Forskere identificerer gærgenerne bag rosen- og honningsmag i øl og vin

En smagsforbindelse kaldet phenylethylacetat giver et strejf af rose eller honning til, hvor det end findes - en klat parfume, en tår vin, en slurk øl. Mikrobiologer i Belgien har brugt genetisk kortlægning til at identificere, for første gang, specifikke gærgener, der producerer højere niveauer af denne aroma i alkoholiske drikke. Den nye opdagelse slutter sig til andet nyligt arbejde, der forbinder gener med smag i vin og øl, og kan bruges til at dyrke gær, der producerer nye smagsstoffer.

"I nogle vine, du kan dufte rosensmag over alle de andre, " siger mikrobiolog Johan Thevelein ved Center for Mikrobiologi ved VIB, et biovidenskabsinstitut i Flandern. "Men hvorfor gør visse gærstammer mere af denne forbindelse end andre stammer, der var ingen viden overhovedet." Thevelein ledede undersøgelsen med Maria R. Foulquié-Moreno, også hos VIB. Deres resultater offentliggøres i denne uge i mBio .

Gær spiller en afgørende rolle i at forme smagen af ​​en øl:Under gæring, det tilføjer smag og kulsyre. I vin, det meste af smagen kommer fra selve druerne, gærens stofskifte kan ændre disse smage, tilføjer sekundære smagsstoffer. Gær bidrager også med sine egne smage.

Forskerne brugte high-throughput genomisk analyse til at studere gener i en hybrid stamme af Saccharomyces cerevisiae, eller ølgær, stammer fra to forældrestammer. I hybriden, de identificerede fire kvantitative trait loci (QTL) - dele af DNA, der indeholder flere gener, men kun et forårsagende gen - som var forbundet med højere produktion af phenylethylacetat. Yderligere undersøgelser viste, at alleler af to gener, TOR1 og FAS2, var ansvarlige for den højeste produktion af smagsblandingen. (FAS2 koder for et enzym, der er involveret i fremstilling af fedtsyrer, og TOR1 hjælper med at regulere nitrogen.)

De brugte CRISPR/Cas9 til at bytte disse alleler mellem forældrestammerne og observerede, at produktionen af ​​phenylethylacetat steg betydeligt.

Det har tidligere været en udfordring at forbedre industrielle gærstammer for at opnå ønskværdige smagsvarianter, siger Thevelein. Biologer kan krydse stammer for at selektere for bestemte gener - så bestemte smagsvarianter - men processen er tidskrævende, dyrt, og kan forårsage andre uønskede ændringer i gæren.

"Du skal gøre to ting, " siger Thevelein. "Den ene er at forbedre den gæregenskab, som du ønsker at forbedre. Andet er at ændre intet andet i gæren. I praksis, sidstnævnte viser sig at være meget vanskeligere end førstnævnte." En krydsningsgær kan fungere i laboratoriet, men ikke i bryggeriet. "Hvis gæringen er dårlig, du skal smide al øllet ud, " siger Thevelein.

CRISPR/Cas9 tilbyder en mere effektiv måde at præcist konstruere ønskelige egenskaber i gær uden at påvirke andre egenskaber, han siger. I de seneste år, mikrobiologer har forbundet specifikke gener til en række smagsstoffer, herunder nerolidol (en træagtig duft), ethylacetat (en sød lugt, som i neglelak), og svovlsmag. I deres arbejde hos VIB, Thevelein og Foulquié-Moreno har også identificeret gener, der er ansvarlige for banan- og smørlignende smag.

CRISPR/Cas9 kan tilføje ønskværdige gener og bytte de uønskede ud, normalt uden tid, bekostning, og uvelkomne bivirkninger af krydsningsstammer. "Med CRISPR, vi efterlader aldrig et ar, " siger Foulquié-Moreno. Fordi de konstruerede gærstammer har alleler, der er blevet byttet fra andre gær, de bør ikke kunne skelnes fra stammer fremstillet ved avl eller ved mutagenese og selektion hun siger.

Forskerne har indgået et samarbejde med et bryggeri for at evaluere deres eksperimentelle stammer med flere partier øl, med håb om at klare den højeste forhindring af alle:Smagstesten.