congeneren (Latijn voor “samen geboren”) doen hun naam eer aan. Ze zijn de onvermijdelijke maar vaak verwaarloosde broers en zussen van een alcoholische gisting. Als gisten de suikers uit most of een andere bron naar ethanol en kooldioxide gisten, leveren ze ook een reeks andere verbindingen, toepasselijk genoemd congeneren. Ze zijn gist aanvulling op de smaak complexiteit van wijn die de bijdragen van de druiven zelf aanvult.
congeneren oefenen hun grootste invloed uit op sommige gedistilleerde dranken, omdat zij door distillatie daarin geconcentreerd worden. Maar bieren en wijnen worden ook beïnvloed, zij het in mindere mate. Echter, één congeneer, actieve amylalcohol (zie hieronder) en de daarvan afgeleide esters, worden beschouwd als belangrijke, wenselijke smaakcomponenten van bier.
wat zijn congeneren?
de lijst van congeneren, die aceetaldehyde en een verscheidenheid aan esters (met name de ethylesters van C8-C12-vetzuren) omvat, is uitgebreid. Maar de groep die gezamenlijk foezelolie wordt genoemd, is het meest overvloedig en misschien wel het meest intrigerend. Het is zeker de congener met de meest dubbelzinnige reputatie. Foezelolie, lang verantwoordelijk voor katers, wordt erkend voor het toevoegen van smaak complexiteit. Fijne traditionele brandewijn, bijvoorbeeld, zou saai zijn zonder foezelolie.Foezeloliën zijn een mengsel van alcoholen met een hoger molecuulgewicht dan ethanol. De vreemde naam, romp, komt van een oud Duits woord, dat ruwweg vertaald als “boze geesten,” gekozen, ongetwijfeld voor de enigszins onaangename geur van een geconcentreerde mengsel van hen.Foezelolie wordt “olie” genoemd omdat bij het distilleren van alcoholische dranken het mengsel als bovenste olieachtige laag wordt afgescheiden op de platen van een continu mengsel dat nog steeds 100° tot 135° proof bevat. Foezelolie bestaat uit vier hoofdbestanddelen: een C3-alcohol (normale propylalcohol), een C4-alcohol (isobutylalcohol) en twee C5-alcoholen (isoamyl-en actieve amylalcoholen).
fermenterende gist maakt altijd deze vier belangrijke foezeloliecomponenten, samen met kleinere hoeveelheden andere hogere alcoholen. De niet-volledig beantwoord vraag is, waarom? Hun vorming maakt geen deel uit van de alcoholische gisting waardoor gist metabolische energie ontlenen. Gist profiteert niet energetisch van het maken van foezelolie, noch voor het grootste deel op een andere manier.
Hoe wordt foezelolie gemaakt?
meer dan 100 jaar geleden (in 1907) leken de oorsprong en de reden van de foezelolie overduidelijk. Dat jaar publiceerde F. Ehrlich een artikel (later bevestigd door anderen) waaruit bleek dat foezeloliecomponenten metabolisch detritus zijn. Het zijn de licht gewijzigde vorm van de koolstofskeletten van bepaalde aminozuren, verwijderd nadat gist de stikstofatomen die ze nodig hebben voor de groei heeft verwijderd. Kleine hoeveelheden van deze aminozuur grondstoffen zijn aanwezig in druivensap.
behalve normale propylalcohol bevatten alle belangrijke componenten van foezelolie—isobutyl, isoamyl en actieve amylalcoholen-de koolstofskeletten van een biosynthetisch verwante groep aminozuren (soms vertakte aminozuren genoemd): respectievelijk valine, leucine en isoleucine. Deze verklaring voor waarom gist foezelolie maakt wordt nog steeds op grote schaal gehouden. Vreemd genoeg zijn alleen gisten—een grote verscheidenheid van hen—bekend om foezelolie te maken.
maar de verklaring van Ehrlich was onvolledig, en fundamentele vragen bleven: Waarom worden deze paar aminozuren bij voorkeur aangevallen? En de grotere puzzel is: hoe en waarom maakt gist foezelolie, zelfs als aminozuren niet beschikbaar zijn als bron van stikstof?Dit dilemma werd scherp onder de aandacht gebracht door een gedetailleerd experiment dat John Castor en Jim Guymon meer dan 50 jaar geleden deden aan de University of California, Davis, Department of Viticulture and Enology. Zij volgden het verdwijnen van vertakte aminozuren en de vorming van foezelolie (moeilijke en tijdrovende metingen in die dagen) tijdens de gisting van een Franse Colombard most door de Montrachet stam van gist. De resultaten van Castor en Guymon verbrijzelden Ehrlich ‘ s impliciete één-op-één verbinding tussen aminozuurgebruik en foezelolievorming. Ze ontdekten dat de vorming van foezelolie zich voortzette—in feite versnelde het—nadat alle vertakte aminozuren in de most waren uitgeput. En de vorming van foezelolie (samen met fermentatie) ging door, zelfs nadat de groei van de gist (en de behoefte aan aminozuren) was gestopt. Later werd aangetoond dat gistcellen die in een oplossing van glucose alleen in de volledige afwezigheid van aminozuren worden gesuspendeerd foezelolie maken terwijl zij fermenteren.
hoe gist dit doet werd beantwoord door Jim Guymon, Ed Crowell en ik, ook aan UC Davis, in de vroege jaren 1960. In een reeks documenten hebben we aangetoond dat de belangrijkste componenten van de foezelolie gesynthetiseerd worden langs dezelfde metabolische route als hun overeenkomstige aminozuren. Maar in plaats van helemaal naar aminozuren te gaan, vertakt de route zich om foezelolie te maken. We toonden dit met behulp van stammen van gist die als gevolg van mutatie het vermogen verloren hadden om een bepaald aminozuur te synthetiseren. Dergelijke stammen maken niet de bijbehorende rompolie component. Bijvoorbeeld, mutante stammen die niet in staat zijn om leucine te synthetiseren maken geen isoamylalcohol, en stammen die niet in staat zijn om isoleucine te synthetiseren maken geen actieve amylalcohol.Jim Guymon, hoogleraar enologie, brandy specialist en kenner, had een opmerkelijke neus voor foezelolie. Ik zag hem—door te proeven-correct rangschikken drie Zinfandel wijnen op basis van hun gehalte aan foezelolie.)
in deze zelfde studies ontdekten we de metabole route van de vorming van normale propylalcohol, de foezeloliecomponent die niet direct overeenkomt met enig aminozuur. Ook zijn syntheseroute is integraal verbonden met die van de vertakte aminozuren, maar op een merkwaardige en onverwachte manier. Een tussenproduct (Alfa-oxoglutaraat) in de reeks metabole reacties die leiden tot de synthese van isoleucine wordt gemaakt in normale propylalcohol via dezelfde route waarbij de skeletten van vertakte keten worden verwijderd. Waarom? Welk mogelijke voordeel biedt de vorming of aanwezigheid van de gist? Dat is een mysterie, maar normale propylalcohol lijkt altijd een onderdeel van foezelolie te zijn.
controle van de vorming van foezelolie
deze resultaten suggereerden dat het mogelijk zou kunnen zijn een stam gist te construeren die weinig of misschien helemaal geen foezelolie zou produceren: simpelweg voldoende genetische blokken aan de stam toevoegen om ervoor te zorgen dat deze geen vertakt aminozuur kan maken. We deden dit, en de resultaten waren nogal verrassend. De stam, zoals verwacht, maakte geen van de gebruikelijke componenten van foezelolie, maar, onverwacht, maakte het een nieuwe hogere alcohol die normaal niet in foezelolie aanwezig is: normale butylalcohol.
we vonden dat de stam resterende stukjes en beetjes van de reactiereeks aan elkaar had geplaveid die normaal vertakte aminozuren en hun overeenkomstige rompoliecomponenten maken om deze nieuwe rompolie-achtige hogere alcohol, normale butylalcohol, te maken. Het maakte alpha oxobutyraat door een overblijvend fragment van de isoleucineroute, en zette dit door fragmenten van leucine en Ehrlich wegen om in normale butylalcohol. Het lijkt alsof gist een drang heeft om wat foezelolie te maken. Zelfs mutante stammen maken het op de een of andere manier door hun resterende metabolische instrumenten. Later pasten Richard Snow en Ralph Kunkee deze aanpak aan met behulp van de Montrachet-variëteit Saccharomyces cereviseae om een commercieel bruikbare stam te verkrijgen die slechts minimale hoeveelheden isoamylalcohol produceert, de foezeloliecomponent die sommigen het meest ongewenst vinden voor de smaak van wijn. En we hadden een andere manier gevonden om de foezelolie te beperken. Beluchting stimuleert de vorming van alle foezelolie componenten; strikte uitsluiting van lucht uit een fermentatie vermindert de hoeveelheid ervan. Het is een intrigerend feit,zoals Louis Pasteur, de grondlegger van de moderne microbiologie, in Études Sur le Vin voor het eerst zo dramatisch heeft aangetoond, dat de gevolgen van wijnonderzoek soms verder reiken dan wijn zelf. Onderzoek naar de vorming van foezelolie in wijn is een zinvol voorbeeld.
de biotechnologische industrie, die micro-organismen gebruikt om therapeutisch bruikbare eiwitten zoals insuline en menselijk groeihormoon te maken, was verontrust toen ze ontdekte dat deze eiwitten soms een abnormaal aminozuur bevatten, norvaline (het zit niet in onze genetische code of normaal aanwezig in eiwitten), en ze wilden het elimineren. Ze vonden dat norvaline gesynthetiseerd werd via de route waardoor we ontdekten dat gemuteerde stammen van gist het abnormale foezeloliecomponent maken, normale butylalcohol. Deze informatie leidde tot middelen om norvaline uit hun producten te verwijderen.
kennis over de vervaardiging van foezelolie wordt nu toegepast bij de vervaardiging van synthetische brandstoffen. Fuseloliegenen uit gist zijn door Shota Atsumi overgebracht naar andere microben (met name Escherichia coli) om normale butylalcohol te produceren, wat een uitstekende brandstof is voor verbrandingsmotoren.
wat te doen?
we weten nu hoe foezelolie, de belangrijkste congeneer, wordt gemaakt. We hebben nog steeds geen idee waarom gisten, bijna allemaal, het maken. We weten dat het de smaak van wijn beïnvloedt, en we hebben enige kennis over hoe de vorming ervan te beheren. Maar we weten niet zeker of we dat wel willen. Na zijn pensionering aan de Universiteit van Californië, Davis, als hoogleraar microbiologie, nam John L. Ingraham overleg op het gebied van biotechnologie en schrijven. Zijn nieuwste boek, March of the Microbes, Sighting the Unseen, dat de benadering van de microbiologie van een vogelaar volgt, werd uitgebracht door Harvard University Press in februari 2010. Om commentaar te geven op dit artikel, e-mail [email protected].