От пробирки до кастрюли: Как ученые разрабатывают продукты, которые мы едим каждый день - Анастасия Волчок

Рис. 29. Генетически измененные дрожжи компании Berkeley Yeast из США позволяют получать пиво с хмелевыми нотками без использования хмеля. Все благодаря тому, что в их геном были встроены гены, кодирующие ферменты, характерные для растений, например для мяты и базилика[174]

Есть в США и другие бизнес-инициативы, нацеленные на улучшение качества пива с помощью биоинженерных штаммов. Одна из них – разработка Omega Yeast. В этой компании создали собственные дрожжи Daybreak-V, вариант штамма, традиционно используемого для IPA на Западном побережье[175]. У новых дрожжей с помощью генетических ножниц был удален ген, отвечающий за мутность эля после его сухого охмеления (когда хмель вносят не до брожения, а на его завершающем этапе). Без него клеточная стенка дрожжей хуже взаимодействует с частицами вокруг, и пиво получается гораздо более прозрачным и ярким. Другие дрожжи этой компании после модификации производят фермент, предотвращающий образование в пиве диацетила – побочного продукта брожения, который, если прервать ферментацию слишком рано, может придавать напитку посторонние тона сливочного масла или попкорна. Использование таких штаммов позволяет сократить время изготовления пива без потери контроля над его вкусовыми качествами.

Канадский дрожжевой гигант Lallemand тоже имеет в своем портфеле генетически исправленный штамм, но для производства кислых сортов пива. Дрожжи под торговой маркой Sourvisiae (S. cerevisiae) изменены так, чтобы при брожении выделять не только спирт, но и молочную кислоту. Обычно же способностью к производству кислоты могут похвастать исключительно бактерии.

Приверженцы натуральности, однако, могут отдать свой голос и другому питомцу того же Lallemand: природному штамму дрожжей WildBrew Philly Sour (Lachancea thermotolerans) с той же суперспособностью. Его посчастливилось найти на кладбищенском кизиле студентам из Филадельфии. Дрожжи оказались настолько привлекательными для пивоварения, что Lallemand не растерялся и помог коммерциализировать их. Теперь компания продает дрожжи на любой вкус – и натуральные, и генетически измененные[176].

Прощай, похмелье: уступит ли традиционный алкоголь место синтетическому?

Производство спиртного – довольно консервативная отрасль. Да, в ней появляются новые веяния. Люди хотят новых вкусов, натуральных составов и понятных ингредиентов, а правительства добиваются лучшей устойчивости цепочек поставок и снижения выбросов парниковых газов. Пестициды отходят на второй план, а в продуктах становится меньше добавок. Но в основе получения алкоголя всегда лежит спиртовое брожение, так как ключевая составляющая всех спиртных напитков – этанол.

При всем том алкогольный рынок в будущем могут ждать по-настоящему кардинальные изменения. Например, алкоголь в сегодняшнем его понимании вообще может исчезнуть.

Все мы знаем, что этиловый спирт вреден. Он не только отравляет наш организм, но и способствует росту числа насильственных смертей, не говоря уже о несчастных случаях, которые происходят с людьми в состоянии алкогольного опьянения. Поэтому вполне закономерно, что ученые пытаются чем-то его заменить.

Идея создавать напитки, ассоциирующиеся у людей с праздниками или общественными мероприятиями, но без спирта в составе, не нова. А в последние годы, с растущим трендом на здоровое питание и относительно «трезвым» поколением Z[177], она обрела второе дыхание. В результате сегодня в магазинах можно найти алкоголь без алкоголя практически на любой вкус. Мало того, в этом сегменте постоянно появляются новые перспективные игроки, грозящие перевернуть рынок с ног на голову.

О безалкогольном пиве, вероятно, слышали все. Уже давно оно выступает первой альтернативой для тех, кто не хочет пить спиртное на вечеринках, но не готов отказываться от знакомого опыта его употребления. Однако немногие задумываются, как же его делают.

Правда в том, что приготовить безалкогольное или малоалкогольное пиво можно двумя разными путями:

1. Удалить спирт из обычного пива;

2. Приготовить пиво, в котором спирта очень мало – не больше 0,5% об.

Первая задача – деалкоголизация – может решаться по-разному. Например, пиво можно нагреть в специальной установке – ректификационной колонне. При нагреве летучие фракции, включая этанол, будут испаряться первыми, а по мере прохождения через колонну – охлаждаться и конденсироваться. К сожалению, часть ароматики после такой обработки безвозвратно теряется. Вредит пиву и нагрев, отрицательно сказываясь как на вкусе, так и на цвете. Частично проблему решает вакуумная дистилляция – в этом случае испарение ведется при относительно низких температурах, 30–50 °C. Некоторые виды оборудования позволяют также, управляя нагревом, улавливать ароматику отдельно от спирта и вносить ее в конечный продукт. Но бесследно все эти операции все равно не проходят.

Второй перспективный метод деалкоголизации использует мембрану, разделяющую компоненты пива по их молекулярной массе. Алкоголь, вода и часть ароматики проходят сквозь нее, а остальное задерживается. Такой процесс называется обратным осмосом, так как вода в ходе разделения движется в сторону менее концентрированного раствора – против осмоса (рис. 30). Затем алкогольную фракцию перегоняют, отделяя спирт, а воду и ту ароматику, которую удалось спасти, возвращают назад.

Производство малоалкогольного пива с нуля – совсем другая история. Здесь на первый план выступают контроль брожения и работа с дрожжами, которые за него ответственны. Но сперва для такого пива готовят специальное сусло – оно должно содержать меньше экстрактивных веществ для лучшего баланса вкуса и меньше сахаров. Последнее нужно, чтобы дрожжам было сложнее набродить много этанола.

Сбраживание сусла должно происходить так, чтобы в пиве не образовался лишний спирт. Добиться этого можно, принудительно остановив рост дрожжей резким охлаждением. Затем пиво фильтруют, удаляя из него дрожжевые клетки, и на этом секреты заканчиваются. Главный недостаток пива, получаемого таким методом, – излишняя сладость. Она возникает потому, что дрожжи не успели сбродить мальтозу. Ароматика этого типа пива тоже частенько недотягивает до желаемого результата. И все же способ крайне популярен. Им широко пользуются и в Европе, и в России.

Рис. 30. Деалкоголизация с помощью обратного осмоса

Более изощренный биологический метод для создания почти безалкогольного пива – использование не стандартных пивных дрожжей, а их собратьев с подходящими свойствами. Ученые ищут штаммы разных родов дрожжей, которые не сбраживают мальтозу, но при этом дают подходящую технологам ароматику. Перспективными в этом плане считаются дрожжи Saccharomycodes ludwigii, их уже давно используют на производстве. А вот другие, такие как Pichia kluyveri или Candida shehatae, упоминаются в патентах, однако распространения пока не получили. Датская компания Chr. Hansen представила свои штаммы P. kluyveri (NEER Poly и NEER Punch) только в 2023 г.

Пиво с дрожжами, отличными от сахаромицетов, закономерно обладает совершенно иными характеристиками, но с подходящим штаммом все же можно получить приятные вкус и аромат. При этом, чтобы Saccharomyces не производили этанол, приходится вмешиваться в их ДНК. Ученые