Новые дрожжи: как их искать и как использовать в пиве

С течением времени меняются запросы потребителей, вкусы производителей, и, соответственно, сами пивоваренные ингредиенты. Федерико Тондини в статье для журнала Brew Your Own рассказывает, как искать новые штаммы дрожжей для новых стилей.

Последнее десятилетие стало временем увлекательных экспериментов в пивоваренном мире. Большинство пивоваров в этот период сосредоточилось на эволюции хмеля, а ведь на самом деле ничто не меняется так быстро, как микроорганизмы, которые мы вносим в сусло и пиво. Сильно расширился выбор  и лактобактерий и бреттов, и пивоваренных дрожжей благодаря использованию лабораторных технологий гибридизации и генетической модификации. Пивоварам становятся доступны и менее распространенные дрожжи вроде Lachancea. Но я уверен, что на этом разнообразии не нужно останавливаться: тот, кто ищет, всегда найдет больше.

На протяжении тысячелетий пиво, как и продукты, получаемые путём ферментации, играли ключевую роль в развитии человечества. В это время Saccharomyces cerevisiae менялись вместе с мировой цивилизацией и стали главным инструментом в производстве алкогольных напитков. Этот переход от ремесленного пивоварения к промышленному случился благодаря открытию французского учёного Луи Пастера — он установил, что преобразование солодового сахара в этанол (спирт) и CO2 происходит при участии микроорганизмов.

Эта мысль нашла продолжение в исследованиях Эмиля Кристиана Хансена, который в 1883 году получил первое пиво с чистой культурой дрожжей. Впоследствии спонтанное брожение и соответствующие ему сложные микробиомы были вытеснены дрожжами S. cerevisiae для «элей» и S. pastorianus для «лагеров». Теперь в производстве пива используется ограниченное количество штаммов, которые имеют невысокое генетическое разнообразие — это важно для стабильности качества. Лишь с развитием крафтового пивоварения, где всегда есть спрос на новые стили пива, появилась потребность в ещё большем разнообразии дрожжей. Дрожжи стали двигателем инноваций, поскольку именно они вносят значительный вклад в формирование ароматического профиля пива.

Биоразведка в пивоварении

Дрожжи S. cerevisiae исследованы вдоль и поперек, напрямую изучена их связь с деятельностью людей — в частности с хлебопечением, виноделием и производством саке. Но совсем незначительное количество штаммов из этих промыслов подошло пивоварам. Исключение составили разве что исторические стили, такие как традиционное норвежское пиво квейк и финское пиво сахти, в которых вместо хмеля или в дополнение к нему используется можжевельник, а также русский квас, приготовленный на хлебе, — лишь в этих случаях проявлялись интересные штаммы.

Также можно сосредоточиться на менее традиционных видах брожения, при которых местные дрожжи избежали одомашнивания и, соответственно, дали более широкое биоразнообразие. Или можно рассмотреть нетипичные варианты сырья — не только зерно и виноград, но и, например, мёд. Это позволит избежать повторного отбора дрожжей, похожих на те, что существуют и используются сейчас.

Нам предстоит узнать больше о традиционных напитках — от классических слабоалкогольных европейских, до тех, что готовили австралийские аборигены — нектар из цветов мангаич, напиток из смолы эвкалипта вэй-а-лина, камбуда из орехов дерева пандан. В книге Джеффри Кэмпбелл-Платта «Ферментированные продукты мира» (Fermented Foods Of The World, 1987) перечисляется около 3500 различных продуктов и напитков, но в наше время их уже более 5000.

Пивоваренный потенциал дрожжей, полученных в результате брожения, — например, при производстве чичи, кашасы, пульке, текилы или алкогольных напитков из стран, расположенных к югу от Сахары, — пока не раскрыт. Можно выделить новые штаммы и из молочных продуктов, кофе, какао-бобов и других продуктов. Кроме этого, промышленное производство биоэтанола является богатым источником штаммов S. cerevisiae — их теоретически можно задействовать в пивоварении.

Методы изолирования природных дрожжей

До недавнего времени мы придерживались не совсем правильной теории происхождения и развития S. cerevisiae: из-за особенностей их метаболизма мы полагали, что S. cerevisiae «обитали» на фруктах. Однако этот факт не нашел достаточных подтверждений. Оказалось, что дрожжевые клетки, вероятнее всего, попадали в виноградники и сады при участии насекомых, которые питались поврежденными плодами. Наиболее вероятной неосвоенной средой изоляции видов Saccharomyces является смола дубов и других широколиственных деревьев. А самые примитивные на сегодняшний день популяции S. cerevisiae были изолированы из древних лесов Китая.

Существуют две основные трудности, с которыми можно столкнуться при изоляции диких S. cerevisiae из этих ареалов: во-первых, нужно выбрать правильное место для сбора проб, во-вторых, не выделить случайно штаммы уже известных генотипов. Ниже приводится рецепт, первоначально предложенный П. Снеговским и его коллегами в исследовании от 2002 года — их метод позволил изолировать десятки штаммов S. cerevisiae и S. paradoxus из образцов почвы вокруг дубов, а также открыть «родителя» S. Pastorianus — устойчивые к холоду дрожжи S. eubayanus.

Среда для изоляции дрожжей

Объём: 1 л

Ингредиенты

3 г дрожжевого экстракта
3 г солодового экстракта
5 г пептона
10 г сахарозы
76 мл этанола
1 мг хлорамфеникола
1 мл одномолярного раствора HCl (соляной кислоты)

Шаг за шагом

Смешайте экстракты, пептон и сахарозу с 1 л воды. Доведите до кипения и оставьте на 5-15 минут. Дайте смеси остыть, добавьте к ней этанол, хлорамфеникол и раствор соляной кислоты. Для наблюдения за дрожжевой активностью хорошо подходят простерилизованные колбы объемом 50 мл. В стерильной обстановке разлейте раствор в колбы, заполнив их примерно наполовину.

Лучшее место для поиска штаммов — широколиственные леса (лучше — дубравы) умеренного климата. С помощью стерильного скальпеля или шпателя соберите немного экссудата, коры и образцов почвы в каждую пробирку. Плотно укупорьте пробирки, затем инкубируйте около 10 дней при температуре 30 ℃. В это время не встряхивайте пробирки, только регулярно проверяйте на наличие признаков выделения CO2.

Новые трудности и новые горизонты

Традиционные пивоваренные дрожжи развивались в процессе естественного и искусственного отбора, они крайне эффективны и качественны, но при этом ограничены в создании новых вкусовых профилей. При производстве пива нужно учитывать свойства нетрадиционных дрожжей из дикой, непивоваренной среды. Некоторые проблемные характеристики новых изолированных штаммов — плохую флокуляцию, низкую степень сбраживания и активное выделение летучих фенолов — можно устранить с помощью центрифугирования, использования осветлителей или изменения условий затирания и регуляции пропорций сбраживаемых сахаров или феруловой кислоты (прекурсора 4-винил-гуаякола). Настроившись на поиск нового и вооружившись лабораторными методами, можно отправиться на поиски необычных диких дрожжей, которые подойдут для пивоварения.

Адаптивность дрожжей также проявляется в их геномах, и по мере роста известных геномных последовательностей появляется возможность для выявления уникальных штаммов, подходящих для пивоварения, методом in silico (с помощью смоделированного компьютерного эксперимента). Полагаясь на обзор 1011 штаммов S.cerevisiae, описанных Джексоном Питером и его соавторами (Genome evolution across 1,011 Saccharomyces cerevisiae isolates, 2018), можно быстро проанализировать тысячи из них. Пивоварам прежде всего важно искать те гены, которые отвечают за функцию переноса мальтозы и мальтотриозы, а также мутации, связанные с синтезом ароматических соединений.