kongenery (latinsky „born together“) žijí podle svého jména. Jsou nevyhnutelnými, ale často opomíjenými sourozenci alkoholového kvašení. Jak kvasinky fermentují cukry z moštu nebo jiného zdroje na ethanol a oxid uhličitý, dodávají také řadu dalších sloučenin, vhodně nazývané kongenery. Jsou kvasinkovým doplňkem chuťové komplexnosti vína, která doplňuje přínos samotných hroznů.
kongenery mají největší vliv na některé lihoviny, protože destilací se v nich koncentrují. Ale piva a vína jsou také ovlivněny, pokud v menší míře. Jeden kongener, aktivní amylalkohol (viz níže) a estery z něj odvozené, jsou však považovány za důležité, žádoucí chuťové složky piva.
co jsou kongenery?
seznam kongenerů, který zahrnuje acetaldehyd a různé estery (zejména ethylestery mastných kyselin C8 až C12), je rozsáhlý. Ale skupina souhrnně nazývaná fusel oil je nejhojnější a může být nejzajímavější. Určitě je to kongener s nejednoznačnou pověstí. Fuselový olej, dlouho obviňovaný z kocoviny, je uznáván pro přidání složitosti chuti. Například jemné tradiční brandy by byly fádní bez fuselového oleje.
fuselové oleje jsou směsí alkoholů s vyšší (vyšší molekulovou hmotností než ethanol). Zvláštní jméno, fusel, pochází ze starého německého slova, které se zhruba překládá jako „špatní duchové“, nepochybně pro poněkud nepříjemný zápach koncentrované směsi z nich.
přiboudliny je nazýván „olej“, protože v procesu destilace alkoholických nápojů, směsi odděluje jako horní mastnou vrstvu na deskách kontinuální stále obsahující 100° do 135° důkaz. Přiboudliny má čtyři hlavní složky: C3 alkoholu (normální propyl alkohol), C4 alkoholu (isobutyl alkohol) a dva C5 alkoholy (isoamyl a aktivní amyl alkoholy).
kvasinky vždy tvoří tyto čtyři hlavní složky fusel-oil spolu s menším množstvím dalších vyšších alkoholů. Ne zcela zodpovězenou otázkou je, proč? Jejich tvorba není součástí alkoholové fermentace, kterou kvasinky získávají metabolickou energii. Droždí ne výhody energeticky tím, že přiboudliny, ani pro nejvíce se rozdělit jiným způsobem.
jak se vyrábí fuselový olej?
před více než 100 lety (v roce 1907) se zdálo, že původ a důvod fuselového oleje jsou zcela jasné. V tomto roce F. Ehrlich publikoval článek (později potvrzený jinými), který ukazuje, že složky fuselového oleje jsou metabolickým detritem. Jsou to mírně pozměněné formy uhlíkových koster určitých aminokyselin, vyřazené poté, co kvasinky zbavily atomy dusíku, které potřebují pro růst. Malé množství těchto aminokyselinových surovin je přítomno v hroznové šťávě.
Kromě toho, pro normální propyl alkohol, všechny hlavní složky přiboudliny—isobutyl, isoamyl a aktivní amyl alkoholy—obsahují uhlíkové kostry z biosynteticky jsou související skupiny aminokyselin (tzv. větvených aminokyselin): valin, leucin a isoleucin, resp. Toto vysvětlení, proč kvasinky vyrábějí fuselový olej, je stále široce drženo. Je zajímavé, že pouze kvasinky—široká škála z nich—jsou známy k výrobě fuselového oleje.
Ehrlichovo vysvětlení však bylo neúplné a zůstaly základní otázky: Proč je těchto několik aminokyselin přednostně napadeno? A větší puzzle je: Jak a proč droždí, aby přiboudliny, i když aminokyselin nejsou k dispozici jako zdroj dusíku?
Toto dilema se dostalo velké pozornosti podrobný experiment, který John Ricinový a Jim Guymon udělal před více než 50 lety na University of California, Davis, Ústav Vinohradnictví a Vinařství. Sledovali zmizení větvených aminokyselin a vznik přiboudliny (obtížné a časově náročné měření, aby se v těchto dnech) během fermentace francouzské Colombard musí podle Montrachet kmen kvasinek.
Ricinový a Guymon výsledky rozbila Ehrlich je implicitní jeden-na-jeden odkaz mezi aminokyseliny využití a přiboudliny formace. Zjistili, že tvorba fuselového oleje pokračovala-ve skutečnosti se zrychlila-poté, co byly vyčerpány všechny aminokyseliny s rozvětveným řetězcem v moštu. A tvorba fuselového oleje (spolu s fermentací) pokračovala i po zastavení růstu kvasinek (a jejich potřeby aminokyselin). Později bylo prokázáno, že kvasinky buňky suspendovány v roztoku glukózy sám v úplné nepřítomnosti aminokyselin, aby přiboudliny, jak se kvasit.
jak to kvasinky dělají, odpověděli Jim Guymon, Ed Crowell a já, také na UC Davis, na počátku 60.let. V sérii článků jsme ukázali, že hlavní složky fuselového oleje jsou syntetizovány stejnou metabolickou cestou jako jejich odpovídající aminokyseliny. Ale spíše než řízení celou cestu na aminokyseliny, trasa větví, aby se přiboudliny. Ukázali jsme to pomocí kmenů kvasinek, které v důsledku mutace ztratily schopnost syntetizovat určitou aminokyselinu. Takové kmeny nevytvářejí odpovídající složku fuselového oleje. Například mutantní kmeny, které jsou schopny syntetizovat leucin nedělej isoamyl alkoholu, a kmeny, které mohou syntetizovat isoleucin nedělej aktivní amyl alkoholu.
(Jim Guymon, profesor enologie, specialista na brandy a znalec, měl pozoruhodný nos pro fuselový olej. Viděl jsem ho-ochutnávkou-správně zařadit tři vína Zinfandel podle jejich obsahu fuselového oleje.)
Ve stejných studiích jsme zjistili, že metabolická cesta tvorby normální propyl alkoholu, přiboudliny součást, která neodpovídá přímo žádné aminokyseliny. Jeho cesta syntézy je také integrální k cestě aminokyselin s rozvětveným řetězcem, ale zvědavým a neočekávaným způsobem. Meziprodukt (alfa-oxoglutarát) v sérii metabolických reakcí vedoucích k syntéze isoleucinu se provádí na normální propylalkohol stejnou cestou, kterou se vyřazují kostry rozvětveného řetězce. Proč? Jaký možný přínos má jeho tvorba nebo přítomnost kvasinek? To je záhada, ale normální propylalkohol se zdá být vždy součástí fuselového oleje.
Ovládání vznik přiboudliny
Tyto výsledky naznačily, že by to mohlo být možné postavit kmen kvasinek, který by produkovat málo nebo možná, ne přiboudliny vůbec: Jednoduše zavést do kmene dostatečné genetické bloky pro vykreslení je schopen dělat žádné větvených aminokyselin. Udělali jsme to a výsledky byly docela překvapivé. Kmen, jak se očekávalo, neměl žádné obvyklé složky přiboudliny, ale nečekaně vznikla nová vyšší alkohol není normálně přítomen v přiboudliny: normální butyl alkoholu.
Jsme zjistili, že kmen měl dlážděné dohromady zbývající kousky reakci série, která obvykle větvených aminokyselin a jejich odpovídající přiboudliny součásti, aby se tento nový přiboudliny—jako vyšší alkohol, normální butyl alkoholu. Je vyroben alfa oxobutyrate o zbývající fragment isoleucin dráhy, a převést tento fragmenty leucin a Ehrlich cesty do normální butyl alkoholu. Zdá se, že kvasinky mají nutkání vyrábět nějaký fuselový olej. Dokonce i mutantní kmeny to dělají tak či onak svými zbývajícími metabolickými nástroji.
Později, Richard Sněhu a Ralph Kunkee přizpůsobit tento přístup pomocí Montrachet řadu Saccharomyces cereviseae získat komerčně užitečné napětí, které dělá jen minimální množství isoamyl alkoholu, přiboudliny součást, která někteří považují nejvíce nežádoucí pro víno chuť. A našli jsme jiný způsob, jak omezit fuselový olej. Provzdušňování stimuluje tvorbu všech přiboudliny součásti; přísné vyloučení vzduchu z fermentace snižuje množství z nich.
za vínem
je to zajímavý fakt, jak poprvé tak dramaticky ukázal Louis Pasteur, zakladatel moderní mikrobiologie, v Études Sur le Vin, že důsledky výzkumu vína někdy přesahují samotné víno. Výzkum tvorby fuselového oleje ve víně je smysluplným příkladem.
biotechnologického průmyslu, který využívá mikroorganismů, aby se terapeuticky užitečné bílkoviny, například inzulín a lidský růstový hormon, byl zoufalý, aby zjistil, že tyto proteiny někdy obsahovala abnormální aminokyselin, norvaline (to není v našem genetickém kódu obvykle ani přítomen v proteinu), a chtěli ji odstranit. Zjistili, že norvaline byl syntetizován přes cestu, po níž jsme zjistili, že mutantní kmeny kvasinek se abnormální přiboudliny složka, normální butyl alkoholu. Tyto informace vedly k odstranění norvalinu z jejich produktů.
Znalosti o tom, jak přiboudliny je nyní používána k výrobě syntetických paliv. Přiboudliny geny z kvasinek byly převedeny Shota Atsumi dalších mikrobů (zejména Escherichia coli) produkovat normální butyl alkoholu, který je vynikající palivo pro spalovací motory.
co dělat?
nyní víme, jak se vyrábí fuselový olej, hlavní kongener. Stále nemáme tušení, proč kvasinky, téměř všechny z nich, dělat to. Víme, že ovlivňuje chuť vína, a máme určité znalosti o tom, jak řídit jeho formování. Ale nejsme si jisti, že chceme.
po odchodu z University of California, Davis, jako profesor mikrobiologie, John L. Ingraham začal konzultace v oblasti biotechnologie a psaní. Jeho poslední kniha March of the Microbes, Sighting the Unseen, která zaujímá přístup ptactva k mikrobiologii, byla vydána Harvard University Press v únoru 2010. Chcete-li se vyjádřit k tomuto článku, e-mail [email protected].