Японские исследователи разработали новый штамм пивных дрожжей, который позволяет получать крафтовое пиво с повышенным содержанием орнитина без использования генной инженерии. По словам авторов работы, новый подход сочетает традиционную селекцию микроорганизмов и современные методы молекулярного анализа, сохраняя совместимость с существующими технологиями пивоварения. Статья опубликована в Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology.
Основой проекта стал дикий штамм Saccharomyces cerevisiae, выделенный на территории кампуса японского университета. Вместо редактирования генома ученые применили химический мутагенез, а затем отобрали перспективные варианты с помощью канаванина — токсичного аналога аминокислоты аргинина. После проверки сотен кандидатов был найден мутант ADHorn49, в клетках которого содержание орнитина оказалось более чем в девять раз выше, чем у исходного штамма.
Полногеномное секвенирование показало, что необычное свойство связано всего с одной заменой аминокислоты — Gly351Asp — в гене ARG6, кодирующем ключевой фермент биосинтеза орнитина. Дополнительные эксперименты подтвердили: перенос этой мутации в другие промышленные штаммы дрожжей также приводил к увеличению накопления орнитина. Компьютерное моделирование показало, что изменение, вероятно, ослабляет естественные механизмы метаболической регуляции фермента.
Полезнее — без ущерба для брожения
Авторы отдельно проверили, не ухудшились ли технологические качества новых дрожжей. Испытания показали, что скорость выделения углекислого газа практически не отличалась от родительского штамма, а в готовой ферментационной среде содержание свободного орнитина достигало 7,0 мг/л. Это означает, что штамм можно использовать в реальных условиях производства без потери эффективности брожения.
Орнитин — природная аминокислота, участвующая в биохимическом цикле обезвреживания свободного аммиака, который в незначительном количестве выделяется в ходе естественного метаболизма. Орнитин давно рассматривается как перспективный ингредиент функциональных продуктов питания, однако повысить его синтез в пивных дрожжах было сложно из-за жесткой регуляции соответствующего метаболического пути.
Исследователи считают, что найденный подход может использоваться не только для производства крафтового пива, но и для создания других ферментированных продуктов с повышенной пищевой и лечебно-профилактической ценностью.
Секреты пивоваров
Дикие штаммы дрожжей S. cerevisiae все чаще используются в крафтовом пивоварении для получения необычных ароматов и вкусов, хотя промышленное применение таких культур пока не зафиксировано.
Орнитин уже применяется в составе некоторых функциональных пищевых продуктов и биодобавок благодаря его роли в обмене азота и работе орнитинового цикла. Влияние приема орнитина на здоровье пока не получило однозначной оценки и продолжает активно изучаться.
Недавно мы рассказали о том, как исследователи мумии «ледяного человека» Этци извлекли из его организма жизнеспособные дрожжи, бережно культивировали их в лаборатории и в конце концов испекли на закваске хлеб.
