1.3: Аудіо- «Генетично інженерні дріжджі - це майбутнє смаку» від Gastopod

Last updated
Save as PDF

Page ID: 47531

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $ $ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$ $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$ $ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$ $ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$ $ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

Чому виноградна цукерка на смак така підроблена? Що ж на землі синя малина? А в чому різниця між натуральним і штучним, принаймні, коли мова йде про аромат?

Протягом усієї історії людства, якщо ви хотіли зробити страву на смак полуниці, у вас не було іншого вибору, як додати полуницю. Але в 19 столітті вчені почали розуміти, як синтезувати смакові хімічні речовини, будь то з рослин або з побічних продуктів переробки вугілля, щоб викликати звичні аромати. Хоча технологія оцінки молекул смаку конкретної їжі стає все більш витонченою в минулому столітті, основна концепція синтетичного аромату залишилася незмінною. До сих пір. У цьому епізоді «Черевопод» молекулярні біологи пояснюють, як вони розробляють дріжджі, щоб ферментувати смаки майбутнього.

Природні проти штучних

Почнемо з крекера Грема. Так само, як Сильвестр Грем ще в 1829 році, якщо ви випікаєте вдома, ви, мабуть, використовуєте крупномолоте цільнозернове борошно, пшеничні висівки та зародки пшениці. Вони, поряд з деяким медом для солодощі, дадуть вашим крекерам Грем їх характерний підсмажений, солодовий і трохи горіховий смак. Якщо ви робите їх мільярдом, однак, на заводі Nabisco або Keebler, список інгредієнтів виглядає трохи інакше. Ці зайві зародки пшениці та висівки містять натуральні олії зі схильністю до згоркання, але, коли ви вирізаєте їх, щоб отримати термін придатності, ви втрачаєте аромат.

На щастя, є просте рішення: ви можете додати весь цей аромат назад лише дотиком світло-жовтого кристалічного порошку під назвою 2-ацетилпіразин. Це ароматична хімічна речовина на основі вуглецю, відома ароматизаторами як аромат «грам-крекер». Це відбувається природним чином в горіхах і підсмажених зернових; як життєво важливий інгредієнт, що надає фабричним крекерам Грема свій фірмовий смак, його можна або витягти з заводу, або синтезувати з використанням нафтохімічних похідних.

Основна відмінність полягає в тому, що 2-ацетилпіразин, вироблений шляхом проведення хімічних реакцій на рослинну речовину, коштує близько 25 доларів за фунт - порівняно з $5 або $6 за фунт, який коштує для виробництва виду, чиї сирі інгредієнти надходять у барабан.

Однак використання дешевої версії поставляється з іншою, все більш значною вартістю: це означає, що ви повинні включити слова «штучний аромат» у вашому списку інгредієнтів крекеру Грема. Відповідно до правил FDA, якщо сировина для виготовлення вашої ароматичної хімічної речовини походить від рослинних, тваринних або їстівних дріжджів, це «природно» для цілей маркування. Якщо він походить від чогось іншого, це штучно. А споживачі все частіше не хочуть купувати речі, які є «штучними». Насправді Мішель Хаген, старший ароматизатор Givaudan, найбільшої у світі компанії з ароматизаторів та ароматів, розповіла Gastropod, що, незважаючи на економію коштів, вона не використовувала жодної штучної хімічної речовини у своїх ароматизаторах протягом останніх чотирьох років - тому що содові компанії, з якими вона в основному працює, знають, що клієнти вимикаються, коли вони бачать це слово на етикетці.

Введіть (Генетично інженерні) дріжджі

До недавнього часу натуральні ароматизатори, які використовує Хаген, здебільшого, були б витягнуті з рослини; жменька рідкісних інгредієнтів, частіше використовуваних у парфумерії, надходила б з тваринних джерел. Сьогодні досягнення генної інженерії в поєднанні зі зростаючим споживчим попитом на натуральні ароматизатори створюють інтригуючий новий варіант для світових ароматизаторів. У минулому згадка про «їстівні дріжджі» у визначенні FDA натуральних ароматизаторів зазвичай називають пікантні дріжджові екстракти; тепер, дизайнерські дріжджі починають викачувати ваніль, шафран і навіть грейпфрут ароматизатори.

Для цього епізоду Ginkgo BioWorks відвідав Ginkgo BioWorks, одну з нових хвиль компаній, що переробляють дріжджі для виробництва ароматизаторів та ароматизаторів. Як пояснила Крістіна Агапакіс, вчений, письменник і художниця, яка нещодавно приєдналася до співробітників Гінкго, біологія, що стоїть за генетично модифікуючими мікробами для виробництва інших корисних хімічних речовин, не нова. Більше трьох десятиліть тому, у 1978 році, біотехнологічні компанії успішно вставляли гени в бактерії для виробництва людського інсуліну, а це означає, що діабетикам більше не потрібно залежати від досить близької версії, витягнутої з підшлункової залози свиней. У 1990 році FDA затвердив сичужний фермент, виготовлений шляхом введення генів коров'ячих в бактерії кишкової палички; сьогодні понад 90 відсотків усіх сирів у США та Великобританії виготовляється з використанням цього біоінженерного продукту, а не природного сичужного ферменту, знайденого в оболонках шлунка телят.

Що нового, сказав Агапакіс черевоногих, - це «здатність створювати аромати». Замість того, щоб вставляти єдиний ген, який кодує білок інсуліну, вона пояснила: «щоб зробити смак, вам може знадобитися п'ять або десять різних ферментів, які створюють цілий шлях і дійсно змінюють метаболізм дріжджів». Підгонка всіх цих генів разом так, що те, що працює в рослині для отримання аромату, також працює в дріжджовій клітині, є складним завданням. Гінкго вже кілька років розробляє свій перший дріжджовий інгредієнт - рожеве масло для парфумерної індустрії.

Насправді, як пояснив дизайнер організму Патрік Бойл, головна причина того, що «ливарний завод» Ginkgo наповнений роботами для обробки рідин та високотехнологічними машинами, полягає в тому, щоб допомогти йому та його колегам швидко пробігти через всі змінені дріжджі, які не працюють. «Невдача, як правило, не дуже драматична», - сказав він Черевоногий. «Просто ми закінчуємо дріжджами, які дуже схожі на дріжджі, з яких ми почали».

Тим не менш, швейцарська компанія під назвою Evolva нещодавно вивела на ринок перший з цих «культурних ароматів»: ванілін, головний інгредієнт найпопулярнішого в світі аромату. Рожеве масло Гінкго пахне досить солодко, а компанія, що базується в Бостоні, має ще півдюжини смакових інгредієнтів у трубопроводі. І вчені в Австрії щойно оголосили, що вони успішно налаштували дріжджі для отримання ключового хімічного смаку в грейпфруті.

Майбутнє аромату

Переробка дріжджів для створення молекул смаку пропонує деякі потенційні переваги. Для початку ферментація не вимагає жодної з жорстких хімічних речовин, які часто використовуються для вилучення ефірних масел з рослин або реакції з попередниками нафтохімії. Інженерні дріжджі також пропонують можливість демократизації рідкісних, дорогих ароматів, таких як шафран, і, Патрік Бойл зазначає, це може «полегшити деякі проблеми постачання, які виникають від використання дійсно рідкісних рослин».

Але головна привабливість цієї нової технології для харчових компаній полягає в тому, що отримані ароматизатори можуть бути юридично позначені як «натуральні» - зрештою, вони виробляються дріжджами. Більше того, оскільки в кінцевому продукті не залишилося дріжджів, культивовані ароматизатори насправді не містять генетично модифікованих організмів.

Тим не менш, компанії нервують - Мішель Хаген в Givaudan сказала Гастропод, що вона ще не працювала з жодним із цих культурних ароматів, і і Nestlé, і General Mills відповіли на тиск з боку Друзів Землі, пообіцявши не використовувати культивований ванілін. У прес-релізі Друзі Землі стверджували, що використання дріжджів для виробництва ваніліну загрожує життєдіяльності фермерів ванільних бобів на Мадагаскарі, а також тривалому існуванню тропічного лісу, в якому росте ванільна орхідея. Але, як зазначив Патрік Бойл, світовий попит на ванілін набагато випереджає кількість ванільних бобів, що вирощуються щороку, а синтетична і справжня ванільна промисловість вже встигли співіснувати вже більше століття.

Дебати з приводу природного проти штучного осторонь, мабуть, найцікавішим аспектом цих дизайнерських дріжджів є потенціал, який вони пропонують для створення абсолютно нових смакових вражень. Для Крістіни Агапакіс можливість дізнатися більше про гени та шляхи, які рослини використовують для вираження смаку, вона сподівається, призведе до продуктивної співпраці з селекціонерами фруктів та овочів - і підвищеної смачності в полі, а також у лабораторії.

Послухайте цей епізод, щоб зрозуміти, як почалася індустрія ароматів і як дизайнерські дріжджі могли одного разу дозволити нам наблизитися до смаку вимерлих, давно забутих видів - або навіть палітри аромату палео рослин і тварин до одомашнення.

Елемент SoundCloud був виключений з цієї версії тексту. Ви можете переглянути його онлайн тут: pb.libretexts.org/temp/? p=676