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【科技前沿】产啤酒花香的酵母:如何不使用酒花酿造啤酒

发布日期:2018-10-20 09:47:26 浏览次数:828    
        啤酒花是一类大麻科葎草属蛇麻类作物,《本草纲目》称其为蛇麻花。啤酒花被誉为“啤酒的灵魂”,成为啤酒酿造不可缺少的原料之一,他是啤酒独特的愉快苦味及香味的主要来源,同时具有澄清麦芽汁及延长保存的作用。酒花始用于德国,1079年,德国人最早在酿制啤酒时添加了酒花,从而使啤酒具有了清爽的苦味和芬芳的香味。


图1 利用酵母产“酒花”香气

        优质的酒花深深影响着啤酒的风味与口感,但受到有限的产地与品种限制,优质啤酒花的价格非常昂贵,是啤酒厂最昂贵的原料。酒花的用量也是精酿类啤酒与工业啤酒在价格与香气品质上天壤之别的最重要原因。近期,来自美国劳伦斯伯克利国家实验室的Jay Keasling、加州大学伯克利分校的Charles Denby在《Nature communications》中报道了一项新的技术。研究人员利用代谢及合成生物学技术改进了啤酒酵母菌株,使得酵母本身即可生产啤酒花的独特香气物质。


图二. 在酿酒酵母中构建”酒花”香气的合成路径

        啤酒花中主要的香气物质是一系列的单萜与倍半萜类化合物。其中芳樟醇和香叶醇,是其中最主要的两种,是酒花基本风味的决定性组成。研究人员在利用CRISP/CAS9基因编辑系统在酿酒酵母中引入了分别来自薄荷与罗勒的芳樟醇合成酶和香叶醇合成酶这两种单萜合成酶,并加强了单萜合成路径中的关键酶,使得酵母能够合成酒花风味。

        当研究团队使用这种基因改造的酵母酿造啤酒时,芳樟醇和香叶醇也出现在了成品啤酒中,但它们来自酵母本身,而不是啤酒花植物。但啤酒爱好者仍能品尝到这种啤酒花的味道。研究者选择加利福利亚当地的一家啤酒厂(Lagunitas Brewing Company)的雇员对该啤酒风味进行了双盲测试(n>40)中,大多数的盲测人员认为现利用改造后啤酒酵母株酿造的啤酒,其酒花味比利用传统酵母与啤酒花(Cascade hops)制造的啤酒更浓。

        这项技术的出现,未来我们可以通过选择酵母体内合成芳香分子的种类、比率和表达水平,就可以控制和产生前所未有的风味。啤酒厂可能不用在耗费大量时间与金钱去培育独特的酒花品种。

        文章来源:http://www.nature.com/articles/s41467-018-03293-x ,Nature Communications volume 9, Article number: 965 (2018)