如果不花大量时间讨论硫,关于拉格啤酒发酵的讨论就不算完整。大多数硫化物通常被认为是发酵问题导致的异味。啤酒中的硫化物总是与负面风味联系在一起,包括硫化氢(H₂S)、二甲基硫醚(DMS)和硫醇,这些物质在低浓度时就会让人感到不悦。然而,有时需要更客观全面地了解硫对成品啤酒的影响,特别是二氧化硫(SO₂)的影响。
二氧化硫(SO₂)在德国拉格啤酒发酵和风味中被认为是不可或缺的重要组成部分,这可能会让许多美国酿酒师感到非常意外。值得关注的是,由于二氧化硫具有防腐特性,德国拉格啤酒酿造通常会积极鼓励保留二氧化硫。例如,在一本德国备受推崇的酿酒书籍建议成品啤酒中的二氧化硫浓度应为5-10毫克/升。研究表明,将二氧化硫含量提高5毫克/升,可增加两个月货架稳定期(Annemüller、Manger和Lietz,2011年,第198页)。
虽然酿造过程中有许多变量会影响硫化物的产生,但决定成品中硫合物含量的最大单一因素是酵母菌株。每种酵母菌株产生硫化物的能力都不同。在某些条件下,拉格啤酒菌株可产生高达20 mg/L的SO₂;相比之下,上发酵酵母菌株产生的SO₂不到2 mg/L(Back等人,2020,139)。由于超过10 mg/L的SO₂被认为会产生异味,因此潜在的总SO₂含量可能成为成品拉格啤酒的重要感官成分(Annemüller、Manger和Lietz,2011,198)。SO₂的风味通常被描述为“火柴味”、“火石味”或“年轻白葡萄酒味”,常与啤酒的“新鲜”特性联系在一起。
酵母在硫酸盐同化途径中会自然产生亚硫酸盐,该过程的最终产物是亚硫酸盐还原为硫化物,并合成同型半胱氨酸,后者是形成含硫氨基酸(蛋氨酸和半胱氨酸)所需的中间产物。发酵初期酵母利用麦芽汁中丰富的氨基酸,因此无需同化硫酸盐并生成亚硫酸盐。当仍在发酵的啤酒中的氨基酸耗尽时,酵母会提高硫酸盐同化的活性。发酵结束后,酵母会立即利用大部分生成的亚硫酸盐。当发酵接近尾声且酵母生长阶段结束,酵母对氨基酸的需求减少,亚硫酸盐开始在细胞中积累。过量的亚硫酸盐是二氧化硫形成的前体。
由于酵母呈指数增长,拉格啤酒高温发酵过程中SO₂和H₂S含量超标的风险最高。因此,发酵速度过快且突然终止时,啤酒中会残留大量硫——当酵母生长停滞时,氨基酸合成不再吸收硫。在16°C(60°F)的温度下发酵似乎会导致最高水平的硫形成(Wurzbacher等人,2005年,第11页)。如果要在高温环境中发酵拉格啤酒,酵母的选择和工艺的调整(例如使用顶压)将非常重要。
发酵越健康,产生的二氧化硫就越少;发酵越弱,产生的二氧化硫就越多(Back et al. 2020, 139)。因此,大多数有利于发酵健康的变量都会减少二氧化硫的产生。在寻找最适合所需风味和香气特征的SO₂生成水平时,需要考虑一个平衡点,同时确保发酵充分。这里要注意的是,限制硫的变量恰好会增加酯和高级醇的生成,因为生物质在这些条件下会增加(Wurzbacher等人,2005)。SO₂ 产生的一个关键因素是酵母的代数,因为随着酵母健康状况的下降,SO₂ 的产生在连续接种的过程中往往会增加。接种率和充氧量较低也会增加SO₂ 的产生,原因相同。
主发酵结束倒罐后,SO₂或H₂S等化合物会残留在酒液中,但去除它们的方法有限。温度升高和氧气进入会加速硫化合物的分解,但这两个因素不利于啤酒的长期稳定性。在低温和低氧条件下冷储啤酒时,硫化物会以非常缓慢和线性的过程分解。要使硫化物风味降低到阈值以下,可能需要数月时间(Dvořák等人,2008年,第145-146页)。
高活性酵母的发酵会产生极低浓度的二氧化硫。在理想生长条件下新鲜繁殖的酵母细胞全部进入指数增长阶段,即同化酵母(assimilated yeast),这种情况表现最为明显。从理论上讲,同化酵母是啤酒厂中最健康的酵母。为了在成品拉格啤酒中达到理想的发酵速度和足够的二氧化硫含量,建议将同化酵母与回收的酵母混合后接种(Annemüller、Manger和Lietz,2011年,200)。在参观Schönramer时,酿酒师Eric Toft向我们介绍了将同化酵母与回收酵母混合接种的情况,原因正是如此。然而,以这种方式接种酵母需要投入大量时间和精力。
对于许多小型酿酒厂来说,将同化酵母与回收酵母混合可能会遇到问题。物流方面也很有挑战性,因为同化拉格啤酒酵母需要持续供应。如果需要稳定的二氧化硫含量,一个更简单的解决方案是将使用同化酵母的啤酒批次与使用非同化酵母的啤酒批次混合。同化酵母也可以用于不考虑二氧化硫含量的酒款。在杰克·艾比(Jack’s Abby),我们全年酿造的酒款Radler并不需要考虑硫的问题,因此我们打算在这些批次中使用同化酵母。
充氧量对SO₂的产生有显著影响。一般来说,充氧量越少,SO₂的产生越多;充氧量越多,SO₂的产生越少。在单批次发酵时,这个变量很容易控制。当来自糖化车间的许多批次麦芽汁在发酵前混合在一起时,充氧就变得复杂了。同样,需要考虑酵母健康和SO₂产生之间的平衡。对所有批次进行充氧会导致SO₂含量过低,而仅对第一批次进行通气会导致SO₂含量过高。一种折衷方案是,对第一和第二批次进行50%的充氧,而对第三和第四批次不进行充氧(Back等人,2020年,141)。
另一种以更一致的方式控制硫特性的可能方案是,用低硫酵母菌株进行主发酵,然后用高硫酵母菌株进行二次发酵。在与马蒂亚斯·胡茨勒的交谈中,他指出,有一种酵母特别适合用这种方法进行二次发酵,那就是多特蒙德的萨兹型“dusty”酵母(TUM 66/70)。
在风味方面,许多美国酿酒师赞同德国酿酒师的看法,认为少量二氧化硫可以带来清爽口感。新罕布什尔州利特尔顿市Schilling啤酒公司的酿酒师John Lenzini就是其中一员,他认为适量的二氧化硫对啤酒的作用与苦花相似。与啤酒花的苦味一样,二氧化硫过多也会产生反效果;适量二氧化硫是多种风味平衡的拉格啤酒风格的天然组成部分。
慕尼黑奥古斯丁啤酒厂(Augustiner-Bräu)的清亮拉格(Helles)是刻意保留高硫含量的最知名啤酒案例。关于这种风味风格的来源存在许多争议,关于啤酒厂如何能够始终高度一致地酿造这种啤酒,主要有两种说法。第一种说法认为,啤酒厂使用的酵母与34/70菌株在基因上相似,但发生突变后,酵母会产生更多的二氧化硫。第二种说法是,啤酒厂使用中性酵母菌株进行主发酵,而使用另一种高硫菌株进行二次发酵。无论如何,硫是这种美味啤酒风味的关键成分。