2024/05/30 
Kevin Verstrepen(中)和同事們在實驗室品嘗啤酒
使用傳統(tǒng)育種方法,，我們能把風(fēng)味加強10倍，但使用基因改造方法,，我們能加強100倍或1000倍,。
Kevin Verstrepen 的實驗室會議有時會讓人變得醉醺醺。每周兩次,，他在比利時魯汶大學(xué)和佛蘭德斯生物技術(shù)研究所的幾個組員都會圍坐在桌邊,，桌上則放滿了郁金香形的黑色啤酒杯以及痰盂和餅干。
Verstrepen舉起一只酒杯,，然后聞了聞,。“我覺得這就像個乙酸乙酯炸彈,?！边@種化學(xué)品經(jīng)常用在梨子味的甜食中，在高濃度下散發(fā)出一股指甲油味兒,。
實驗室里的一位研究生Brigida Gallone還聞到了另一種味道,。“乙酸乙酯和4-乙烯基愈創(chuàng)木酚,?！彼f。后者聞起來像煙霧,、丁香和牙醫(yī)辦公室的味道,。“我喜歡4-乙烯基愈創(chuàng)木酚,，但這個太濃了,。”
另一位學(xué)生Stijn Mertens 聞到了濕硬板紙的味道,，這種味道在陳啤酒中很常見,。“我聞到了反-2-壬烯醛?！彼f,。
該小組結(jié)束了對這種啤酒的分析，開始品嘗第九杯,，也是最后一杯啤酒,。時間還沒到上午11點。
“在注意力渙散之前,，你只能做那么多,。”博士后Miguel Roncoroni 說,。他主持這些品酒會已經(jīng)4個多月了,。他們所屬的項目旨在描述市場上200多種比利時啤酒的特點,。他們的評價以及對產(chǎn)生口味和香氣的幾十種化學(xué)物質(zhì)的精確測量,，能幫助消費者將自己喜愛的啤酒與實驗室介紹進行對比，挑選出想嘗試的新啤酒,。
但Verstrepen的夢想不止于此,。他想培養(yǎng)出完美的酵母。他的實驗室正在把有關(guān)啤酒風(fēng)味的化學(xué)和遺傳知識運用到培育酵母菌株上,，以培育出獨特風(fēng)味和受追捧的可口飲品,。
該實驗室里的“啤酒極客”橫跨兩界，既從事科學(xué)研究,，也參與工業(yè)釀造,。他們通過酵母研究演化、生物化學(xué),，甚至神經(jīng)科學(xué),，但也與來自全世界的啤酒制造商簽訂合同。在一篇即將發(fā)表于《細胞》期刊的論文中,，該實驗室報告了150個用于釀造啤酒,、清酒以及其他發(fā)酵制品的酵母菌株的基因組。
走出釀造廠
對啤酒這個價值5000億美元且產(chǎn)品依賴化學(xué)與微生物學(xué)間復(fù)雜反應(yīng)的行業(yè)而言,，高級酵母菌株可是搶手貨,。“你總想知道Kevin的實驗室有什么新東西,?！泵绹鳱ew Belgium 啤酒廠的釀酒師Peter Bouckaert 說，“人們都關(guān)注他的動態(tài),?！?/FONT>
啤酒的味道來自寥寥幾種原料。谷物(主要是大麥麥芽)提供了糖和酒體，也能影響風(fēng)味,，比如常見于黑啤的巧克力味,。而啤酒花帶來了苦味和一些手工啤酒中的熱帶水果調(diào)?？扇艿V物質(zhì)會影響來自谷物和啤酒花的風(fēng)味,。釀酒酵母提供了酒精、氣泡和上百種香味化合物,。發(fā)酵過程生成了其他一切,，從乙酸異戊酯(德國維森小麥白啤香蕉味的來源)到帶來丁香味的4- 乙烯基愈創(chuàng)木酚。
啤酒制造商曾經(jīng)是酵母科學(xué)的領(lǐng)軍者,。丹麥的嘉士伯酒廠在1875年建立了全世界最早的酵母生物學(xué)實驗室,。在那里，Emil Christian Hansen 于1883年首次分離出了釀酒酵母的純菌株,。在20世紀30~40年代,，另一位就職于嘉士伯的科學(xué)家Jvind Winge 發(fā)現(xiàn)酵母既能有性生殖，也能無性生殖,，并利用這一特點來培育具有實用釀造性狀的新菌株,。
Winge 的工作讓酵母從釀酒廠走進了生物學(xué)實驗室。現(xiàn)在,，許多科學(xué)家使用釀酒酵母作為探索復(fù)雜細胞內(nèi)部運作機制的模型,。盡管酵母與生命科學(xué)的結(jié)合由來已久且成果卓著，Verstrepen 仍然認為,，許多啤酒制造商在酵母使用上還停留在19世紀,。“啤酒制造商,，尤其是傳統(tǒng)的啤酒制造商,，使用的往往不是最理想的酵母?！?/FONT>
Verstrepen 想要改變這點,。起初，他在南非的一家葡萄酒酵母菌實驗室工作,，然后于1999年進入魯汶大學(xué)啤酒實驗室攻讀博士學(xué)位,。但他失望地發(fā)現(xiàn)，研究的大部分內(nèi)容都是在為釀酒商解決問題,?！皼]人真的在做生物學(xué)研究?！彼f,。夢想破滅后，他來到馬薩諸塞州懷特黑德生物醫(yī)學(xué)研究所，跟隨Gerald Fink 從事博士后研究,。Gerald Fink 在上世紀70年代開創(chuàng)了酵母菌基因工程研究,。
然而，盡管那里的科學(xué)家喜歡酵母,，但沒人對啤酒有興趣,。他的研究重點是致病性酵母菌黏連在人體組織上所使用的蛋白質(zhì)。他發(fā)現(xiàn),，酵母菌的“黏性”取決于某個特定基因上的DNA序列重復(fù)次數(shù),。 “這就好比尼龍搭扣越長，就越容易黏住東西,?！彼忉尩馈＿@種蛋白質(zhì)還與酵母菌的絮凝有關(guān),，即酵母菌細胞在啤酒中凝聚成團,、從溶液中析出的過程。不同菌株的絮凝特性不同,，會影響啤酒的風(fēng)味,、澄清度和酒精含量,。
啤酒實驗室
2005 年,，Verstrepen在哈佛大學(xué)設(shè)立了自己的實驗室，著重研究不同DNA序列重復(fù)在產(chǎn)生多樣性方面的作用,。他也在哈佛大學(xué)給本科生教授生物學(xué),，并在這門課程中融入了釀酒學(xué)?！澳情T課挺難的,。”他說,。但在2009年回到魯汶大學(xué)前,，啤酒一直沒有成為他的研究課題。
Verstrepen 一直希望能將研究與對啤酒和葡萄酒的興趣結(jié)合起來,。他與業(yè)界的合作始于一家瑞士巧克力公司打來的電話,。百樂嘉利寶公司是全世界最大的可可生產(chǎn)商之一，其需要把苦味的可可豆轉(zhuǎn)化成可可粉(這在傳統(tǒng)上是由環(huán)境中的酵母菌完成的),?！岸一卮鹚麄儯煽肆σ彩前l(fā)酵的嗎?”Verstrepen 說,。
盡管如此,，該公司還是成為了Verstrepen 實驗室的第一位咨詢客戶。現(xiàn)在，其實驗室的25位科學(xué)家中,，有一半人從事有關(guān)啤酒,、生物燃料和其他發(fā)酵產(chǎn)品的應(yīng)用研究，其他人則從事表觀遺傳學(xué),、分子演化和其他基礎(chǔ)研究,。
乍一看，Verstrepen 的實驗室和其他實驗室沒什么兩樣,，實驗桌上擺放著離心機,、培養(yǎng)皿和移液器，還有一個裝滿了小玻璃瓶的培養(yǎng)箱,。如果瓶子里裝著的不是濃濃的大麥麥芽,、糖和啤酒花的話，這個孵化器在任何微生物學(xué)實驗室都不會顯得突兀,。
但該實驗室的冰箱里存放了約3萬種酵母菌,，包括在全世界范圍內(nèi)用于釀酒、烘培和其他用途的1000種菌株,，以及從水果,、花卉、昆蟲,，甚至人類身上分離出來的1000種野生菌株,。其中許多品種都已經(jīng)根據(jù)影響口味以及啤酒制造商關(guān)注的其他性狀的基因進行了歸類。實驗室正與加州懷特純酵母發(fā)酵實驗室和合成基因組公司合作,，構(gòu)建工業(yè)用酵母菌的系譜,。
冰箱里的其他菌種則是實驗室的發(fā)明創(chuàng)造：擁有獨特性狀組合的全新菌株。團隊通過讓不同的菌株配種并篩選后代的香氣制造新菌種,。最近,，實驗室也開始篩選這些性狀背后的基因。Verstrepen 認為,，它將改變釀造業(yè),。
該實驗室還使用了一種一天能完成上百次酵母配種的機器人，生產(chǎn)出的菌株根本來不及分析品嘗,。為了解決生產(chǎn)過剩問題,，研究者正在研發(fā)一種同時能產(chǎn)生2000多種不同酵母菌、每種20皮升的微流控芯片,，每種酵母都只含有一個酵母單細胞,。它們可以自動檢驗這些微量釀造產(chǎn)物的酒精含量，并希望最終能測量產(chǎn)生的香味化合物,。
尋找新味道
Verstrepen 的酵母存檔讓他的實驗室成為了啤酒制造商尋找特定風(fēng)味的一站式商店,。 “Kevin 的研究有點超過啤酒制造商的應(yīng)用范疇,。”Bouckaert 說,，“但這并不意味著它們不能在未來轉(zhuǎn)化為巨大的商機,。”
Verstrepen 表示,，釀酒酵母的自然變異為風(fēng)味和其他性狀的調(diào)整提供了空間,，但這種方法也有局限?；蚋脑旃ぞ呖梢栽诖嘶A(chǔ)上改進,。“使用傳統(tǒng)育種方法,，我們能把風(fēng)味加強10倍,，但使用基因改造方法，我們能加強100倍或1000倍,?！盫erstrepen 說。啤酒制造商對他們的成果很激動,，但轉(zhuǎn)基因食品的“污名”意味著實驗室在生產(chǎn)供給業(yè)界的菌株時使用的一直都是更為傳統(tǒng)的技術(shù),，比如傳統(tǒng)育種和定向演化。
諸如CRISPR之類的基因編輯技術(shù)也能將自然發(fā)生,、會帶來風(fēng)味的變異型引入生長良好,、但沒有什么味的酵母菌株，更快完成與傳統(tǒng)育種方法相同的目標,。
雖然一些手工啤酒廠曾向?qū)嶒炇宜饕^轉(zhuǎn)基因酵母,，但Bouckaert 表示釀造業(yè)中的大多數(shù)企業(yè)對此并無興趣?！懊绹氖止て【茝S正在挑戰(zhàn)極限，但基因改造是個禁區(qū),?！彼f。
不過,，Mertens 很樂意看到自己的發(fā)明被制成商業(yè)啤酒,，但也希望能為他發(fā)明的其他菌株的基因組測序，以理解不同物種如何雜交——或許甚至能找出最初的拉格啤酒酵母產(chǎn)生的條件,?！拔覀冄兄瞥隽诵碌慕湍福【浦圃焐毯芟矚g它,?！彼f,，“但我們研究的是雜交的運作基礎(chǔ)，比啤酒科學(xué)更進一步,?！?/FONT>
在上午的啤酒品嘗結(jié)束之際，桌上的痰盂已經(jīng)吐滿了,。Verstrepen 與一家DNA測序公司有個會議,，Mertens 和其他學(xué)生都有研究工作要做。實驗室或許吸引了許多啤酒極客,，但并不是狂飲派對,。
“沒錯，你研究的產(chǎn)品很有趣,，但這歸根結(jié)底還是遺傳學(xué)工作,，”Mertens 說，“我們喝酒不是為了取樂,?！敝辽傧掳嗲安皇恰?/FONT>