kongener (Latin för ”born together”) lever upp till deras namn. De är de oundvikliga men ofta försummade syskonen av en alkoholisk jäsning. Som jäst jäser sockerarter från must eller någon annan källa till etanol och koldioxid, de levererar också en rad andra föreningar, lämpligt kallade kongener. De är jästens tillskott till smakkomplexiteten hos vin som kompletterar druvorna själva.
kongener utövar sin största inverkan på vissa andar eftersom de genom destillation koncentreras i dem. Men öl och vin påverkas också, om i mindre utsträckning. En kongener, aktiv amylalkohol (se nedan) och estrarna härledda från den anses emellertid vara viktiga, önskvärda smakkomponenter av öl.
Vad är kongener?
listan över kongener, som inkluderar acetaldehyd och en mängd estrar (särskilt etylestrarna av C8 till C12-fettsyror), är omfattande. Men gruppen kollektivt kallad fuselolja är den vanligaste och kan vara den mest spännande. Visst är det kongen med det mest tvetydiga rykte. Fuselolja, länge skylld för baksmälla, är känd för att lägga till smakkomplexitet. Fina traditionella brandies, till exempel, skulle vara tråkiga utan fuselolja.
fuseloljor är en blandning av högre (större molekylvikt än etanol) alkoholer. Det udda namnet, fusel, kommer från ett gammalt tyskt ord, som grovt översätts som ”dåliga andar”, valt, utan tvekan för den något obehagliga lukten av en koncentrerad blandning av dem.
fuselolja kallas” olja ” eftersom blandningen i processen att destillera alkoholhaltiga drycker separerar som ett övre oljigt skikt på plattorna av en kontinuerlig som fortfarande innehåller 100 kg till 135 kg bevis. Fuselolja har fyra huvudkomponenter: en C3-alkohol (normal propylalkohol), en C4-alkohol (isobutylalkohol) och två C5-alkoholer (isoamyl och aktiva amylalkoholer).
fermenterande jäst gör alltid dessa fyra stora fuseloljekomponenter, tillsammans med mindre mängder andra högre alkoholer. Den inte helt besvarade frågan är, varför? Deras bildning är inte en del av den alkoholhaltiga jäsningen genom vilken jäst härleder metabolisk energi. Jäst gynnar inte energiskt genom att göra fuselolja, eller för det mesta på något annat sätt.
hur tillverkas fuselolja?
för mer än 100 år sedan (1907) verkade ursprunget och orsaken till fuselolja rikligt klart. Det året publicerade F. Ehrlich ett papper (senare bekräftat av andra) som visar att fuseloljekomponenter är metabolisk detritus. De är den något förändrade formen av kolskelett av vissa aminosyror, kasserade efter att jäst har tagit bort kväveatomerna som de behöver för tillväxt. Små mängder av dessa aminosyraråvaror finns i druvsaft.
förutom normal propylalkohol innehåller alla huvudkomponenter i fuselolja—isobutyl, isoamyl och aktiva amylalkoholer—kolskelett av en biosyntetiskt relaterad grupp aminosyror (ibland kallad grenade aminosyror): valin, leucin respektive isoleucin. Denna förklaring till varför jäst gör fuselolja är fortfarande allmänt hållen. Kärleksfullt är det bara jäst—en mängd olika—som är kända för att göra fuselolja.
men Ehrlichs förklaring var ofullständig, och grundläggande frågor kvarstod: varför attackeras dessa få aminosyror företrädesvis? Och det större pusslet är: hur och varför gör jäst fuselolja, även när aminosyror inte är tillgängliga som kvävekälla?
detta dilemma fördes i skarpt fokus genom ett detaljerat experiment som John Castor och Jim Guymon gjorde för mer än 50 år sedan vid University of California, Davis, Institutionen för vinodling och Enologi. De följde försvinnandet av grenade aminosyror och bildandet av fuselolja (svåra och tidskrävande mätningar att göra under dessa dagar) under jäsningen av en fransk Colombard måste av Montrachet-stammen av jäst.
Castor och Guymons resultat krossade Ehrlichs underförstådda en-till-en-länk mellan aminosyrautnyttjande och fuseloljebildning. De fann att fuseloljebildningen fortsatte—i själva verket påskyndades—efter att alla grenade aminosyror i musten hade tömts. Och bildandet av fuselolja (tillsammans med jäsning) fortsatte även efter att jästens tillväxt (och dess behov av aminosyror) stoppades. Senare visades att jästceller suspenderade i en lösning av glukos ensam i fullständig frånvaro av aminosyror gör fuselolja när de jäser.
hur jäst gör detta besvarades av Jim Guymon, Ed Crowell och jag, även vid UC Davis, i början av 1960-talet. I en serie papper visade vi att de viktigaste fuseloljekomponenterna syntetiseras längs samma metaboliska väg som deras motsvarande aminosyror. Men snarare än att fortsätta hela vägen till aminosyror, förgrenar sig rutten för att göra fuselolja. Vi visade detta med hjälp av jäststammar som till följd av mutation hade förlorat förmågan att syntetisera en viss aminosyra. Sådana stammar gör inte motsvarande fuseloljekomponent. Till exempel gör mutanta stammar som inte kan syntetisera leucin inte isoamylalkohol, och stammar som inte kan syntetisera isoleucin gör inte aktiv amylalkohol.
(Jim Guymon, professor i enologi, brandy specialist och finsmakare, hade en anmärkningsvärd näsa för fuselolja. Jag såg honom—genom att smaka-rangordna tre Zinfandel-viner korrekt enligt deras innehåll av fuselolja.)
i samma studier upptäckte vi den metaboliska vägen för bildning av normal propylalkohol, fuseloljekomponenten som inte motsvarar direkt någon aminosyra. Dess syntesväg är också integrerad med den för de grenade aminosyrorna, men på ett nyfiken och oväntat sätt. En intermediär (alfa-oxoglutarat) i serien av metaboliska reaktioner som leder till syntesen av isoleucin görs till normal propylalkohol på samma sätt som skelett av grenad kedja kasseras. Varför? Vilken möjlig fördel erbjuder dess bildning eller närvaro jästen? Det är ett mysterium, men normal propylalkohol verkar alltid vara en del av fuselolja.
kontrollerande bildning av fuselolja
dessa resultat föreslog att det kan vara möjligt att konstruera en jäststam som skulle producera lite eller kanske ingen fuselolja alls: helt enkelt introducera i stammen tillräckliga genetiska block för att göra det oförmöget att göra någon Grenad aminosyra. Vi gjorde det, och resultaten var ganska överraskande. Stammen, som förväntat, gjorde inte någon av de vanliga komponenterna i fuselolja, men oväntat gjorde den en ny högre alkohol som normalt inte finns i fuselolja: normal butylalkohol.
vi fann att stammen hade kullerstensat ihop återstående bitar och bitar av reaktionsserien som normalt gör grenade aminosyror och deras motsvarande fuseloljekomponenter för att göra denna nya fuseloljeliknande högre alkohol, normal butylalkohol. Det gjorde alfa-oxobutyrat genom ett återstående fragment av isoleucinvägen och omvandlade detta genom fragment av leucin-och Ehrlich-vägar till normal butylalkohol. Det verkar som om jäst har en tvång att göra lite fuselolja. Även mutanta stammar gör det på ett eller annat sätt genom sina återstående metaboliska verktyg.
senare anpassade Richard Snow och Ralph Kunkee detta tillvägagångssätt med Montrachet-sorten av Saccharomyces cereviseae för att erhålla en kommersiellt användbar stam som endast gör minimala mängder isoamylalkohol, fuseloljekomponenten som vissa anser vara mest oönskade för vinsmak. Och vi hade hittat ett annat sätt att begränsa fuselolja. Luftning stimulerar bildandet av alla fuseloljekomponenter; strikt uteslutning av luft från en jäsning minskar mängden av dem.
Beyond wine
det är ett spännande faktum, som först så dramatiskt visat av Louis Pasteur, grundaren av modern mikrobiologi, i Scorpitudes Sur le Vin att konsekvenserna av forskning på vin ibland sträcker sig bortom själva vinet. Forskning om bildandet av fuselolja i vin är ett meningsfullt exempel.
bioteknikindustrin, som använder mikroorganismer för att göra terapeutiskt användbara proteiner som insulin och humant tillväxthormon, var orolig för att upptäcka att dessa proteiner ibland innehöll en onormal aminosyra, norvaline (det finns inte i vår genetiska kod eller normalt närvarande i protein), och de ville eliminera det. De fann att norvaline syntetiserades via den väg som vi fann att mutanta stammar av jäst gör den onormala fuseloljekomponenten, normal butylalkohol. Denna information ledde till medel för att eliminera norvaline från sina produkter.
kunskap om hur fuselolja tillverkas tillämpas nu vid tillverkning av syntetiska bränslen. Fuseloljegener från jäst har överförts av Shota Atsumi till andra mikrober (särskilt Escherichia coli) för att producera normal butylalkohol, vilket är ett utmärkt bränsle för förbränningsmotorer.
Vad ska man göra?
vi vet nu hur fuselolja, den stora kongenen, tillverkas. Vi har fortfarande ingen aning om varför jäst, nästan alla, gör det. Vi vet att det påverkar smaken av vin, och vi har viss kunskap om hur man hanterar dess bildning. Men vi är inte säkra på att vi vill.
vid pensionering från University of California, Davis, som professor i mikrobiologi, tog John L. Ingraham upp samråd inom bioteknik och skrivning. Hans senaste bok, March of the Microbes, observation The Unseen, som tar en fågelskådares inställning till mikrobiologi, släpptes av Harvard University Press i februari 2010. För att kommentera den här artikeln, e-post [email protected].