清酒中的4-乙烯基愈創木酚（4-VG）

前幾天被隨機考試喝到了一款有些煙燻感的酒款，這樣的風味非常有機會來自4-VG，實際上各個朋友對於這樣的風味評價不一，但是4-VG在標準的感官評鑑上確實是缺失項目，而在許多酒類中我們也能找到這樣的風味，雖然過去讀書會曾經學習過，但一下子職業病發作，想跟大家一起分享這個神秘的風味分子。

 

什麼是酚類物質？

酚類物質（Phenolic compounds）是一類分子結構中含有至少一個酚基團（-OH 直接連接於芳香環上的化合物）。

在清酒的酚類化合物中，常見的有以下幾種香氣類型：

  • 表現為煙燻味或辛香料味的「4-乙烯基酚」（4VP）和「4-乙烯基愈創木酚」（4VG）。
  • 表現為藥品味或皮革味的「4-乙基酚」（4EP）和「4-乙基愈創木酚」（4EG）。

雖然這些化合物在結構上相似，但其香氣特徵略有不同。

以今天想要討論的4VG來說，在清酒中低濃度帶有香辛料或穀物氣味。在高濃度則為煙燻味的主要成因，並常伴隨藥品味。

 

雖然這些化合物在結構上相似，但其香氣特徵略有不同。圖片來源：日本酒初心者的不專業筆記

 

 

為什麼在清酒中4-VG被視為不好的物質？

這兩天品嘗到帶有 4-VG 特徵的清酒，引發了對其風味來源的探討。雖然 4-VG 的氣味是否令人愉悅因人而異，但在專業評價中，理解其風味成因至關重要。

清酒中的 4-VG 和愈創木酚是由米細胞壁中的阿魏酸（FA）轉化而來，而這一轉化過程的主導者並非清酒酵母，而是麴中的微生物，如枯草桿菌屬、葡萄球菌屬細菌，以及非清酒酵母（如假絲酵母屬、皮克酵母屬）。因此，這些與清酒釀造無直接關聯的微生物污染，是造成 4-VG 生成的主要因素。

相比之下，在葡萄酒、威士忌和啤酒中，4-VG 的生成多由酵母或乳酸菌通過脫羧作用將原料中的阿魏酸轉化而來。此外，在燒酎及啤酒的高溫製程中，也有非微生物作用產生 4-VG 的報告。然而，清酒製程中並無類似燒酎或啤酒那樣的高溫加熱步驟，因此加熱因素在清酒中不被認為是可能的來源。

 

針對清酒中 4-VG 的生成機制，從微生物學與化學的視角分析得出結論：清酒中的 4-VG 可能來自製程中引入的微生物。

由於清酒製造多在開放環境中進行，且除了蒸米階段外缺乏殺菌程序，特別是在麴製造階段，麴室因需大量人員操作而成為微生物繁殖的溫床。研究顯示，麴中常見包括枯草桿菌屬、假單胞菌屬及微球菌屬等多種微生物，且先前研究已證實麴存在一定程度的細菌污染。這些微生物可能在清酒製造過程中被帶入，並參與了 4-VG 的生成。

實驗結果進一步支持了上述推論，確認麴中微生物是清酒中 4-VG 生成的主要來源之一，這也為理解清酒風味特徵提供了重要的科學依據。

 

FA 濃度越高，4-VG 濃度也越高。圖片來源：日本酒初心者的不專業筆記

 

而過去為了研究清酒中 4-乙烯基愈創木酚（4-VG）及阿魏酸（FA）的濃度情況，研究人員選用了84款未經炭處理的出品大吟釀酒（平成24BY），進行了調查分析結果如下：

  • FA 濃度：範圍約為 3 ～ 11 ppm。
  • 4-VG 濃度：範圍約為 26 ～ 130 ppb。

這些結果顯示，不同樣品中 4-VG 濃度有明顯差異。

此外，有 62 款樣品的 4-VG 濃度超過了感官辨別閾值 52 ppb。然而，在感官評估中，僅有 3 款樣品的 4-VG 濃度超過 100 ppb，並被明確指出具有 4-VG 的典型氣味（如煙燻味）。其餘 59 款樣品則因其他香氣的影響，只有敏感的評審員才能辨識出 4-VG 的存在。

進一步分析顯示，FA 和 4-VG 的濃度之間存在一定的相關性。FA 濃度越高，4-VG 濃度也越高。也就是說米種的成分也會影響4-VG的生成，並且並不是所有的4-VG氣味都很容易被察覺。

 

4-VG在其他酒類中的角色

如同前面提到的，4-VG在清酒中被視為負面風味最主要來自於清酒酵母本身並不產生這項物質，因此大量的4-VG產生可以被視成釀造上的瑕疵。但也由於4-VG的生成與釀造息息相關，因此不同的酒款間4-VG的感官平價有著極大的差異。

 

葡萄酒

在葡萄酒中，這些酚類化合物通常被視為缺陷香氣。例如：

  • 白葡萄酒：高含量的 4VP 類化合物被稱為「酚味」或「藥品味」，為負面特徵。
  • 紅葡萄酒：4EP 類化合物則會帶來類似皮革的氣味，亦為負面評價。

 

啤酒

然而，特定酒類則將酚類香氣作為特徵風味，例如：

  • 德國小麥啤酒（Weizen）：此類啤酒由超過 50% 的小麥麥芽製成，使用專用的「Weizen 酵母」生成 4VG，形成其獨特的煙燻香氣。
  • 比利時蘭比克啤酒（Lambic）：此酒在自然發酵過程中，由 Brettanomyces 屬酵母生成 4EP 類化合物，構成其經典的特徵香氣。

 

泡盛

而沖繩的泡盛在酚類香氣的生成上更加複雜。原料米中的阿魏酸可在微生物作用或蒸餾加熱過程中轉化為 4VG，進一步轉移到酒液中。雖然 4VG 本身的煙燻味被視為缺點，但隨著貯藏時間的延長，4VG 會逐漸轉化為帶有香草香氣的香草醛（Vanillin），成為泡盛古酒（陳年酒）的特徵香氣之一，並受到消費者的喜愛。

 

酵母的影響

以清酒來說4-VG主要生成在製麴的過程，但針對其他酒類，釀造用酵母是經長期選拔而得的適合各類酒品的微生物，不同酵母對酚類化合物的生成能力也存在顯著差異。研究顯示：

  • 具有 4VG 生成能力的酵母：多數葡萄酒酵母、Weizen 啤酒酵母。
  • 不具 4VG 生成能力的酵母：清酒酵母、燒酎酵母、部分葡萄酒酵母，以及上層與下層發酵啤酒酵母。

進一步分析發現，與 4VG 生成相關的基因（PAD1 和 FDC1）在清酒酵母、燒酎酵母及部分啤酒酵母中發生了單核苷酸置換（SNP），導致其失去了 4VG 的生成能力。這些酵母正是為避免產生負面酚味而經過人工選育的結果。

 

酚類香氣的抑制或改變

紅葡萄酒中的防控

貯藏過程中，由 Brettanomyces 屬酵母生成的 4EP 可被視為缺陷香氣。研究發現，提升葡萄酒中的遊離亞硫酸濃度並嚴格控制 pH 可有效抑制該酵母的增殖。

 

清酒與泡盛中的對策

  • 清酒：避免 Bacillus 屬、Staphylococcus 屬等細菌污染麴，有助於抑制 4VP 的生成。
  • 泡盛：沖繩的研究團隊已從自然環境中篩選出野生酵母，可將 4VG 含量提高約 10 倍，作為香草醛的前驅物，進一步創造出風味豐富的商品化泡盛。

而在清酒釀造過程中， 4-VG被認為是由污染微生物產生的不良風味物質，必須嚴格防止其形成。因此，清酒生產中會採取多項措施來確保製麴環境的潔淨與穩定。麴室作為關鍵的製麴場所，特別容易受污染微生物影響，因此必須徹底清潔地板，並定期使用適當的消毒劑消毒，同時限制外部污染源進入，例如工作人員進入麴室前需更衣、更鞋並進行消毒。

如果採取上述基本措施後仍無法消除異味，還可以透過在切種後的麴米表面噴灑100倍稀釋乳酸溶液，有效抑制非麴霉相關微生物的生長。

此外，建議根據環境條件適時調整消毒頻率，安裝空氣過濾設備以阻隔外部污染，並定期檢測微生物狀況，以提前發現並處理污染源。這些措施的綜合應用，不僅能有效防止4-VG的生成，還能維持清酒製麴的純淨環境，確保酒質穩定性與風味的純粹。

 

參考資料：

  1. 金桶光起, 清酒中の 4-ビニルグアイアコール生成要因. 2014.
  2. 向井伸彦, 酒類の香りの評価の複雑さと特徴を生かす工夫 (バイオミディア). 生物工学会誌: Seibutsu-kogaku Kaishi 2015, 93 (12), 758.

 

原文出自 日本酒初心者的不專業筆記 #清酒的科學

核稿編輯：郭宜蓁