La cerveza Hoppy está de moda entre los cerveceros artesanales y los amantes de la cerveza, y ahora los biólogos de UC Berkeley han encontrado una manera de crear estos sabores y aromas únicos sin usar lúpulo.
Los investigadores crearon cepas de levadura de cerveza que no solo fermentan la cerveza sino que también proporcionan dos de las notas de sabor prominentes proporcionadas por el lúpulo. En pruebas de sabor doble ciego, los empleados de Lagunitas Brewing Company en Petaluma, California, caracterizaron la cerveza hecha decepas de ingeniería como más lupuladas que una cerveza de control hecha con levadura regular y lúpulo Cascade.
Bryan Donaldson, gerente de innovaciones en Lagunitas, detectó notas de "bucles de frutas" y "azahar" sin sabores desagradables.
¿Por qué querrían los cerveceros usar levadura en lugar de lúpulo para impartir sabor y aroma? Según Charles Denby, uno de los dos primeros autores de un artículo que aparece esta semana en la revista Comunicaciones de la naturaleza , el lúpulo en crecimiento utiliza mucha agua, sin mencionar el fertilizante y la energía para transportar el cultivo, todo lo cual podría evitarse utilizando levadura para hacer una cerveza de lúpulo. Una pinta de cerveza artesanal puede requerir 50 pintas de agua simplementehacer crecer los lúpulos, que son las flores secas de una planta trepadora.
"Espero que si podemos usar la tecnología para hacer una cerveza excelente que se produce con un proceso más sostenible, la gente lo acepte", dijo Denby.
Los componentes sabrosos del lúpulo, o aceites esenciales, también varían mucho de un año a otro y de parcela en parcela, por lo que usar una levadura estandarizada permitiría la uniformidad del sabor. Y el lúpulo es costoso.
Un ex becario postdoctoral de UC Berkeley, Denby ha lanzado una startup llamada Berkeley Brewing Science con Rachel Li, la segunda primera autora y candidata de doctorado de UC Berkeley. Esperan comercializar levaduras de lúpulo para cerveceros, incluidas cepas que contienen más de los productos naturaleslúpulo componentes de sabor, y crear otras cepas que incorporan nuevos sabores de plantas no típicos de la cerveza elaborada a partir de los ingredientes canónicos: agua, cebada, lúpulo y levadura.
Usando tijeras de ADN
Las cepas de levadura modificadas fueron alteradas usando CRISPR-Cas9, una herramienta de edición de genes simple y económica inventada en UC Berkeley. Denby y Li insertaron cuatro genes nuevos más los promotores que regulan los genes en la levadura de cerveza industrial. Dos de los genes:- linalool sintasa y geraniol sintasa - codifican enzimas que producen componentes de sabor comunes a muchas plantas. En este caso, los genes provienen de la menta y la albahaca, respectivamente. Genes de otras plantas que tienen actividad linalool sintasa, como la aceitunay fresa, no eran tan fáciles de trabajar.
Los otros dos genes eran de levadura y aumentaron la producción de moléculas precursoras necesarias para producir linalol y geraniol, los componentes del sabor a lúpulo. Todos los componentes genéticos: el gen Cas9, cuatro genes y promotores de levadura, menta y albahacase insertaron en la levadura en un pequeño plásmido circular de ADN. Las células de la levadura luego tradujeron el gen Cas9 en las proteínas Cas9, que cortaron el ADN de la levadura en puntos específicos. Las enzimas de reparación de la levadura luego se empalmaron en los cuatro genes más promotores.
Los investigadores utilizaron un programa de software especialmente diseñado para obtener la combinación correcta de promotores para producir linalool y geraniol en proporciones similares a las proporciones en cervezas comerciales producidas por Sierra Nevada Brewing Company, que opera una sala de grifería no muy lejos de la startup.
Luego le pidieron a Charles Bamforth, una autoridad de malteado y elaboración de cerveza en UC Davis, que preparara una cerveza de tres de las variedades más prometedoras, usando lúpulo solo en la etapa inicial de elaboración de la cerveza, el mosto, para obtener la amargura sin elsabor a lúpulo. El sabor a lúpulo fue suministrado solo por las nuevas cepas de levadura. Bamforth también preparó una cerveza con levadura y lúpulo estándar, y le pidió a un ex alumno, Lagunitas Donaldson, que realizara una prueba de sabor a ciegas con 27 empleados de la cervecería.
"Esta fue una de nuestras primeras pruebas sensoriales, por lo que fue calificada como más lupulada que las dos cervezas que en realidad fueron de lúpulo seco a tasas de salto convencionales fue muy alentadora", dijo Li.
De combustibles sostenibles a cerveza sostenible
Denby vino a UC Berkeley para trabajar en combustibles de transporte sostenibles con Jay Keasling, pionero en el campo de la biología sintética y profesor de ingeniería química y biomolecular. La estrategia desarrollada por Keasling es hacer microbios, principalmente bacterias y levaduras, rampasaumentan su producción de moléculas complejas llamadas terpenos, y luego insertan genes que convierten estos terpenos en productos comerciales. Estos microbios pueden producir sustancias químicas como el medicamento antipalúdico, la artemisinina, los combustibles como el butanol y los aromas y sabores utilizados en la industria cosmética.
Pero el proyecto de elaboración de la cerveza "me encontró", dijo Denby
"Comencé a preparar cerveza por curiosidad con un grupo de amigos mientras comenzaba en el laboratorio de Jay, en parte porque disfruto de la cerveza y en parte porque estaba interesado en los procesos de fermentación", dijo. "Descubrí quelas moléculas que le dan a los lúpulos su sabor lupulado son moléculas de terpenos, y no sería demasiado difícil pensar que podríamos desarrollar cepas que produzcan terpenos en las mismas concentraciones que obtienes cuando haces cerveza y les agregas lúpulo ".
El gancho final fue que una cepa de levadura lupulada haría que el proceso de elaboración de la cerveza sea más sostenible que el uso del lúpulo producido en la agricultura, que es un producto muy natural que requiere muchos recursos, dijo
"Comenzamos nuestro trabajo en la ingeniería de microbios para producir isoprenoides, como sabores, fragancias y artemisinina, hace unos 20 años", dijo Keasling. "Al mismo tiempo, estábamos construyendo herramientas para controlar con precisión el metabolismo. Con este proyecto, podemos utilizar algunas de las herramientas que desarrollamos para controlar con precisión el metabolismo para producir la cantidad justa de sabores de lúpulo para la cerveza ".
Denby y Li primero tuvieron que superar algunos obstáculos, como aprender a diseñar genéticamente la levadura de cerveza comercial. A diferencia de la levadura utilizada en los laboratorios de investigación, que tienen un conjunto de cromosomas, la levadura de cerveza tiene cuatro conjuntos de cromosomas. Descubrieron quenecesitaban agregar los mismos cuatro genes más promotores a cada conjunto de cromosomas para obtener una cepa estable de levadura; de lo contrario, a medida que la levadura se propagó, perdieron los genes agregados.
También tuvieron que averiguar, a través del análisis computacional realizado por Zak Costello, qué promotores producirían las cantidades de linalool y geraniol en los momentos correctos para aproximar las concentraciones en una cerveza lupulada, y luego aumentar la fermentación en un factor de aproximadamente100 desde cantidades de tubos de ensayo hasta calderas de 40 litros.
Al final, pudieron beber su proyecto de investigación y continuar haciéndolo en su inicio mientras fermentan lotes de cerveza para probar nuevas cepas de levadura.
"Charles y Rachel han demostrado que usar las herramientas apropiadas para controlar la producción de estos sabores puede dar como resultado una cerveza con un sabor a lúpulo más consistente, incluso mejor que lo que la naturaleza puede hacer por sí misma", dijo Keasling.
El trabajo fue financiado por subvenciones otorgadas por la National Science Foundation. Estas incluyen una subvención inicial otorgada a UC Berkeley para usar biología sintética en levadura para producir productos industrialmente importantes, y la financiación posterior de una subvención de Investigación de Innovación para Pequeñas Empresas a Berkeley Brewing Science.
Además de Denby, Li, Costello, Keasling, Donaldson y Bamforth, otros coautores son Van Vu de UC Berkeley, Weiyin Lin, Leanne Jade Chan, Christopher Petzold, Henrik Scheller y Hector Garcia Martin del Joint BioEnergy Institute en Emeryville,que es parte del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y Joseph Williams de UC Davis.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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