congenerii (în latină „născuți împreună”) se ridică la înălțimea numelui lor. Sunt frații inevitabili, dar adesea neglijați, ai unei fermentații alcoolice. Pe măsură ce drojdiile fermentează zaharurile din must sau din orice altă sursă în etanol și dioxid de carbon, ele furnizează, de asemenea, o serie de alți compuși, numiți în mod corespunzător congeneri. Sunt suplimentul drojdiei la complexitatea aromelor Vinului care completează contribuțiile strugurilor înșiși.
congenerii își exercită cel mai mare impact asupra unor băuturi spirtoase, deoarece prin distilare devin concentrați în ele. Dar berile și vinurile sunt, de asemenea, afectate, dacă într-o măsură mai mică. Cu toate acestea, un congener, alcoolul amilic Activ (Vezi mai jos) și esterii derivați din acesta, sunt considerați a fi componente importante, de dorit ale berii.
ce sunt congenerii?
lista congenerilor, care include acetaldehida și o varietate de esteri (în special esterii etilici ai acizilor grași C8 până la C12), este extinsă. Dar grupul numit colectiv ulei de fusel este cel mai abundent și ar putea fi cel mai interesant. Cu siguranță este congenerul cu cea mai ambiguă reputație. Uleiul de Fusel, învinuit de mult timp pentru mahmureală, este recunoscut pentru adăugarea complexității aromelor. Brandy tradiționale Fine, de exemplu, ar fi monotonă fără ulei de fusel.
uleiurile de Fusel sunt un amestec de alcooli mai mari (cu greutate moleculară mai mare decât etanolul). Numele ciudat, fusel, provine dintr-un vechi cuvânt German, care se traduce aproximativ ca „spirite rele”, ales, fără îndoială, pentru mirosul oarecum neplăcut al unui amestec concentrat al acestora.
uleiul de Fusel se numește „ulei” deoarece în procesul de distilare a băuturilor alcoolice, amestecul se separă ca un strat uleios superior pe plăcile unui continuu care conține încă 100 de la 135 la 135 la sută. Uleiul de Fusel are patru componente majore: un alcool C3 (alcool propilic normal), un alcool C4 (alcool izobutilic) și doi alcooli C5 (izoamil și alcooli amil activi).
drojdia fermentantă face întotdeauna aceste patru componente majore ale uleiului de fusel, împreună cu cantități mai mici de alți alcooli superiori. Întrebarea care nu a răspuns complet este, de ce? Formarea lor nu face parte din fermentația alcoolică prin care drojdia obține energie metabolică. Drojdia nu beneficiază energetic făcând ulei de fusel și nici în cea mai mare parte în niciun alt mod.
cum se face uleiul de fusel?
cu mai bine de 100 de ani în urmă (în 1907), originea și motivul uleiului de fusel păreau foarte clare. În acel an, F. Ehrlich a publicat o lucrare (confirmată ulterior de alții) care arată că componentele uleiului de fusel sunt detritus metabolic. Sunt forma ușor modificată a scheletelor de carbon ale anumitor aminoacizi, aruncate după ce drojdia a dezbrăcat atomii de azot de care au nevoie pentru creștere. Cantități mici din aceste materii prime de aminoacizi sunt prezente în sucul de struguri.
cu excepția alcoolului propilic normal, toate componentele majore ale uleiului de fusel—izobutil, izoamil și alcooli amil activi—conțin scheletele de carbon ale unui grup de aminoacizi înrudiți biosintetic (uneori numiți aminoacizi cu lanț ramificat): valină, leucină și izoleucină, respectiv. Această explicație pentru motivul pentru care drojdia produce ulei de fusel este încă larg răspândită. Curios, numai drojdiile—o mare varietate dintre ele-sunt cunoscute pentru a face ulei de fusel.
dar explicația lui Ehrlich a fost incompletă și au rămas întrebări fundamentale: de ce sunt atacați preferențial acești câțiva aminoacizi? Și puzzle-ul mai mare este: cum și de ce drojdia face ulei de fusel, chiar și atunci când aminoacizii nu sunt disponibili ca sursă de azot?
această dilemă a fost adusă în atenție printr-un experiment detaliat pe care John Castor și Jim Guymon l-au făcut în urmă cu mai bine de 50 de ani la Universitatea din California, Davis, Departamentul de Viticultură și Enologie. Au urmat dispariția aminoacizilor cu lanț ramificat și formarea uleiului de fusel (măsurători dificile și consumatoare de timp de făcut în acele zile) în timpul fermentării unui must Colombard francez de tulpina Montrachet de drojdie.
rezultatele lui Castor și Guymon au spulberat legătura implicită a lui Ehrlich între utilizarea aminoacizilor și formarea uleiului de fusel. Ei au descoperit că formarea uleiului de fusel a continuat—de fapt a accelerat—după ce toți aminoacizii cu lanț ramificat din must au fost epuizați. Și formarea uleiului de fusel (împreună cu fermentația) a continuat chiar și după ce creșterea drojdiei (și nevoia sa de aminoacizi) sa oprit. Mai târziu s-a arătat că celulele de drojdie suspendate într-o soluție de glucoză singure în absența completă a aminoacizilor fac ulei de fusel pe măsură ce fermentează.
cum drojdie face acest lucru a fost răspuns de Jim Guymon, Ed Crowell și cu mine, de asemenea, la UC Davis, la începutul anilor 1960. Într-o serie de lucrări, am arătat că componentele majore ale uleiului de fusel sunt sintetizate pe aceeași cale metabolică ca și aminoacizii lor corespunzători. Dar, mai degrabă decât să procedăm până la aminoacizi, traseul se ramifică pentru a face ulei de fusel. Am arătat acest lucru folosind tulpini de drojdie care, ca urmare a mutației, au pierdut capacitatea de a sintetiza un anumit aminoacid. Astfel de tulpini nu fac componenta corespunzătoare a uleiului de fusel. De exemplu, tulpinile mutante care nu pot sintetiza leucina nu produc alcool izoamilic, iar tulpinile care nu pot sintetiza izoleucina nu produc alcool amilic activ.
(Jim Guymon, profesor de Enologie, specialist în brandy și cunoscător, avea un nas remarcabil pentru uleiul de fusel. L—am văzut—degustând-clasificând corect trei vinuri Zinfandel în funcție de conținutul lor de ulei de fusel.)
în aceleași studii am descoperit calea metabolică de formare a alcoolului propilic normal, componenta uleiului de fusel care nu corespunde direct niciunui aminoacid. Calea sa de sinteză este, de asemenea, integrantă cu cea a aminoacizilor cu lanț ramificat, dar într-un mod curios și neașteptat. Un intermediar (alfa-oxoglutarat) în seria de reacții metabolice care conduc la sinteza izoleucinei este transformat în alcool propilic normal pe aceeași cale prin care scheletele lanțului ramificat sunt aruncate. De ce? Ce beneficii posibile oferă formarea sau prezența drojdiei? Acesta este un mister, dar alcoolul propilic normal pare să fie întotdeauna o componentă a uleiului de fusel.
controlul formării uleiului de fusel
aceste rezultate au sugerat că ar putea fi posibil să se construiască o tulpină de drojdie care să producă puțin sau, poate, deloc ulei de fusel: pur și simplu introduceți în tulpină suficiente blocuri genetice pentru a-l face incapabil să producă orice aminoacid cu lanț ramificat. Am făcut acest lucru, iar rezultatele au fost destul de surprinzătoare. Tulpina, așa cum era de așteptat, nu a făcut niciuna dintre componentele obișnuite ale uleiului de fusel, dar, în mod neașteptat, a făcut un nou alcool mai mare care nu este prezent în mod normal în uleiul de fusel: alcoolul butilic normal.
am descoperit că tulpina a adunat bucăți și bucăți rămase din seria de reacții care fac în mod normal aminoacizi cu lanț ramificat și componentele lor corespunzătoare de ulei de fusel pentru a face acest nou alcool mai mare de ulei de fusel, alcool butilic normal. A făcut alfa oxobutirat printr-un fragment rămas din calea izoleucinei și l-a transformat prin fragmente de căi de leucină și Ehrlich în alcool butilic normal. Se pare ca drojdie au o constrângere pentru a face unele ulei de fusel. Chiar și tulpinile mutante o fac într-un fel sau altul prin instrumentele lor metabolice rămase.
mai târziu, Richard Snow și Ralph Kunkee au adaptat această abordare folosind varietatea Montrachet de Saccharomyces cereviseae pentru a obține o tulpină utilă din punct de vedere comercial care produce doar cantități minime de alcool izoamilic, componenta uleiului de fusel pe care unii o consideră cea mai nedorită pentru aroma vinului. Și am găsit o altă modalitate de a limita uleiul de fusel. Aerarea stimulează formarea tuturor componentelor uleiului de fusel; excluderea strictă a aerului dintr-o fermentație reduce cantitatea acestora.
Beyond wine
este un fapt intrigant, așa cum a arătat pentru prima dată atât de dramatic Louis Pasteur, fondatorul microbiologiei moderne, în Unktudes sur le Vin, încât consecințele cercetării asupra vinului se extind uneori dincolo de vinul însuși. Cercetarea privind formarea uleiului de fusel în vin este un exemplu semnificativ.
industria biotehnologiei, care folosește microorganisme pentru a face proteine terapeutice utile, cum ar fi insulina și Hormonul uman de creștere, a fost tulburată să descopere că aceste proteine conțin uneori un aminoacid anormal, norvalina (nu este în codul nostru genetic și nici prezentă în mod normal în proteine) și au vrut să o elimine. Ei au descoperit că norvalina a fost sintetizată pe calea prin care am descoperit că tulpinile mutante de drojdie fac componenta anormală a uleiului de fusel, alcoolul butilic normal. Aceste informații au condus la mijloace de eliminare a norvalinei din produsele lor.
cunoștințele despre modul în care se produce uleiul de fusel se aplică acum la fabricarea combustibililor sintetici. Genele de ulei de Fusel din drojdie au fost transferate de Shota Atsumi către alți microbi (în special Escherichia coli) pentru a produce alcool butilic normal, care este un combustibil excelent pentru motoarele cu combustie internă.
ce să fac?
acum știm cum se face uleiul de fusel, principalul congener. Încă nu avem nicio idee de ce drojdiile, aproape toate, o fac. Știm că afectează gustul vinului și avem câteva cunoștințe despre cum să gestionăm formarea acestuia. Dar nu suntem siguri că vrem.
la retragerea de la Universitatea din California, Davis, în calitate de profesor de Microbiologie, John L. Ingraham a început consultarea în biotehnologie și scriere. Ultima sa carte, March of the Microbes, reperarea nevăzut, care are o abordare birdwatcher la microbiologie, a fost lansat de Harvard University Press în februarie 2010. Pentru a comenta acest articol, e-mail [email protected].