こんにちはーCoffee Fermentation三神です。
最近エチオピアのロットでも嫌気発酵物が日本に流通してきており、全世界的に取り組んでいるところが増えてきましたね！！なんとイエメンまでやってるとは思いませんでした(笑)。
今日は皆さんも何となく知っているけど、ようわからん嫌気発酵物を深堀していきたいと思いますー(∩´∀｀)∩。
・・・・今回は発酵と細菌と調べるフィールドがかなり広かったので、論文などもサイトでチラ見しながらWikipediaで一通りさらってきました（ちょうどよくまとまっているので）。
(参考）
Anaerobic/Carbonic Maceration
https://en.wikipedia.org/wiki/Carbonic_maceration
Yeast in winemaking
https://en.wikipedia.org/wiki/Yeast_in_winemaking
Malolactic fermentation
https://en.wikipedia.org/wiki/Malolactic_fermentation
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いやー・・・・また苦手なBiology関係がてんこもりですなぁ・・・・（涙）。
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コーヒーでの嫌気性発酵には密閉タンクで行われるAnaerobic（嫌気発酵）、炭素を充填して密閉するCarbonic Maceration（カーボニック・マセレーション）、イーストを添加するYeast Fermentation（イースト・ファーメンテーション）、乳酸菌を添加するLactic Fermentation（ラクティック・ファーメンテーション）、などがあります。
AanerobicとCarbonic Macerationにおいては酵素（タンパク質）がタンパク質、炭水化物、脂質などを”分解”する工程が”発酵”の前に行われます。これによりラズベリーやバナナ、赤ワインビネガーのようなフレーバーが発生するのではないかと考えられています。
イースト発酵のスターターにはシャンパンやシードル酵母（Champagne Yeast、Cider Yeast）を添加しているものもありますがこれは上記のYeast Fermetaionに含まれますね。東南アジアのロットで見かけたような気がしますが、なんと日本の大手飲料メーカーでもやっていました！！
Suntoryの研究開発
https://www.suntory.co.jp/company/research/flavour/coffee.html
いやー知らんかった(;・∀・)。
酸素（O2）を使用する発酵は腐敗や品質劣化に繋がるものもあるので、最近の特殊発酵は大体嫌気性になりますね。
それぞれで媒介する微生物が異なるので、ちょっと詳しく見てみたいと思います。
嫌気発酵は以下の二つに大きく分かれます。
- Yeast Fermentation（イースト/酵母発酵＝アルコール発酵＝アルコール生成）
- Lactic Fermentation（乳酸菌発酵＝乳酸生成）
共に微生物を添加するのですが、実はこの①と②・・・・発酵を担当するのが全く違う生物になります。
以前コーヒーの病気の記事をブログで上げましたが、微生物は以下の3つのカテゴリーに分かれます。
Coffeeの病気を取り上げてみる。の巻
【微生物の種類】
- 真菌＝Fungus
- 細菌＝Bacteria
- ウイルス＝Virus（DNA/RNA半生命体）
Yeastは酵母菌で真菌にあたるので①です。
Lacticは乳酸菌で細菌にあたるので②です。
同じ“発酵”という言葉を使っていますが、活動する微生物が結構異なるのですね。
これらの嫌気発酵は特にコロンビアで発達が著しく、実際にワインのアドバイザーを招聘してプロセスを開発しているところが増えています。またルワンダでもワイン技術者のコンサルを導入して発酵を研究しています。
実際の発酵プロセスにあたっては・・・・
- 水洗式⇒ 発酵槽に微生物を添加、又は密閉タンクでチェリーに添加し嫌気発酵後に水洗
- ハニー⇒ グレインプロ等の穀物バックや密閉タンクに微生物を添加
- ナチュラル⇒ 密閉タンクに微生物を添加
これらのケースが多いかと思います。通常の水洗式は密閉されていないので水槽内に漬かっている部分だけ嫌気性になっています。ハニーやナチュラルで穀物バックを使用するケースがありますが、基本的に気密性が甘いので大体失敗に終わることが多いです。きちんとやる場合にはバルブ付きや、最低でも水が漏れないような密閉タンクが必要です。
それでは、それぞれのひな型になっているワインの発酵をまず詳しく見ていきたいと思いまーす。
わくわく!(^^)!
＊今回微生物と化学物質を英語読みで表記してあります。ラテン語ぽく発音する場合はローマ字読みしてくださーいm(_ _)m
ワインのアルコール発酵：Yeast Fermentation（真菌＝Fungi）
最も代表的な酵母はSaccharomyces（サッカロマイシース）属のSaccharomyces Cerevisiae（サッカロマイシース・セレビシー）という真菌で“出芽酵母”ともいいます。ブドウの果皮に生息していて、パンやビール醸造でも使用されています。いわゆるイースト（Yeast）ってやつですね。ラテン語読みだとサッカロミケス・ケレウィシアエって発音になるみたい？です。
これ以外にもブドウの果皮にはその他の野生酵母であるKloeckera（クロイケラ）属やCandida（カンジダ）属がなどの菌が生息しています。ですが、数々の利点（トラブルが少なくてきちんと発酵する等）からこのSaccharomyces Cerevisieが選好されています。
Saccharomycesは“属名” Cerevisieは“種名”なので、この種の下には膨大な数の株（Strain）の分類が存在しています。Coffea Arabica（コフィア属アラビカ種）と同様に、アラビカ種の区分にはBourbon種やPacamara種、Geisha種、SL種等の膨大な数の品種が連なっていますが、これらの栽培種が異なれば味わいも当然異なってきます。同じようにCerevisia種の区分でも株が異なれば発酵後に得られる風味も異なってくるのです。面白いですね！
アルコール濃度が5%に達するまではその他の野生酵母（大体混在して発酵が行われる）が活動するのですが、これを超えると次第に活動が弱くなり、Saccharomyces Cerevisieが優位になってきます。
発酵動向が予測可能で活発な発酵能力を持ち、比較的高レベルのアルコールと二酸化硫黄（SO2＝酸化防止剤）の耐性を保有。そして通常のワインのpH 2.8〜4で繁殖可能であることから、基本的にアルコール発酵はこのSaccharomyces Cerevisiaeか又は亜種を使用して行います。なおこれ以外の酵母や変な株があまり多く混入してしまうと腐敗や汚染が発生するので、ここら辺の管理は醸造者の考え方や管理で株の種類の分配が決まってくるんでしょうね。
シャンパンやスパークリングワインでは、フランスのシャンパン地方の町から名づけられたÉpernay（エペルネー）という名の酵母＝Saccharomyces Bayanus（サッカロマイシース・ベイアナス）があって、これはアメリカのUCデイビス大学では UC-Davis strain 505という品番が降られています。なおこの酵母はリンゴの発酵酒であるCider（シードル）でもSaccharomyces Cerevisie以外で使用されることがあります。
コーヒーの酵母発酵
コーヒーの場合はブラジルのラブラス大学で水洗発酵時にイースト（酵母）添加することが推奨されましたね。でもあんまりブラジルのロットでイースト発酵は見ないなぁ・・・・。ルワンダやブルンジでも水槽にイーストを添加しているCWSがあるのですが、これは他雑菌の繁殖を抑え、発酵を均一化させる目的で添加されています。泡が表面を覆うので一見ビールなどの醸造風景にも似ています。
イーストはやはりパン生地のような香りがあるのですが、コーヒーに定着することはあまりなく、フレーバーを付与する目的ではそれほど使用されていないですね。
ナチュラル場合は密閉タンクでの嫌気発酵時に添加しますが、こちらもイースト特有のフレーバーはあんまりつかないと思います。
シャンパン酵母/シードル酵母の場合も同じようにウオッシュドの場合は発酵槽に添加、ナチュラルの場合は密閉タンクで嫌気発酵時に添加になりますね。
ワインの乳酸菌発酵：Lactic Acid Bacteria Fermentation（細菌＝Bacteria）
ワインの乳酸菌発酵はMalolactic Fermentation（マロラクティック・ファーメンテーション）と言われ、乳酸菌がリンゴ酸を取り込んで乳酸生成します。ちょっと長いので下記が用語ですー。
MLF＝Malolactic Fermentation=マロラクティック・ファーメンテーション（リンゴ酸乳酸化発酵）
LAB＝Lactic Acid Bacteria＝ラクト・アシッド・バクテリア（乳酸菌）
原則ほとんどの赤ワインにはMLFが行われているので、意外と身近な発酵だったりします。
MLFはLAB（乳酸菌）がリンゴ酸（L-malic Acid：Ｌリンゴ酸）を取り込んで、乳酸を生成するのですが、この時の発酵形式がホモ型とヘテロ型の2種に分かれます。嫌気性のため、活動に酸素を必要としないのですが、アミノ酸、ビタミン、ミネラルなどの栄養が必要になります。
【発酵形式】
- ホモ型
- グルコース（ブドウ糖）を消費して乳酸を生成（90%）
- ヘテロ型
- グルコースを消費して乳酸、二酸化炭素、アルコール、酢酸塩を生成
ワインではヘテロ型のOenococcus Oeni（オイノコッカス・オイニ/オエノコッカス・オエニ）が低PH耐性とアルコール耐性を持ち、欠陥臭の発生がリスク低いので、主に使用されています。アルコール発酵中にも増殖可能（通常の細菌類はアルコール濃度が上がって死滅する）ですが、上記のアルコール発酵酵母（イースト：Yeast）との栄養素の取り合いになるため、個体数の増加はアルコール発酵完了から数週間後になります。
MLFは上記の通り栄養素をイースト/酵母と取り合ってしまうので、通常はアルコール発酵（Yeast Fermentation）の後に行われます。
またMLF中は乳酸菌が他の雑菌類と競合する栄養素を率先して消費していくので微生物環境が安定し、品質が安定しやすくなります（乳酸菌は他雑菌に対して強く優位に働く＝腐敗しづらい）
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ちなみに乳酸菌の混入経路としては以下の物があります。
【乳酸菌様御一行の混入経路】
- ブドウの表面に付着していたものがプレス等を通してジュースに混入
- 醸造器材、木樽、タンク、ホースなどに付着し、生存していたものがそれらの器材の使用を通して混入
- 人為的な接種（Inoculation）
自然混入だと時間がかかって、また場合によっては乳酸菌が含まれないため、人工的に添加することがあります。
マロラクティック発酵はリンゴ酸（青リンゴのような酸味を持つ）を消費して、バターの風味やまろやかな質感を生むのですが、あまりやりすぎると酸のストラクチャーが強いリンゴ酸を大量に消費してしまうので、背骨がなく、ぼやけた、腰砕けのテイストバランスになるリスクがあります（ふにゃふにゃ）。
なお意図的でない乳酸発酵の場合は乳酸菌の事故混入となります（コンタミネーション＝汚染）。
よってフレッシュなテイスト（ステンレスタンク等の発酵）を表現したい場合にはMLFを回避する事が重要になってきます（ボジョレーの一部の赤ワインやフレッシュな白ワイン＝リースリング、ソービニオンブラン等では通常行わない）。
白ワインでは樽発酵のブルゴーニュ地方のムルソー村が代表的ですね。しばしばNutty（ナッティー）でButtery（バタリー）な味わいと言われまして、これがこの村の代表的な特徴になっています。
乳酸菌はLactic Acid（乳酸）、Diacetyl（ダイアセチル/ジアセチル）、Acetic Acid（アセティック・アシッド/酢酸）、Acetoin（アセトイン）の他様々なEsters（エスター/エステル）類を生成しますが。この内DiacetylとAcetoinはバターやバタースコッチ、ヘーゼルナッツのようなフレーバーを持ちます。なので、バタリーでリッチなテイストになる訳ですな！！
またすでに述べたように原則全ての赤ワインでMLF発酵が行われています。なので赤ワインのボディーは白ワインに比べてリッチになります。
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それでは、お次に乳酸菌の種類のご紹介です。
【MLFに使用される乳酸菌（乳酸菌）の種類】
Oenococcus属（オイノコッカス＝ヘテロ型発酵株）
Rod-shape＝棒状細菌でグラム陽性のOenococcus Oeni（オイノコッカス・オイニ）がMLFに主に用いられます。若干好気性で酸素呼吸を行うのですが、主要な活動エネルギーは発酵過程で得ています。グルコースを消費して、Ｄ-lacitc acid（Ｄ乳酸菌）と二酸化炭素をそれぞれほぼ同量の酢酸とアルコールを生成します。
＊グラム陽性：グラム染色で青色に染まり、外膜を持たない細胞・・・（もうわけわからん(/o＼)）
- MLFとアルコール発酵が同時に行われるのでワイン用アルコール発酵酵母であるSaccharomyces Cerevisiae（サッカロマイシース・セレビシー）と互換性がある
- 外来細菌に対して優位に働くのでMLFに必要な栄養素を確保することができる
- 低pHや発酵後半のアルコール濃度レベルに耐えることができる
- 35-55ppmのSO2（二酸化硫黄/亜硫酸塩＝酸化防止剤として添加される）環境下でも耐えることができる
- アミン（頭痛や悪酔いの原因）の発生が少ない
Lactobacillus属（ラクトバシラス＝ヘテロ及びホモ型発酵株）
ワイン用に使用できるものはカタラーゼを持たない、グラム陽性か微好気性の特徴を持つものに限られます。ワイン用に適さないものが多く、L. brevis, L. buchneri, L. casei, L. curvatus, L. delbrueckii subsp. lactis, L. diolivorans, L. fermentum, L. fructivorans, L. hilgardii, L. jensenii, L. kunkeei, L. leichmannii, L. nagelii, L. paracasei, L. plantarum, L. yamanashiensis（・・・・多い(/o＼)）等はワイン発酵過程への混入やブドウの実への接触を阻止する必要があります。
- 強い酸や、異臭、タンパク質、ガス、澱（ポリフェノール、酒石、死んだ酵母、タンニンなどが混ざったもの）を多く生成するためワインづくりでは忌避される
- 必要以上に乳酸を生成してしまうため、ワインのフレーバーやテイストを著しく阻害してしまう
Pediococcus属（ペディオコッカス＝ホモ型発酵株）
ワイン用に適さないテトラ形状でグラム陽性又は微好気性の特徴を持つ乳酸菌。P. inopinatus, P. pentosaceus, P. parvulus, and P. damnosusの4種の混入を防ぐ必要がありますが、P. parvulus（パーバラス？種）とP. damnosus（ダムノサス種）はワインのMust（マスト：もろみ/果醪）内でよくみられる乳酸菌でもあるよようです。
- グルコースを代謝してL/D Lactate（L/D乳酸菌）の両方を生成する
- 高レベルのDiacetyl（ダイアセチル）とアミンを生成するためワインづくりでは忌避される
- P. parvulusはMLFを行わない（リンゴ酸を消費しない）が、異臭の発生を防ぐためには混入を阻止することが推奨されている
MLF最も理想的な株はやはりOenococcus Oeniで、農場内に存在するものの天然の生育量は少ないようです。ダメージや汚染を受けた実からは多様な細菌叢が生まれてしまうため、基本的に乳酸菌は清潔できれいな果実に存在することが多くなります。Oenococcus Oeniは他の乳酸菌、細菌などが混じった状態で外環境（オーク樽、ホース、ポンプ、製造ライン等）からMust（もろみ）に混入するのですが。こうした中ではその他の乳酸菌や他細菌と栄養素の取り合いとなってしまいます。MLFを行わないフレッシュな白ワインの醸造には反対にこういった乳酸菌の混入を防ぐ必要があり、製造ラインの衛生管理の徹底が求められます。
なおMLFはアルコール発酵が終わってから行う事が一般的ですが、アルコール発酵と同時に行う事も可能です。
MLFをアルコール発酵（Yest Fermentation）中に行う場合の条件
- ブドウやそのMust（もろみ）がより多くの潜在的な栄養素を有している事（乳酸菌が栄養素の獲得にあたってアルコール発酵酵母と競合するためOenococcus oeni Vs. Saccharomyces cerevisiae）
- 乳酸菌を阻害する可能性のある二酸化硫黄（SO2）とエタノールの濃度レベルを下げる
- 乳酸菌の成長とMLFの早期完了を促進するためにより高い発酵温度（マロラクティック発酵の最適温度は20〜37℃らしい）を維持する。15℃未満の温度ではプロセスが大幅に抑制される。（発酵後の冬の時期に貯蔵されたワインは、セラーの温度が低いため、マロラクティック発酵が非常に長くなることがよくある）
＊MLF発酵の早期完了は、ワインメーカーが酸化や腐敗微生物（アセトバクターなど）からワインの品質を保護するために、SO2を早期に添加できることを意味します。SO2はMLFを阻害する可能性があるため、アルコール発酵が終わった後で乳酸菌の接種をする場合は、セラーの温度がMLFを促進するために十分に暖まる春先までSO2の添加を遅らせる必要があります（その場合は品質劣化のリスクが高くなる）
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ということで一通りワインにおいてのアルコール発酵と乳酸菌発酵をさらったので、コーヒーやそれ以外の場合を見てみたいと思いますー。
コーヒーやヨーグルト、その他発酵食品の乳酸菌発酵
乳酸菌発酵だと、コロンビアのLa Palma y El Tucan（ラ・パルマ・イ・エル・トゥカン）のLegendary Series（レジェンダリー・シリーズ）なんかが有名ですかね(・ω・)ノ？ほかにもホンジュラスのロットでカップしたことがあります。
＊ちなみにニカラグアのPerla Negraプロセス（ペルラ・ネグラ）は乳酸菌ではなく、カンジダ等のカビ（真菌）を使用してチーズ的な発酵を行っています。
【La Palma y El Tucan：Bio Innovationの場合】
嫌気発酵を100時間行い、その際に農園周辺の植生から得られた細菌叢（Micro-organisms：微生物群）を添加して乳酸菌発酵させています。La Palma y El Tucanでは木炭に細菌叢を浸漬させて、チェリーと共に嫌気発酵に入りますが、こうした木炭内の細菌叢には数種類の乳酸菌が含まれているのでしょうね。ブルガリアの伝統的なヨーグルトは草葉等の植物に滴る朝露に含まれる乳酸菌を朝に採取して乳に添加して作りますが、La Palma y El Tucanの乳酸菌発酵もこれに似ていますね！！
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朝露を入れるなんて、なんかロマンチックだね( *´艸｀)！！
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なおヨーグルトの場合、以下の属の菌が代表的だそうですー。
（参考）雪印メグミルク
https://www.meg-snow.com/fun/academy/yogurt/farmentation/
LAB（乳酸菌）の部
- Streptococcus（ストレプトコッカス：レンサ球菌）
- グラム陽性菌
- ホモ型
- ブルガリアヨーグルトに使われる。Smoothな質感を生む
- Pediococcus（ペディオコッカス：球菌）
- グラム陽性菌
- ホモ型
- チーズやザワークラウトにも使われる。ビールを汚染する腐敗菌でもあるが一部のビール醸造では特徴ある風味を付与するために使用される。Diacetyl（ダイアセチル）を生成するためバタースコッチのような風味を持つ
- Leuconostoc（リュ―コノストック：球菌）グラム陽性菌、
- ザワークラウト、ケフィア、Kombucha（日本の昆布茶じゃなくて、中国/ロシアのお茶の発酵飲料だって、発泡でシュワシュワ？するのもあるらしい・・・？）にも使われる
- Lactobacillus（ラクトバシラス：桿菌）
- グラム陽性菌
- ホモ型の株とヘテロ型の株がある
- ブルガリアヨーグルト、チーズ、ザワークラウト、ピクルス、ビール、サイダー、キムチ、ココア、ケフィア、サワードウなどにスターターとして使用される。塩分に耐性があるので漬物にも良し(*’▽’)！！ビール腐敗菌でもあるが、ベルギーやアメリカの一部のビールでは使用されることもある
Bifidobacterium（ビフィズス菌）の部
- Bifidobacterium（ビフィドバクテリアム：偏性嫌気桿菌）
- グラム陽性菌
- ヘテロ型
- いわゆるビフィズス菌で、正確には乳酸菌とは別の細菌（広義の意味で乳酸菌に含まれる）。ヨーグルトや発酵乳など。腸内環境や花粉症に良く効く(=ﾟωﾟ)ﾉ！！
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こうしてみるといろんな発酵食品に入っているので、そこらへんにいっぱいいるんですね。乳酸菌・・・・。日本酒だと蔵に神様（酵母や菌）が住んでいて、そのおかげで発酵が行われると言われたりしますが、酵母を神様と表現するのは日本人らしいですね（ほっこり♡）。
色んな所に酵母や乳酸菌は住んでいるので、とりあえずそこら辺の葉っぱについた水滴を入れてみたら何かしら乳酸菌発酵しそうですね(笑)。自宅でも白菜の漬物とか、乳酸菌をわざわざ添加しなくても作れますもんね・・・・。
うちも死んだじいちゃまがよく冬に白菜の塩漬けをつくってくれて、死んだばあちゃまは初夏にラッキョウを塩漬けしてました。程よく酸味があっておいしかったなぁ・・・・（ナツカシイ・・・・(●´ω｀●)）。
こうして考えると、イースト/酵母（真菌）や乳酸菌（細菌）の植生や叢はその地域で独自性が出るので、コーヒーの嫌気発酵やアルコール発酵もその土地のテロワールを醸しているという風に見ることができるかもしれませんね。・・・・もちろん全然別の発酵株を輸入して培養して添加したらテロワールの意味ないですけどね(;・∀・)
そういえばコロンビアの嫌気発酵でMossto（モスト）と言うのが出てきましたが、これはワインでいう果醪＝Must（マスト：もろみ）のことだったんですね。微妙にスペルが違うからわからんかったわい・・・。
嫌気発酵は特に酵母発酵（Yeast Fermentation）や乳酸菌発酵（Lactic Fermentation）をうたってなくても周辺に存在するイーストや乳酸菌などが混入してくるので、自動的に何かしらのアルコール発酵と乳酸菌発酵が行われている可能性がありますね。
なんだかよくわかんない名前の生産処理達
まあ、La Palma y El TucanやEl Santuario（El Paraisoも？？みんなコロンビアだね(笑)）みたいに人為的に細菌叢を培養して添加すると、より狙った発酵（Yeast or Lactic）を行うことができるのでしょうけどー。
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ふう・・・・こんなところかな？？？
いやー発酵は奥が深いねぇ・・・・・。
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乾いた心に愛のひとしずく！！！
貴方の言葉は甘露な朝露となって、私に活力を与えてくれるのだ・・・・・
Innovation Love！！！！！！！！！
腐敗なんてしない！！きっと私は生まれ変わるわん！！！！！！！！
・・・・・・
(*‘∀‘)ｷﾗｰﾝ