Francisco Carrau
Zusammenfassung Die Entwicklung von Hefestämmen, die den Geschmack und die sensorische Komplexität fermentierter Getränke verbessern oder steigern, ist eine Herausforderung. Es ist hinreichend bekannt, dass die Bildung der dominantesten Aromastoffe in fermentierten Getränken mehr von den Hefen abhängt als von den für die Fermentation verwendeten Rohstoffen. Die Anwendung derselben kommerziellen Hefestämme in verschiedenen Regionen der Welt führt zu einheitlichen Produkten und begrenzt die Geschmacksvielfalt. Da sterile Bedingungen für den Weinherstellungsprozess nicht empfohlen werden, hat die mikrobiologische Forschung in Trauben und Wein wesentlich dazu beigetragen, zu verstehen, wie sich die Hefebiodiversität auf die geimpfte kommerzielle Hefe auswirken könnte oder wie eine spontane Fermentation durchgeführt werden kann. Traditionell sind die industriellen Phänotypen, nach denen bei der Hefeauswahl gesucht wird, die Fähigkeit, die Fermentation abzuschließen, eine höhere Fermentationsrate oder die Fähigkeit, Maltose in Braustämmen abzubauen. Der „Geschmacksphänotyp“ ist ein komplizierteres Konzept, wenn man bedenkt, dass in Wein mehr als 1300 flüchtige Verbindungen nachgewiesen wurden. Die wichtigste Hefe, die in der heutigen Lebensmittel- und alkoholischen Getränkeindustrie zur Herstellung von Brot, Bier, Spirituosen, Apfelwein und Wein verwendet wird, wird als Saccharomyces cerevisiae klassifiziert. Allerdings stellt dieser eukaryotische Modellpilz weniger als 1 Prozent der Hefeflora dar, die am biotechnologischen Prozess der Weinherstellung und Weinherstellung beteiligt ist. Die Anwendung von Hefen anderer Art als Saccharomyces und von Mischkulturen mit Saccharomyces zur Steigerung der Geschmackskomplexität in fermentierten Getränken wird der Lebensmittelindustrie bahnbrechende Möglichkeiten bieten. Mikrobielle Biodiversität und Stoffwechseltechnik werden als Werkzeuge betrachtet, um die sensorischen Erwartungen der Verbraucher direkt zu beeinflussen. Das klinische Wissen wächst exponentiell, und nirgendwo ist dies deutlicher als in den historischen Meilensteinen der Chemie und Biologie, die unser Verständnis der Biologie der Mikroorganismen geprägt haben, die die Fermentation vorantreiben. Dieser Fortschritt wurde von einigen der bedeutendsten Namen der chemischen und biologischen Wissenschaften geschmückt, darunter van Leeuwenhoek, Lavoisier, Homo-Lussac, Pasteur, Buchner und Koch. Man könnte argumentieren, dass das wichtigste Testgefäß für die Entstehung und Entwicklung der modernen Lebenswissenschaften der Fermenter ist und dass der wichtigste Modellorganismus die Hefe Saccharomyces cerevisiae war, die allgemein als Back-, Brauhefe oder Weinhefe bezeichnet wird. Wie die Leser vielleicht wissen, wird dies durch die Herkunft des Wortes Enzym veranschaulicht – „en“ bedeutet innerhalb und „zyme“ bedeutet Sauerteig. Hefe war für die Pionierarbeit in der Mikrobiologie und Biochemie von entscheidender Bedeutung, insbesondere in den Bereichen Stoffwechsel und Enzymologie. In den frühen Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts wurde der Platz von S. cerevisiae in der kritischen Forschung bestätigt, und es gibt mehrere wünschenswerte Gründe dafür.Unsere genaue Datierung des Einsatzes dieser Hefe in der Lebensmittel- und Getränkeherstellung über Jahrtausende hinweg zeigt, dass die Arbeit mit ihr unbedenklich ist, wie die Einstufung „allgemein als sicher anerkannt“ durch die US-amerikanische Food and Drug Administration zeigt. Darüber hinaus ist sie kostengünstig, leicht zu züchten und kann über lange Zeiträume in einer Art Schwebezustand aufbewahrt werden. Der vielleicht wichtigste Faktor ist ihre praktische Genetik, die durch sexuelle und asexuelle Zyklen verfolgt werden kann (Barnett, 2007). Die 1970er Jahre setzten den Grundstein für eine weitere Wissensexplosion, die durch das Aufkommen der Genetik ausgelöst und durch eine Konvergenz von Genetik, Biochemie, Zellbiologie, Mikrobiologie, physikalischer und analytischer Chemie sowie Informatik vorangetrieben wurde, die unter dem Banner der Molekularbiologie zusammengefasst wurden. Die Molekularbiologie der Hefe wurde begründet, als die Gruppe von Gerald Fink in den USA zeigte, dass Hefe mit fremder DNA konvertiert werden kann (Hinnen et al., 1978). im selben Jahr entwickelte Jean Beggs in Großbritannien einen Shuttle-Vektor zwischen Escherichia coli und S. cerevisiae, der das Klonen in Hefe ermöglichte (Beggs, 1978). Weinherstellung, Wissenschaft und Technologie sind in ihrer Geschichte miteinander verwoben und haben sich im Laufe der Jahrtausende gegenseitig genutzt. Obwohl Technologie ein wichtiger Teil der Ausbildung eines Önologen ist und wissenschaftliche Techniken und Geräte automatisch im Weinberg eingesetzt werden, sind Winzer laut SE keine Wissenschaftler. Vielleicht eher, da sie als Handwerker betrachtet werden sollten, wobei die Betonung auf „Kunst“ liegt. Wie bei vielen menschlichen Bemühungen entwickeln sich die Geisteswissenschaften mit den Trends der Technologie weiter; denken Sie an die Verwendung von Acrylfarbe in der bildenden Kunst seit ihrer Einführung in den 1950er Jahren oder an David Hockneys Verwendung einer Polaroid-Kamera zum Erstellen von Fotocollagen. So wie Acrylfarben und Gemälde Künstlern neue Möglichkeiten eröffnet und ihnen ermöglicht haben, ihren Horizont zu erweitern, erweitert die Hefewissenschaft und -technologie die Palette des Winzers. Wer weiß, welche Meisterwerke in Flaschen uns erwarten, wenn wir im Labor mithilfe von Molekularbiologie, Strukturanalyse und künstlicher Biologie neue Hefelinien formen. Das größte Hindernis, mit dem wir konfrontiert sind, ist die Akzeptanz von GVO bei den Verbrauchern. Wir können nur hoffen, dass die Vernunft am Ende siegen wird. Die Ergebnisse dieser Arbeit waren vielversprechend, aber als sie auf Weinhefe übertragen wurden, waren die Ergebnisse eher einzigartig. Es gab sogar große Unterschiede zwischen Weinhefelinien, was die Autoren zu der Warnung veranlasste, dass „die Optimierung des Flockungsmusters einzelner industrieller Linien auf einem Stamm-für-Stamm-Ansatz basieren muss“ (Govender et al., 2010). Dennoch bleibt die kontrollierte Expression von FLO-Genen am Ende der Gärung eine plausible Methode zur Verbesserung der Leistung von Weinhefe.Die für ein korrektes Ergebnis erforderlichen Techniken können jedoch komplizierter sein als zunächst angenommen. Während die Komplexität biologischer Strukturen für die meisten Biologen ein Grund zur Aufregung und zum Staunen ist, kann sie die Entwicklung neuer Linien für industrielle Anwendungen schwieriger machen, als es Lehrbücher der Molekularbiologie und Biotechnologie vermuten lassen. Für diejenigen, die mit kommerziellen Hefelinien arbeiten, kann es angebracht sein, das Problem der Komplexität sofort anzugehen und strukturbiologische Verfahren zu verwenden, um die Funktionsweise des Hefestoffwechsels besser zu verstehen. Dies sollte zu einer genaueren Modellierung metabolischer Prozesse für besser informierte Manipulationen führen, um gezielte, vorhersehbare Ergebnisse zu erzielen. Biografie Francisco Carrau ist Professor, Leiter der Abteilung für Önologie der Abteilung für Lebensmittelwissenschaften der Universität der Republik Uruguay und Chef-Winzer des Weinguts seiner Familie in Uruguay. Er schloss sein Studium der Biowissenschaften 1987 an der Fakultät für Naturwissenschaften der Universität der Republik Uruguay ab. 2003 erhielt er seinen Doktortitel in Chemie an der gleichen Universität an der Fakultät für Chemie und am Australian Wine Research Institute (Dr. Paul A. Henschke). Seit April 2011 leitet er die Gruppe für Önologie und Fermentationsbiotechnologie des CSIC I+D-Programms der Universität der Republik, UdelaR, Uruguay (2011-2014). fcarrau@fq.edu.uy
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