

经过探索,可以看到:

麦芽加工后,出现了许多不同种类的真菌:有 52% 是假丝酵母(念珠菌),6% 毕赤酵母,3% 半乳糖霉菌,3% 酵母菌,还有 34% 是其他类型的真菌。

细菌群只有 2 种,变形杆菌(紫色)和厚壁菌群(绿色)各占一半。这些微生物菌群的存在,主要作用于分解和转化麦芽中的糖,促进糖化作用

而在历经捣碎和加入啤酒花熬煮后的麦汁中,微生物菌体出现了较大的变化。酵母菌由 3% 增加到 27%,念珠菌由 52% 减少至 41%,其他真菌群的比例也减少了。变形杆细菌大幅减少,厚壁细菌的占比增加了。

看来,麦汁经过熬煮和加入啤酒花后,对微生物菌群产生了一定的灭活和抑制作用。而部分菌群的大量繁殖,加速了麦汁中的糖化作用,并且产出一定的香味。

在麦汁中加入啤酒酵母密封发酵后,真菌微生物群中保留了 98% 的酵母菌,还有 2% 是其他菌群。而细菌群变得更加多样,包含了放线菌、厚壁菌、拟杆菌和变形菌等。

这些菌群对于啤酒来说不一定是有害菌,不一定会影响啤酒的品质、味道和香气。但后续,经过一定的杀菌工序,这些细菌群将被控制在合理范围内。


大有作用的微生物

发酵是啤酒酿造过程中最基本的过程,而微生物的存在为发酵分解提供了很大的作用。啤酒花和酵母的加入,可以有效地抑制部分微生物菌群的繁殖。而通过对温度和原料的把控,啤酒在发酵后也将呈现出不同的风味和香味。

微生物除了可以作用于啤酒发酵和日常食品药品的生产外,还能够生产可持续的清洁能源。通过转化农业有机废弃物为氢气和乙醇等,微生物不仅消除了环境的有机污染物,又可生产如氢气、乙醇等无污染的清洁能源,对于人类的可持续发展具有巨大的推动作用。

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如果你也对微生物感兴趣,可以通过以下链接,探索作者 Young C. Song 的 Public 主页,从土壤到农作物,再到石油、人类本身的微生物群,了解更多有关微生物的研究哦~



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