2024/05/30 
Kevin Verstrepen（中）和同事們?cè)趯?shí)驗(yàn)室品嘗啤酒。
使用傳統(tǒng)育種方法，我們能把風(fēng)味加強(qiáng)10倍，但使用基因改造方法，我們能加強(qiáng)100倍或1000倍。
Kevin Verstrepen 的實(shí)驗(yàn)室會(huì)議有時(shí)會(huì)讓人變得醉醺醺。每周兩次，他在比利時(shí)魯汶大學(xué)和佛蘭德斯生物技術(shù)研究所的幾個(gè)組員都會(huì)圍坐在桌邊，桌上則放滿了郁金香形的黑色啤酒杯以及痰盂和餅干。
Verstrepen舉起一只酒杯，然后聞了聞?！拔矣X(jué)得這就像個(gè)乙酸乙酯炸彈?！边@種化學(xué)品經(jīng)常用在梨子味的甜食中，在高濃度下散發(fā)出一股指甲油味兒。
實(shí)驗(yàn)室里的一位研究生Brigida Gallone還聞到了另一種味道?！耙宜嵋阴ズ?-乙烯基愈創(chuàng)木酚?！彼f(shuō)。后者聞起來(lái)像煙霧、丁香和牙醫(yī)辦公室的味道?！拔蚁矚g4-乙烯基愈創(chuàng)木酚，但這個(gè)太濃了?！?/FONT>
另一位學(xué)生Stijn Mertens 聞到了濕硬板紙的味道，這種味道在陳啤酒中很常見(jiàn)?！拔衣劦搅朔?2-壬烯醛。”他說(shuō)。
該小組結(jié)束了對(duì)這種啤酒的分析，開始品嘗第九杯，也是最后一杯啤酒。時(shí)間還沒(méi)到上午11點(diǎn)。
“在注意力渙散之前，你只能做那么多。”博士后Miguel Roncoroni 說(shuō)。他主持這些品酒會(huì)已經(jīng)4個(gè)多月了。他們所屬的項(xiàng)目旨在描述市場(chǎng)上200多種比利時(shí)啤酒的特點(diǎn)。他們的評(píng)價(jià)以及對(duì)產(chǎn)生口味和香氣的幾十種化學(xué)物質(zhì)的精確測(cè)量，能幫助消費(fèi)者將自己喜愛(ài)的啤酒與實(shí)驗(yàn)室介紹進(jìn)行對(duì)比，挑選出想嘗試的新啤酒。
但Verstrepen的夢(mèng)想不止于此。他想培養(yǎng)出完美的酵母。他的實(shí)驗(yàn)室正在把有關(guān)啤酒風(fēng)味的化學(xué)和遺傳知識(shí)運(yùn)用到培育酵母菌株上，以培育出獨(dú)特風(fēng)味和受追捧的可口飲品。
該實(shí)驗(yàn)室里的“啤酒極客”橫跨兩界，既從事科學(xué)研究，也參與工業(yè)釀造。他們通過(guò)酵母研究演化、生物化學(xué)，甚至神經(jīng)科學(xué)，但也與來(lái)自全世界的啤酒制造商簽訂合同。在一篇即將發(fā)表于《細(xì)胞》期刊的論文中，該實(shí)驗(yàn)室報(bào)告了150個(gè)用于釀造啤酒、清酒以及其他發(fā)酵制品的酵母菌株的基因組。
走出釀造廠
對(duì)啤酒這個(gè)價(jià)值5000億美元且產(chǎn)品依賴化學(xué)與微生物學(xué)間復(fù)雜反應(yīng)的行業(yè)而言，高級(jí)酵母菌株可是搶手貨?！澳憧傁胫繩evin的實(shí)驗(yàn)室有什么新東西。”美國(guó)New Belgium 啤酒廠的釀酒師Peter Bouckaert 說(shuō)，“人們都關(guān)注他的動(dòng)態(tài)。”
啤酒的味道來(lái)自寥寥幾種原料。谷物（主要是大麥麥芽）提供了糖和酒體，也能影響風(fēng)味，比如常見(jiàn)于黑啤的巧克力味。而啤酒花帶來(lái)了苦味和一些手工啤酒中的熱帶水果調(diào)?？扇艿V物質(zhì)會(huì)影響來(lái)自谷物和啤酒花的風(fēng)味。釀酒酵母提供了酒精、氣泡和上百種香味化合物。發(fā)酵過(guò)程生成了其他一切，從乙酸異戊酯（德國(guó)維森小麥白啤香蕉味的來(lái)源）到帶來(lái)丁香味的4-乙烯基愈創(chuàng)木酚。
啤酒制造商曾經(jīng)是酵母科學(xué)的領(lǐng)軍者。丹麥的嘉士伯酒廠在1875年建立了全世界最早的酵母生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室。在那里，Emil Christian Hansen 于1883年首次分離出了釀酒酵母的純菌株。在20世紀(jì)30~40年代，另一位就職于嘉士伯的科學(xué)家Jvind Winge 發(fā)現(xiàn)酵母既能有性生殖，也能無(wú)性生殖，并利用這一特點(diǎn)來(lái)培育具有實(shí)用釀造性狀的新菌株。
Winge 的工作讓酵母從釀酒廠走進(jìn)了生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室?，F(xiàn)在，許多科學(xué)家使用釀酒酵母作為探索復(fù)雜細(xì)胞內(nèi)部運(yùn)作機(jī)制的模型。盡管酵母與生命科學(xué)的結(jié)合由來(lái)已久且成果卓著，Verstrepen 仍然認(rèn)為，許多啤酒制造商在酵母使用上還停留在19世紀(jì)?！捌【浦圃焐蹋绕涫莻鹘y(tǒng)的啤酒制造商，使用的往往不是最理想的酵母?！?/FONT>
Verstrepen 想要改變這點(diǎn)。起初，他在南非的一家葡萄酒酵母菌實(shí)驗(yàn)室工作，然后于1999年進(jìn)入魯汶大學(xué)啤酒實(shí)驗(yàn)室攻讀博士學(xué)位。但他失望地發(fā)現(xiàn)，研究的大部分內(nèi)容都是在為釀酒商解決問(wèn)題。“沒(méi)人真的在做生物學(xué)研究?！彼f(shuō)。夢(mèng)想破滅后，他來(lái)到馬薩諸塞州懷特黑德生物醫(yī)學(xué)研究所，跟隨Gerald Fink 從事博士后研究。Gerald Fink 在上世紀(jì)70年代開創(chuàng)了酵母菌基因工程研究。
然而，盡管那里的科學(xué)家喜歡酵母，但沒(méi)人對(duì)啤酒有興趣。他的研究重點(diǎn)是致病性酵母菌黏連在人體組織上所使用的蛋白質(zhì)。他發(fā)現(xiàn)，酵母菌的“黏性”取決于某個(gè)特定基因上的DNA序列重復(fù)次數(shù)?！斑@就好比尼龍搭扣越長(zhǎng)，就越容易黏住東西?！彼忉尩?。這種蛋白質(zhì)還與酵母菌的絮凝有關(guān)，即酵母菌細(xì)胞在啤酒中凝聚成團(tuán)、從溶液中析出的過(guò)程。不同菌株的絮凝特性不同，會(huì)影響啤酒的風(fēng)味、澄清度和酒精含量。
啤酒實(shí)驗(yàn)室
2005年，Verstrepen在哈佛大學(xué)設(shè)立了自己的實(shí)驗(yàn)室，著重研究不同DNA序列重復(fù)在產(chǎn)生多樣性方面的作用。他也在哈佛大學(xué)給本科生教授生物學(xué)，并在這門課程中融入了釀酒學(xué)。“那門課挺難的?！彼f(shuō)。但在2009年回到魯汶大學(xué)前，啤酒一直沒(méi)有成為他的研究課題。
Verstrepen一直希望能將研究與對(duì)啤酒和葡萄酒的興趣結(jié)合起來(lái)。他與業(yè)界的合作始于一家瑞士巧克力公司打來(lái)的電話。百樂(lè)嘉利寶公司是全世界最大的可可生產(chǎn)商之一，其需要把苦味的可可豆轉(zhuǎn)化成可可粉（這在傳統(tǒng)上是由環(huán)境中的酵母菌完成的）?！岸一卮鹚麄?，巧克力也是發(fā)酵的嗎？”Verstrepen 說(shuō)。
盡管如此，該公司還是成為了Verstrepen 實(shí)驗(yàn)室的第一位咨詢客戶。現(xiàn)在，其實(shí)驗(yàn)室的25位科學(xué)家中，有一半人從事有關(guān)啤酒、生物燃料和其他發(fā)酵產(chǎn)品的應(yīng)用研究，其他人則從事表觀遺傳學(xué)、分子演化和其他基礎(chǔ)研究。
乍一看，Verstrepen 的實(shí)驗(yàn)室和其他實(shí)驗(yàn)室沒(méi)什么兩樣，實(shí)驗(yàn)桌上擺放著離心機(jī)、培養(yǎng)皿和移液器，還有一個(gè)裝滿了小玻璃瓶的培養(yǎng)箱。如果瓶子里裝著的不是濃濃的大麥麥芽、糖和啤酒花的話，這個(gè)孵化器在任何微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室都不會(huì)顯得突兀。
但該實(shí)驗(yàn)室的冰箱里存放了約3萬(wàn)種酵母菌，包括在全世界范圍內(nèi)用于釀酒、烘培和其他用途的1000種菌株，以及從水果、花卉、昆蟲，甚至人類身上分離出來(lái)的1000種野生菌株。其中許多品種都已經(jīng)根據(jù)影響口味以及啤酒制造商關(guān)注的其他性狀的基因進(jìn)行了歸類。實(shí)驗(yàn)室正與加州懷特純酵母發(fā)酵實(shí)驗(yàn)室和合成基因組公司合作，構(gòu)建工業(yè)用酵母菌的系譜。
冰箱里的其他菌種則是實(shí)驗(yàn)室的發(fā)明創(chuàng)造：擁有獨(dú)特性狀組合的全新菌株。團(tuán)隊(duì)通過(guò)讓不同的菌株配種并篩選后代的香氣制造新菌種。最近，實(shí)驗(yàn)室也開始篩選這些性狀背后的基因。Verstrepen 認(rèn)為，它將改變釀造業(yè)。
該實(shí)驗(yàn)室還使用了一種一天能完成上百次酵母配種的機(jī)器人，生產(chǎn)出的菌株根本來(lái)不及分析品嘗。為了解決生產(chǎn)過(guò)剩問(wèn)題，研究者正在研發(fā)一種同時(shí)能產(chǎn)生2000 多種不同酵母菌、每種20皮升的微流控芯片，每種酵母都只含有一個(gè)酵母單細(xì)胞。它們可以自動(dòng)檢驗(yàn)這些微量釀造產(chǎn)物的酒精含量，并希望最終能測(cè)量產(chǎn)生的香味化合物。
尋找新味道
Verstrepen 的酵母存檔讓他的實(shí)驗(yàn)室成為了啤酒制造商尋找特定風(fēng)味的一站式商店。 “Kevin 的研究有點(diǎn)超過(guò)啤酒制造商的應(yīng)用范疇?！盉ouckaert 說(shuō)，“但這并不意味著它們不能在未來(lái)轉(zhuǎn)化為巨大的商機(jī)。”
Verstrepen 表示，釀酒酵母的自然變異為風(fēng)味和其他性狀的調(diào)整提供了空間，但這種方法也有局限?；蚋脑旃ぞ呖梢栽诖嘶A(chǔ)上改進(jìn)。“使用傳統(tǒng)育種方法，我們能把風(fēng)味加強(qiáng)10倍，但使用基因改造方法，我們能加強(qiáng)100倍或1000倍?！盫erstrepen 說(shuō)。啤酒制造商對(duì)他們的成果很激動(dòng)，但轉(zhuǎn)基因食品的“污名”意味著實(shí)驗(yàn)室在生產(chǎn)供給業(yè)界的菌株時(shí)使用的一直都是更為傳統(tǒng)的技術(shù)，比如傳統(tǒng)育種和定向演化。
諸如CRISPR之類的基因編輯技術(shù)也能將自然發(fā)生、會(huì)帶來(lái)風(fēng)味的變異型引入生長(zhǎng)良好、但沒(méi)有什么味的酵母菌株，更快完成與傳統(tǒng)育種方法相同的目標(biāo)。
雖然一些手工啤酒廠曾向?qū)嶒?yàn)室索要過(guò)轉(zhuǎn)基因酵母，但Bouckaert 表示釀造業(yè)中的大多數(shù)企業(yè)對(duì)此并無(wú)興趣?！懊绹?guó)的手工啤酒廠正在挑戰(zhàn)極限，但基因改造是個(gè)禁區(qū)?！彼f(shuō)。
不過(guò)，Mertens 很樂(lè)意看到自己的發(fā)明被制成商業(yè)啤酒，但也希望能為他發(fā)明的其他菌株的基因組測(cè)序，以理解不同物種如何雜交——或許甚至能找出最初的拉格啤酒酵母產(chǎn)生的條件?！拔覀冄兄瞥隽诵碌慕湍福【浦圃焐毯芟矚g它?！彼f(shuō)，“但我們研究的是雜交的運(yùn)作基礎(chǔ)，比啤酒科學(xué)更進(jìn)一步。”
在上午的啤酒品嘗結(jié)束之際，桌上的痰盂已經(jīng)吐滿了。Verstrepen 與一家DNA測(cè)序公司有個(gè)會(huì)議，Mertens 和其他學(xué)生都有研究工作要做。實(shí)驗(yàn)室或許吸引了許多啤酒極客，但并不是狂飲派對(duì)。
“沒(méi)錯(cuò)，你研究的產(chǎn)品很有趣，但這歸根結(jié)底還是遺傳學(xué)工作，”Mertens 說(shuō)，“我們喝酒不是為了取樂(lè)。”至少下班前不是。