kongenere (Latin for “Født sammen”) lever op til deres navn. De er de uundgåelige, men ofte forsømte søskende til en alkoholisk gæring. Da gær gærer sukker fra most eller enhver anden kilde til ethanol og kulsyre, leverer de også en række andre forbindelser, passende kaldet kongenere. De er gærens supplement til smagskompleksiteten af vin, der supplerer bidragene fra druerne selv.
kongenere udøver deres største indflydelse på nogle spiritus, fordi de ved destillation bliver koncentreret i dem. Men øl og vin påvirkes også, hvis i mindre grad. Imidlertid anses en kongener, aktiv amylalkohol (se nedenfor) og esterne afledt af den, for at være vigtige, ønskelige smagskomponenter af øl.
hvad er kongenere?
listen over kongenere, som omfatter acetaldehyd og en række estere (især ethylestere af C8 til C12 fedtsyrer), er omfattende. Men gruppen kollektivt kaldet fuselolie er den mest rigelige og kan være den mest spændende. Det er bestemt kongen med det mest tvetydige ry. Fuselolie, der længe skyldes tømmermænd, er anerkendt for at tilføje smagskompleksitet. Fine traditionelle brandies, for eksempel, ville være trist uden fuselolie.
fuselolier er en blanding af højere (større molekylvægt end ethanol) alkoholer. Det ulige navn, fusel, kommer fra et gammelt tysk ord, der groft oversættes som “dårlige ånder”, valgt, Utvivlsomt for den noget ubehagelige lugt af en koncentreret blanding af dem.
fuselolie kaldes “olie”, fordi blandingen i processen med destillering af alkoholholdige drikkevarer adskilles som et øvre olieagtigt lag på pladerne af en kontinuerlig, der stadig indeholder 100 liter til 135 liter bevis. Fuselolie har fire hovedkomponenter: en C3-alkohol (normal propylalkohol), en C4-alkohol (isobutylalkohol) og to C5-alkoholer (isoamyl og aktive amylalkoholer).
fermenterende gær altid gøre disse fire store fusel-olie komponenter, sammen med mindre mængder af andre højere alkoholer. Det ikke helt besvarede spørgsmål er, hvorfor? Deres dannelse er ikke en del af den alkoholiske gæring, hvorved gær udlede metabolisk energi. Gær drager ikke energisk fordel ved at fremstille fuselolie eller for det meste på nogen anden måde.
hvordan fremstilles fuselolie?
for mere end 100 år siden (i 1907) syntes oprindelsen og årsagen til fuselolie rigeligt klar. Det år offentliggjorde F. Ehrlich et papir (senere bekræftet af andre), der viser, at fuseloliekomponenter er metabolisk detritus. De er den lidt ændrede form af kulstofskeletterne af visse aminosyrer, kasseret efter gær har fjernet de nitrogenatomer, de har brug for til vækst. Små mængder af disse aminosyreråvarer er til stede i druesaft.
bortset fra normal propylalkohol indeholder alle hovedkomponenterne i fuselolie—isobutyl, isoamyl og aktive amylalkoholer—carbonskeletterne fra en biosyntetisk beslægtet gruppe af aminosyrer (undertiden kaldet de forgrenede aminosyrer): henholdsvis valin, leucin og isoleucin. Denne forklaring på, hvorfor gær fremstiller fuselolie, holdes stadig bredt. Mærkeligt nok er det kun gær—en lang række af dem—der er kendt for at fremstille fuselolie.
men Ehrlichs forklaring var ufuldstændig, og grundlæggende spørgsmål forblev: Hvorfor er disse få aminosyrer fortrinsvis angrebet? Og jo større puslespil er: hvordan og hvorfor gør gær fuselolie, selv når aminosyrer ikke er tilgængelige som kvælstofkilde?
dette dilemma blev bragt i skarpt fokus ved et detaljeret eksperiment, som John Castor og Jim Guymon gjorde for mere end 50 år siden ved University of California, Davis, Institut for vinavl og enologi. De fulgte forsvinden af forgrenede aminosyrer og dannelsen af fuselolie (vanskelige og tidskrævende målinger at lave i disse dage) under fermenteringen af en fransk Colombard must af Montrachet-stammen af gær.
Castor og Guymons resultater knuste Ehrlichs underforståede en-til-en-forbindelse mellem aminosyreudnyttelse og dannelse af fuselolie. De fandt ud af, at fuseloliedannelsen fortsatte—faktisk fremskyndede den—efter at alle de forgrenede aminosyrer i musten var udtømt. Og dannelsen af fuselolie (sammen med fermentering) fortsatte selv efter vækst af gæren (og dens behov for aminosyrer) stoppet. Senere blev det vist, at gærceller suspenderet i en opløsning af glucose alene i fuldstændig fravær af aminosyrer gør fuselolie, da de fermenterer.
hvordan gær gør dette blev besvaret af Jim Guymon, Ed Krageell og mig, også ved UC Davis, i begyndelsen af 1960 ‘ erne. I en række papirer viste vi, at de vigtigste fuseloliekomponenter syntetiseres langs den samme metaboliske vej som deres tilsvarende aminosyrer. Men i stedet for at gå hele vejen til aminosyrer, forgrener ruten sig for at fremstille fuselolie. Vi viste dette ved hjælp af gærstammer, der som et resultat af mutation havde mistet evnen til at syntetisere en bestemt aminosyre. Sådanne stammer fremstiller ikke den tilsvarende fuseloliekomponent. For eksempel fremstiller mutante stammer, der ikke er i stand til at syntetisere leucin, ikke isoamylalkohol, og stammer, der ikke kan syntetisere isoleucin, fremstiller ikke aktiv amylalkohol.
(Jim Guymon, professor i enologi, brandy specialist og kender, havde en bemærkelsesværdig næse for fuselolie. Jeg så ham—ved at smage-korrekt rangere tre vinmarker i henhold til deres indhold af fuselolie.)
i disse samme undersøgelser opdagede vi den metaboliske vej til dannelse af normal propylalkohol, fuseloliekomponenten, der ikke svarer direkte til nogen aminosyre. Dens syntesevej er også integreret i den for de forgrenede aminosyrer, men på en nysgerrig og uventet måde. Et mellemprodukt (alfa-oksoglutarat) i rækken af metaboliske reaktioner, der fører til syntesen af isoleucin, fremstilles til normal propylalkohol ved den samme vej, hvormed skeletterne af forgrenet kæde kasseres. Hvorfor? Hvilken mulig fordel tilbyder dens dannelse eller tilstedeværelse gæren? Det er et mysterium, men normal propylalkohol synes altid at være en bestanddel af fuselolie.
styring af dannelse af fuselolie
disse resultater antydede, at det kunne være muligt at konstruere en gærstamme, der ville producere lidt eller måske ingen fuselolie overhovedet: simpelthen indføre i stammen tilstrækkelige genetiske blokke til at gøre det ude af stand til at fremstille forgrenet aminosyre. Det gjorde vi, og resultaterne var ganske overraskende. Stammen, som forventet, lavede ikke nogen af de sædvanlige komponenter i fuselolie, men uventet lavede den en ny højere alkohol, der normalt ikke var til stede i fuselolie: normal butylalkohol.
vi fandt ud af, at stammen havde brostensbelagt de resterende bits og stykker af reaktionsserien, der normalt fremstiller forgrenede aminosyrer og deres tilsvarende fuseloliekomponenter for at gøre denne nye fuselolielignende højere alkohol, normal butylalkohol. Det gjorde alfa oksobutyrat af et resterende fragment af isoleucinvejen og konverterede dette ved fragmenter af leucin og Ehrlich veje til normal butylalkohol. Det virker som om gær har en tvang til at lave noget fuselolie. Selv mutante stammer gør det på en eller anden måde ved deres resterende metaboliske værktøjer.
senere tilpassede Richard sne og Ralph Kunkee denne tilgang ved hjælp af Montrachet-sorten af Saccharomyces cereviseae for at opnå en kommercielt nyttig stamme, der kun fremstiller minimale mængder isoamylalkohol, fuseloliekomponenten, som nogle betragter som den mest uønskede for vinsmag. Og vi havde fundet en anden måde at begrænse fuselolie på. Beluftning stimulerer dannelsen af alle fuseloliekomponenter; streng udelukkelse af luft fra en gæring reducerer mængden af dem.
Beyond vin
det er en spændende kendsgerning, som først så dramatisk vist af Louis Pasteur, grundlæggeren af moderne mikrobiologi, i Kriptudes Sur Le Vin, at konsekvenserne af forskning på vin undertiden strækker sig ud over selve vinen. Forskning i dannelsen af fuselolie i vin er et meningsfuldt eksempel.
bioteknologiindustrien, der bruger mikroorganismer til at fremstille terapeutisk nyttige proteiner såsom insulin og humant væksthormon, var bekymret for at opdage, at disse proteiner undertiden indeholdt en unormal aminosyre, norvaline (det er ikke i vores genetiske kode eller normalt findes i protein), og de ønskede at eliminere det. De fandt ud af, at norvaline blev syntetiseret via den rute, hvormed vi fandt ud af, at mutante stammer af gær gør den unormale fuseloliekomponent, normal butylalkohol. Disse oplysninger førte til midler til at eliminere norvaline fra deres produkter.
viden om, hvordan fuselolie fremstilles, anvendes nu til fremstilling af syntetiske brændstoffer. Fuseloliegener fra gær er blevet overført af Shota Atsumi til andre mikrober (især Escherichia coli) for at producere normal butylalkohol, hvilket er et fremragende brændstof til forbrændingsmotorer.
Hvad skal man gøre?
vi ved nu, hvordan fuselolie, den største kongener, fremstilles. Vi aner stadig ikke, hvorfor gær, næsten alle af dem, gør det. Vi ved, at det påvirker smagen af vin, og vi har en vis viden om, hvordan vi styrer dens dannelse. Men vi er ikke sikre på, at vi vil.
efter pensionering fra University of California, Davis, som professor i mikrobiologi, John L. Ingraham tog høring i bioteknologi og skrivning. Hans seneste bog, March of the Microbes, Sighting the Unseen, som tager en fuglekigger tilgang til mikrobiologi, blev udgivet af Harvard University Press i februar 2010. For at kommentere denne artikel, e-mail [email protected].