二氧化碳及其壓力對(duì)發(fā)酵有哪些影響？

作為釀酒師，時(shí)時(shí)刻刻在與二氧化碳打交道，從起酵時(shí)不斷冒出的小氣泡，到發(fā)酵正旺時(shí)翻滾的液面，再到蘋乳時(shí)上人孔邊緣綻露的一串串氣泡，甚至在春天的酒窖里，你也能聽到二氧化碳從木桶酒中溢出的聲音……所以，釀酒師并不孤獨(dú)，我們身邊總有一些可愛的精靈在陪伴。

在發(fā)酵過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳，每克葡萄糖約產(chǎn)生260mg，相當(dāng)于發(fā)酵汁子體積的50倍以上，二氧化碳逸出會(huì)帶走20%的發(fā)酵產(chǎn)生的熱量，還有些熱量損失來源于能量消耗以及水的蒸發(fā)。

二氧化碳逸出還會(huì)帶走各種揮發(fā)性物質(zhì)，其中乙醇的損失約占產(chǎn)生量的1%—1.5%，這與消耗的糖和溫度有關(guān)。高級(jí)醇和單萜烯也會(huì)損失差不多的程度(~1%)，而乙酯和乙酸酯會(huì)有較大幅度的損失，這與品種相關(guān)，也特別受發(fā)酵溫度的影響，這些與香氣相關(guān)的重要化合物甚至可能會(huì)損失掉25%。相比而言，乙酸酯類會(huì)比乙酯類損失得更多，這種損失能使人感覺出酒的果香特征減少了，所以，捕獲這些物質(zhì)并將其重新加入到葡萄酒中將是一個(gè)有意思的課題。

發(fā)酵汁子中易揮發(fā)物的損失與合成及降解的相對(duì)速率有關(guān)，也與它們在酒精含量不斷增加的汁子中的溶解度有關(guān)。另外，蒸發(fā)還受發(fā)酵罐的尺寸和形狀影響，比如，小發(fā)酵罐擁有更高的比表面積以及比大發(fā)酵罐更小的液體壓力，因而更有利于揮發(fā)。不過，雖然在低溫下蒸汽分壓的降低會(huì)限制揮發(fā)，但低溫同時(shí)也會(huì)使二氧化碳更慢地從酒中釋放出來，從而抵消蒸汽分壓降低帶來的揮發(fā)減少。

二氧化碳的產(chǎn)生會(huì)在發(fā)酵液中產(chǎn)生強(qiáng)烈的對(duì)流作用，這會(huì)使汁子中的營養(yǎng)物質(zhì)和溫度分布均勻，但是在紅葡萄醪中，飄浮的或者被淹沒的酒帽都會(huì)打破這種平衡。

在敞口發(fā)酵槽及大部分發(fā)酵罐中，發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳能夠散發(fā)到周圍的空氣中。但當(dāng)二氧化碳滯留在罐中時(shí)，罐內(nèi)壓力會(huì)快速升高，壓力高于7atm，酵母的生長就會(huì)停止。其實(shí)有實(shí)驗(yàn)證明，壓力達(dá)到0.3atm時(shí)這種影響就出現(xiàn)了。低PH值和高酒精含量會(huì)增加酵母對(duì)二氧化碳產(chǎn)生壓力的敏感。在起泡葡萄酒的生產(chǎn)中，二氧化碳?jí)毫Φ挠绊懺桨l(fā)顯著，在瓶內(nèi)的二次發(fā)酵，末期最大壓力往往在6atm。

我們也可以從深層次探究下壓力影響發(fā)酵的原理。高壓對(duì)細(xì)胞生長和代謝影響的部分原因來源于水粘度的降低，這會(huì)打破對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能至關(guān)重要的跨膜氫鍵。另外，膜組成的重要變化可能會(huì)破壞膜的通透性。熱休克蛋白和甘露糖的存在會(huì)限制蛋白質(zhì)變性，從而能穩(wěn)定膜的流動(dòng)性。

發(fā)酵時(shí)，通過捕獲二氧化碳制造壓力有時(shí)會(huì)被用來產(chǎn)生更恒定速率的發(fā)酵，有時(shí)也會(huì)被用來提前終止發(fā)酵以生產(chǎn)甜酒，但釀酒師必須慎重選擇這個(gè)工藝，與釀酒酵母相比，一些腐敗酵母對(duì)高壓力不是那么敏感，它們會(huì)產(chǎn)生乙酸乙酯從而使酒產(chǎn)生醋味敗壞。同時(shí)也要注意，乳酸菌也不太受酵母產(chǎn)生的壓力影響。