涨知识:某种生命体可能被啤酒酿造永远改变

啤酒 Image copyright iStock

啤酒商往往强调其原料的纯净和啤酒花良好的来源,而在酿造过程中帮助啤酒商将他们所有努力转化为啤酒的酵母菌却极少被他们提及。默默无闻了几十年后,人们终于注意到这种催化啤酒酿造过程的原料了。

长久以来,食物历史学家相信,不论是否出于烘焙师和啤酒酿造者本意,他们实际上参与了选择性的育种行为。如今,出现了能够证明这一论述的证据。2016年《细胞》(Cell)杂志刊登了一篇由圣地亚哥酵母菌分销商怀特纯酵母发酵实验室(White Labs)的啤酒酿造者、微生物学家特罗艾尔斯•普拉尔(TroelsPrahl)和鲁汶大学(University of Leuven)的比利时科学家们合作撰写的论文,该论文为以下论述提供了可信性——虽然啤酒酿造者们并没有意识到,但他们确实在500年前就驯化了酵母菌。

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是酵母菌的一个品种,用于啤酒、红酒和日本清酒制造,研究者们对157个酿酒酵母的染色体进行了排序,揭示了了酿酒酵母的潜力。在这一过程中,研究者们也向好奇的啤酒酿造商们展示了酵母菌的工作原理,为酿造商们上了有关啤酒味道起源的宝贵一课。

Image copyright iStock
Image caption 几个世纪以来,虽然啤酒酿造者们没有意识到这一点,但他们早已利用了酵母菌的力量。(图片来源: iStock)

该DNA排序揭示了,今天在用的酵母菌可追溯至遍布欧洲的酒馆和修道院。该发现对啤酒酿造者们是个好消息,它或许能够回答这样一个问题:野生酵母菌株和驯化酵母菌株是在什么时候分道扬镳的?

这个问题为什么重要?酵母菌或许是细胞生物学当中得到最多研究,同时又是研究人员明白最少的的有机体。普拉尔认为,通过深入分析酵母菌染色体,现在啤酒酿造者们获得了更加清楚的认知:哪些酵母相互密切关联,微生物如何随时间的流逝进化,或许更重要的是,各种酵母菌株如何发挥作用,让啤酒产生其特有的味道。

对于重视科学的啤酒酿造者,描绘酵母菌基因图谱与学术活动有很大的不同。"这些技术驱动的科学研究方法就像是打开了潘多拉的盒子。发现了脱氧核糖核酸(DNA)后,基于酵母菌遗传学研究,酿造科学家们就对啤酒如何产生这一问题充满好奇,"普拉尔说道。在该研究项目中收集的数据能够帮助研究者们设计出新的酵母菌株,使之杂交,而无需求助于转基因。

虽然今天的啤酒酿造者们能够选择特定的酵母菌株,让啤酒拥有某些独特性,但这却是最近才有的现象。在人类有记录的历史里,啤酒酿造者们一直在不知不觉之中利用酵母菌酿造啤酒,然而该转化过程对他们来说也一直是一个谜。

Image copyright iStock
Image caption 我们今天饮用的啤酒来自于几个世纪的啤酒酿造手艺进化,在这其中酵母菌一直发挥着作用。(图片来源: iStock)

酵母菌的作用是如此之大,以至于它有一个古老的名字--"上帝的物品",因为它来自"上帝的恩惠"[英国作家伊丽莎白•戴维(Elizabeth David)在其食谱《英国面包和酵母烹饪》(British Bread and Yeast Cookery)中说道,该描述可以追溯至乔叟的时代。]啤酒是上天赐予的精妙手艺,而非来自微生物的作用。正因为老天爷的心境变幻莫测,所以啤酒的水平也参差不齐,某一批啤酒味道很糟糕,这并不鲜见——以前的人们就是这样认为的。

然而,上千年来,酵母菌就在啤酒的生产过程中扮演着重要角色。在中世纪,欧洲的啤酒酿造者们全赖一种叫作blackslopping的技艺。如果早前出产了一批味道鲜美的啤酒,他们会保存一部分,用这部分来酿新酒。一代代啤酒酿造者们不断品味着啤酒的滋味,直至酿造出甘醇佳酿。普遍的看法是:经过几百年的人工酿造,啤酒已经出现了迥异的地域风格——包括了低温发酵啤酒(lagers)和高温发酵啤酒(ales),而酵母菌的驯化也各不相同。

"啤酒酿造者们是第一批科学家和微生物学家,他们要么是有意识地,要么是无意识地驯化着酵母菌,"《酿酒者的故事》(The Brewers Tale)作者威廉•博斯特维克(William Bostwick)说道。

1857年,科学和啤酒的历史发生了重大转变,路易斯•帕斯特尔(Louis Pasteur)发现,是酵母菌这种微生物引起了酒精发酵(alcoholic fermentation),也就是说,帕斯特尔发现,酵母菌是一种单细胞真菌(single-celled fungi),而这一活跃于潮湿环境的真菌王国里的一员能够消耗糖分和氨基酸等单一营养源。

该发现可谓重大突破,它带来了啤酒生产业后续的转变。一旦啤酒酿造者们知道了如何将酵母菌分解出来,以达到理想效果,他们就能够专注于建立啤酒帝国了。例如,丹麦嘉士伯啤酒公司(Danish Carlsberg beer company)创始人就通过提炼某种被该公司命名为"嘉士伯酵母"(Saccharomyces carlsbergensis)的酵母菌株崭露头角,创立了全球品牌。"而当嘉士伯的酿造师确定如何用某一单株酵母菌用来酿造贮藏啤酒,这就成了全球标准," 普拉尔说。

低温发酵啤酒、高温发酵啤酒、伯特黑啤酒(porter),以及司陶特黑啤酒(stout)都是啤酒的名字,不过它们的配方其实是相同的--不一样的是细节。"酵母菌是催化剂,"怀特纯酵母发酵实验室首席行政官克里斯•怀特(Chris White)解释道。怀特描述了将温热的粒状黏糊酿造为啤酒的过程。就像制作酵母面包(sourdough bread)需要酵头(starter),制作酵素红茶(kombucha)需要红茶菌,啤酒酿造有赖于酵母菌赋予其特有的韵味。酵母菌会消耗水、谷物和啤酒花混合浆液,产生啤酒需要的酒精和二氧化碳混合物。

人们经常忽略一点,即常被人津津乐道的某些啤酒的特质,事实上都来自于酵母菌的影响作用。"酵母菌能够产生超过500种滋味和香气的混合物,"怀特说道,这影响了啤酒的酒精含量、色泽,以及透明度。酚类物质(phenols)和酯类物质(esters)能够为精酿啤酒(craft beers)带来柑橘、香蕉和咖啡的风味。

这些特质为啤酒饮用的感官刺激带来了丰富的维度,这也是为什么越来越多的人对手工啤酒酿造工业感兴趣,以及为什么随着时间的流逝,啤酒的味道一直在变化的原因。富勒仕啤酒(Fuller's)位于伦敦西区奇西克(Chiswick)的酒厂的酿造部门负责人约翰•基灵(John Keeling)在其超过40年的职业生涯中,观察到了这些微妙的变化。

"我喜欢啤酒的世界,因为这是一个生物的世界。酵母菌是一个生物群,啤酒酿造者们也是一个生物群,这是生物反应的一部分,"在同一旅程中,酵母菌和人类携手让生活变得更有趣,基灵说道。

所以,下次当你举起一品脱啤酒时,你大概也会想要敬这些微生物一杯,向这一现象,向这些创造奇迹的小小力量致以敬意。当代啤酒的存在要归功于成百上千年来的历史传统。啤酒这一饮料历经了时间的洗礼与检验,而酵母菌就是啤酒的引擎,将农业社会平凡的原材料酿造为神奇的物质。

请访问BBC Future 阅读英文原文