Революционное открытие для производства пива 27.03.2018

Для многих любителей пива горький вкус и отличительный хмельной аромат являются важнейшими атрибутами любимого напитка. Но хмель обходится очень дорого, его производство ежегодно только в Соединенных Штатах потребляет 100 миллиардов литров воды.

Чтобы обойти эти проблемы, ученые выяснили, как заварить "хмельное" пиво без использования... хмеля.

Биоинженеры создали генетически модифицированные дрожжи, которые синтезируют ароматические компоненты хмеля - терпеновые спирты гераниол и линалоол. В процессе приготовления пива с этими дрожжами хмель можно не добавлять, что значительно удешевляет и упрощает процесс производства. Двойное слепое тестирование экспериментальной партии напитка показало, что такое пиво обладает даже более выраженным вкусом и ароматом, чем американский эль, приготовленный традиционным способом.

Хмель придает пиву характерную горечь и аромат. Чтобы добиться нужного вкуса, хмель добавляют в сусло в процессе варки, а для придания аромата - на более поздних стадиях приготовления напитка; эту процедуру называют охмелением пива. Существует множество сортов хмеля, которые отличаются концентрацией ароматических компонентов. Однако даже в пределах одного сорта возможен разброс в содержании эфирных масел, и это одна из причин, почему характеристики пива бывает сложно стандартизировать.

Ароматическая фракция хмеля содержит множество компонентов, однако исследователи установили, что основной вклад в охмеление пива, по крайней мере, для сортов, популярных среди американских пивоваров, вносят две молекулы из класса терпенов - гераниол и линалоол. Эти вещества образуются из одного предшественника с участием двух разных ферментов-синтаз.

Биоинженеры из университета Калифорнии и института биоэнергетики в Эмеривилле (США) в сотрудничестве с калифорнийской пивоваренной компанией Lagunitas разработали технологию, позволяющую охмелять пиво без использования хмеля. Для этого в геном промышленного штамма дрожжей, используемого в пивоварении, встроили гены ферментов синтеза гераниола и линалоола. Кроме того, исследователи научились регулировать экспрессию этих генов, чтобы направленно изменять вкусовые качества пива.

Так как ферменты, участвующие в синтезе этих терпенов, непосредственно в хмеле до сих пор не идентифицированы, ученые проверили несколько генов синтаз линалоола и гераниола из других ароматных растений. Оказалось, что достаточный уровень активности в клетках дрожжей для двух этих веществ проявляет укороченная версия фермента из мяты и полноразмерный фермент из базилика. Для того, чтобы обеспечить синтез предшественника терпенов, биоинженерам пришлось также сверхэкспрессировать несколько собственных ферментов дрожжей. Для интеграции генетических кассет в ДНК дрожжей исследователи использовали систему CRISPR-Cas9.

Чтобы протестировать новую технологию на деле, авторы работы приготовили с каждым из штаммов небольшую опытную партию пива без использования хмеля. Для приготовления контрольных "традиционных" партий использовали хмель сорта Каскад с пяти разных американских ферм. Сравнение пива показало, что использование хмеля из разных мест приводит к разбросу в концентрациях терпенов, и, следовательно, к вариациям вкуса напитка. В то же время использование модифицированных дрожжей давало более стабильный результат.

В финальном эксперименте исследователи приготовили американский эль по классическому рецепту с использованием технологии "сухого охмеления", когда хмель добавляют в пиво уже на стадии брожения, либо с генетически модифицированными дрожжами. Дегустаторы в двойном слепом тестировании не заметили значимой разницы между наличием или отсутствием "сухого охмеления", однако опытное пиво, приготовленное с модифицированными дрожжами, явно отличалось хмельным ароматом.