Congeners (latinan sanasta” born together”) elää nimensä mukaisesti. He ovat alkoholikäymisen väistämättömiä mutta usein laiminlyötyjä sisaruksia. Kun hiivat käyvät rypäleen puristemehusta tai mistä tahansa muusta lähteestä peräisin olevat sokerit etanoliksi ja hiilidioksidiksi, ne tuottavat myös joukon muita yhdisteitä, joita kutsutaan sopivasti yhdisteiksi. Ne ovat hiivan täydentää maku monimutkaisuus viiniä, joka täydentää panos rypäleiden itse.
yhdisteillä on suurin vaikutus joihinkin väkeviin alkoholijuomiin, koska tislaamalla ne väkevöityvät niihin. Mutta myös oluet ja viinit vaikuttavat, joskin vähäisemmässä määrin. Yhtä yhdistettä, aktiivista amyylialkoholia (KS.alla) ja siitä johdettuja estereitä pidetään kuitenkin oluen tärkeinä, toivottavina makuaineina.
mitä yhdisteet ovat?
luettelo yhdisteistä, joihin kuuluvat asetaldehydi ja erilaiset esterit (erityisesti C8-C12-rasvahappojen etyyliesterit), on laaja. Mutta ryhmä nimeltä fusel oil on runsain ja saattaa olla kiehtovin. Se on varmasti se, jolla on moniselitteisin Maine. Pitkään krapulasta syytetyn Fusel-öljyn tiedetään lisäävän maun monimutkaisuutta. Esimerkiksi hienot perinteiset brandyt olisivat ikäviä ilman runkoöljyä.
Fusel-öljyt ovat seos, joka sisältää suurempia (molekyylipainoltaan suurempia kuin etanoli) alkoholeja. Outo nimi, fusel, tulee vanhasta saksankielisestä sanasta, joka karkeasti käännettynä tarkoittaa ”pahoja henkiä”, jotka on valittu epäilemättä niiden väkevän seoksen jokseenkin epämiellyttävän hajun vuoksi.
Fusel-öljyä kutsutaan ”öljyksi”, koska alkoholijuomien tislausprosessissa seos erkanee ylempänä öljyisenä kerroksena levyillä jatkuvana, 100-135°: n kestävänä. Fusel-öljyssä on neljä pääkomponenttia: a C3-alkoholi (normaali propyylialkoholi), C4-alkoholi (isobutyylialkoholi) ja kaksi C5-alkoholia (isoamyyli ja aktiiviset amyylialkoholit).
Käymishiivassa valmistetaan aina näitä neljää pääkomponenttia sekä pienempiä määriä muita korkeampia alkoholeja. Ei-täysin vastattu kysymys on, miksi? Niiden muodostuminen ei ole osa alkoholikäymistä, jolla hiiva saa aineenvaihdunnallista energiaa. Hiiva ei hyödy energisesti valmistamalla runkoöljyä, eikä suurimmaksi osaksi millään muullakaan tavalla.
miten fusel-öljyä valmistetaan?
yli 100 vuotta sitten (vuonna 1907) runkoöljyn alkuperä ja syy näyttivät täysin selviltä. Samana vuonna F. Ehrlich julkaisi tutkielman (jonka muut myöhemmin vahvistivat), joka osoitti, että fusel-öljyn komponentit ovat metabolisia detrituksia. Ne ovat joidenkin aminohappojen hiilirunkojen hieman muuttunut muoto, – jotka on hylätty hiivan poistettua typpiatomit, joita ne tarvitsevat kasvuun. Rypälemehussa on pieniä määriä näitä aminohapporaaka-aineita.
lukuun ottamatta normaalia propyylialkoholia kaikki runkoöljyn pääkomponentit—isobutyyli, isoamyyli ja aktiiviset amyylialkoholit—sisältävät biosynteettisesti samankaltaisen aminohapporyhmän hiilirungot (joita joskus kutsutaan haaraketjuisiksi aminohapoiksi): valiini, leusiini ja isoleusiini. Tätä selitystä sille, miksi hiiva tekee fusel-öljyä, pidetään edelleen laajalti. On outoa, että vain hiivojen—joita on monenlaisia—tiedetään valmistavan runkoöljyä.
Ehrlichin selitys jäi kuitenkin vaillinaiseksi, ja jäljelle jäi perustavanlaatuisia kysymyksiä: miksi näiden muutamien aminohappojen kimppuun hyökätään mieluiten? Ja suurempi arvoitus on: miten ja miksi hiiva valmistaa fusel-öljyä, vaikka aminohappoja ei ole saatavilla typen lähteenä?
tämä pulma korostui yksityiskohtaisessa kokeessa, jonka John Castor ja Jim Guymon tekivät yli 50 vuotta sitten Kalifornian yliopistossa Davisissa viininviljelyn ja Enologian laitoksella. He seurasivat haaraketjuisten aminohappojen katoamista ja runkoöljyn muodostumista (vaikeita ja aikaa vieviä mittauksia tehdä noina päivinä) ranskalaisen Colombard-rypäleen puristemehun käymisen aikana Montrachet-hiivakannan avulla.
Castorin ja Guymonin tulokset murskasivat Ehrlichin epäsuoran yhteyden aminohappojen käytön ja fusel-öljyn muodostumisen välillä. He havaitsivat, että öljyn muodostuminen jatkui—itse asiassa nopeutui—sen jälkeen, kun kaikki puristemehun haaraketjuiset aminohapot olivat ehtyneet. Ja muodostumista fusel öljy (yhdessä käyminen) jatkui jopa kasvun hiivan (ja sen tarve aminohappoja) pysähtyi. Myöhemmin osoitettiin, että hiivasolut, jotka on suspendoitu pelkästään glukoosiliuokseen aminohappojen täydellisen puuttumisen vuoksi, tekevät fusel-öljystä käydessään.
How hiiva does this was answered by Jim Guymon, Ed Crowell and me, also at UC Davis, in the early 1960s. Useissa papereissa osoitimme, että tärkeimmät runkoöljyn komponentit syntetisoidaan samaa metabolista reittiä kuin vastaavat aminohapot. Mutta sen sijaan, että tie etenisi aina aminohappoihin asti, se haarautuu tehdäkseen runkoöljyä. Osoitimme tämän käyttämällä hiivakantoja, jotka mutaation seurauksena olivat menettäneet kyvyn syntetisoida tiettyä aminohappoa. Tällaiset kannat eivät muodosta vastaavaa runkoöljykomponenttia. Esimerkiksi mutanttikannat, jotka eivät pysty syntetisoimaan leusiinia, eivät tee isoamyylialkoholia, eivätkä kannat, jotka eivät pysty syntetisoimaan isoleusiinia, tee aktiivista amyylialkoholia.
(Jim Guymon, enologian professori, konjakkispesialisti ja-tuntija, omasi huomattavan nenän fusel-öljylle. Näin hänen-maistelemalla-sijoittavan oikein kolme Zinfandel-viiniä niiden rungon öljypitoisuuden mukaan.)
näissä samoissa tutkimuksissa havaitsimme normaalin propyylialkoholin metabolisen muodostumisreitin, joka ei vastaa suoraan mitään aminohappoa. Myös sen synteesireitti on olennainen haaraketjuisten aminohappojen synteesille, mutta omituisella ja odottamattomalla tavalla. Isoleusiinin synteesiin johtavien metabolisten reaktioiden sarjassa välituotteesta (alfa-oksoglutaraatista)tehdään normaalia propyylialkoholia samaa reittiä, jota pitkin haaraketjujen luurangot hävitetään. Miksi? Mitä hyötyä sen muodostumisesta tai läsnäolosta on hiivalle? Se on mysteeri, mutta normaali propyylialkoholi näyttää aina olevan osa runkoöljyä.
runkoöljyn muodostumisen hallinta
nämä tulokset viittasivat siihen, että saattaisi olla mahdollista rakentaa hiivakanta, joka tuottaisi vain vähän tai ehkä ei lainkaan runkoöljyä: kantoon yksinkertaisesti lisätään riittävästi geneettisiä lohkoja, jotta se ei kykenisi valmistamaan haaraketjuista aminohappoa. Teimme tämän, ja tulokset olivat aika yllättäviä. Odotetusti kanta ei muodostanut mitään tavanomaisista rungon öljyn komponenteista, mutta yllättäen se tuotti uutta korkeampaa alkoholia, jota ei normaalisti esiinny rungossa: normaalia butyylialkoholia.
havaitsimme, että kanta oli kyhännyt yhteen reaktiosarjan jäljellä olevat osat ja osat, jotka normaalisti muodostavat haaraketjuisia aminohappoja ja niitä vastaavia runkoöljykomponentteja, jolloin tästä uudesta rungoöljystä tuli korkeampaa alkoholia, normaalia butyylialkoholia. Se teki isoleusiinireitistä jäljellä olevasta fragmentista alfaoksobutyraattia ja muutti tämän leusiini-ja Ehrlich-reittien fragmenteilla normaaliksi butyylialkoholiksi. Vaikuttaa siltä, että hiivalla on pakonomainen tarve tehdä jonkin verran runkoöljyä. Jopa mutanttikannat tekevät sen tavalla tai toisella jäljellä olevilla aineenvaihdunnallisilla välineillään.
myöhemmin Richard Snow ja Ralph Kunkee muokkasivat tätä lähestymistapaa käyttäen Saccharomyces cereviseae Montrachet-lajiketta saadakseen kaupallisesti hyödyllisen kannan, joka tuottaa vain vähäisiä määriä isoamyylialkoholia, jota jotkut pitävät viinin maun kannalta epätoivottavimpana. Olimme keksineet toisen keinon rajoittaa runkoöljyä. Ilmastus stimuloi kaikkien runkoöljyn komponenttien muodostumista; ilman tiukka poissulkeminen käymisestä vähentää niiden määrää.
Beyond wine
se on kiehtova fakta, kuten modernin mikrobiologian perustaja Louis Pasteur Études Sur le Vin-lehdessä niin dramaattisesti osoitti, että viinintutkimuksen seuraukset ulottuvat joskus muuallekin kuin itse viiniin. Tutkimus fusel-öljyn muodostumisesta viinissä on mielekäs esimerkki.
biotekniikkateollisuus, joka käyttää mikro-organismeja tehdäkseen terapeuttisesti hyödyllisiä proteiineja, kuten insuliinia ja ihmisen kasvuhormonia, oli ahdistunut huomatessaan, että nämä proteiinit joskus sisälsivät epänormaalia aminohappoa, norvaliinia (sitä ei ole geneettisessä koodissamme eikä normaalisti proteiinissa), ja he halusivat poistaa sen. He havaitsivat, että norvaliini syntetisoitiin sitä reittiä pitkin, jota pitkin havaitsimme, että hiivan mutanttikannat tekevät epänormaalista rasvaöljykomponentista, normaalista butyylialkoholista. Tämä tieto johti keinoihin poistaa norvaliini tuotteistaan.
tietoa siitä, miten runkoöljyä valmistetaan, sovelletaan nyt synteettisten polttoaineiden valmistukseen. Shota Atsumi on siirtänyt hiivasta peräisin olevia Fusel-öljyn geenejä muihin mikrobeihin (erityisesti Escherichia coli) tuottamaan normaalia butyylialkoholia, joka on erinomainen polttoaine polttomoottoreissa.
mitä tehdä?
tiedämme nyt, miten fusel oil, tärkein kongeneeri, valmistetaan. Emme vieläkään tiedä, miksi hiivat, lähes kaikki niistä, tekevät sitä. Tiedämme, että se vaikuttaa viinin makuun, ja meillä on jonkin verran tietoa siitä, miten hallita sen muodostumista. Emme kuitenkaan ole varmoja, haluammeko sitä.
eläköidyttyään Kalifornian yliopistosta mikrobiologian professorina John L. Ingraham ryhtyi konsultoimaan bioteknologiaa ja kirjoittamista. Hänen uusin kirjansa, March of the Microbes, Sighting The Unseen, joka käsittelee lintubongarin lähestymistapaa mikrobiologiaan, julkaistiin Harvard University Press-lehdessä helmikuussa 2010. Voit kommentoida tätä artikkelia sähköpostitse [email protected].