啤酒酵母的历史

2020-11-09 130酵母菌

今天的工业酵母菌株被用于制造啤酒、葡萄酒、面包、生物燃料等,但它们的进化史却没有得到很好的研究。在9月8日发表的Cell论文中,研究人员描述了这些微生物的家族树,重点是啤酒酵母的历史。由此产生的遗传关系揭示了酵母何时被首次驯化,最早的啤酒酿造者是谁,以及人类如何塑造这种生物体的发展的线索。

"我们喝的啤酒的味道很大程度上取决于酵母,"比利时鲁汶大学和VIB的酵母遗传学家Kevin Verstrepen解释说。"我们现在喝的是最好的啤酒,因为古代的酿酒师足够聪明,在他们知道自己在做什么之前就开始培育酵母。这真的是一门艺术。"

研究内容

由VIB和根特大学的计算生物学家Steven Maere领导的生物信息学家团队,以及来自加州怀特实验室的啤酒科学家,Verstrepen和他的同事们对157种不同的酵母菌株的基因组进行了测序,这些酵母菌用于制造啤酒、葡萄酒、烈酒、清酒、面包和生物乙醇,以及一些在研究实验室中使用的酵母菌,以探索物种的进化历史。研究人员还通过实验测试了耐压力等性状,以研究基因组与酵母行为之间的相互作用。

根据分析,今天使用的工业酵母只来自几个祖先菌株。从基因上分离出五个大的群体,菌株主要是根据其工业目的聚集在一起。地理界限进一步划分了每一类:例如在啤酒酵母的一个分组中,来自比利时和德国的菌株关系密切,但与英国和美国的菌株分开。

酿酒师们使用相同的酵母来酿造不同类型的啤酒,所以像啤酒或黑啤酒这样的饮料一般没有单独的菌株与之相关。然而,一些独特的菌株与具有非常特殊性状的啤酒相关联,例如德国Hefeweizen啤酒的烟熏丁香般的味道。

啤酒酵母的历史

利用基因组数据,研究人员研究了啤酒酵母的历史,将工业啤酒和野生酵母的共同祖先追溯到15世纪--在正式发现微生物之前。"如果早期的酿酒师有一个非常好的发酵,他们足够聪明,可以收获酵母沉积物,并将其用于接种下一批啤酒,即使他们不知道其中漂浮着什么,"Verstrepen解释说。"重新利用微生物来制造啤酒,使它们与自然完全分离。酵母菌是在啤酒厂里进化的。"

研究小组发现了一些与驯化过程有关的遗传模式。野生酵母菌可以在饥饿或压力时期进行有性繁殖,但今天的啤酒酵母菌已经失去了这种能力--它们只有无性繁殖的功能基因,这可能是由于它们的生活条件比较舒适。"它们基本上变得不育了,"Verstrepen说。

"四个世纪的驯化也在啤酒酵母基因组中留下了与酿酒环境中有用的性状相关的痕迹,"Maere说。"在不同的啤酒酵母品系中,特定的基因已经被放大、删除或改变,以优化啤酒发酵罐中的生长和啤酒口味。"

特别是,研究人员发现了参与代谢典型啤酒糖的基因放大的证据,以及对4VG生产的选择,4VG是大多数天然酵母产生的一种不良风味化合物。"据我们所知,在抑制4VG的生产方面没有选择优势 "Verstrepen说。"一定是酿酒师说,'这个味道不错,我们要重用它'。" 葡萄酒酵母菌还表现出对铜的遗传抗性,铜是用来对抗葡萄园中真菌感染的,最终会进入葡萄汁中。

进一步研究

Verstrepen的团队正在继续研究,以培育具有对工业有用特性的新酵母菌株,并将很快在实验室中增加一个酿酒厂,进行进一步的实验。"从研究酵母到尝试制造更好的啤酒酵母,这是一个很短的跳跃。"他说。

引用

Cell Press. "The history of beer yeast." ScienceDaily. ScienceDaily, 8 September 2016. www.sciencedaily.com/releases/2016/09/160908130552.htm.

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