Fermantasyonda Çürük Yumurta Kokusu: Maya ve Hidrojen Sülfür

Bir şarap ya da bira mayalanırken bazen tanktan çürük yumurta kokusu yükselir. Kokunun kaynağı hidrojen sülfürdür (H2S): büyük ölçüde fermantasyon sırasında maya tarafından üretilen güçlü bir aroma bileşiği; şarapta ve öteki fermente içeceklerde varlığı çürük yumurta ve kanalizasyon diye tarif edilen kusurlu kokularla ilişkilendirilir (Ugliano ve ark., 2011). Bu yazı mayanın bu kokuyu neden ürettiğini, hangi genlerin işin içinde olduğunu ve azot ile kükürt dengesinin sonucu nasıl değiştirdiğini anlatıyor.

Maya neden H2S üretir

H2S, mayanın kükürt özümleme yolunda zorunlu bir ara üründür; sülfat indirgeme dizisinin anahtar enzimi sülfit redüktazdır (Cordente ve ark., 2009). Bu yolda sülfit redüktaz H2S'yi üretir, bir sonraki adımın substratını ise homoserin O-asetiltransferaz sağlar; bu iki enzimin etkinlik dengesi, ne kadar H2S'nin hücreden kaçacağını belirleyen etkenler arasındadır (Huang ve ark., 2014).

Üzüm suyundaki inorganik kükürt bileşiklerinin başında sülfat gelir; maya onu iki yüksek ilgili taşıyıcı, Sul1p ve Sul2p, ile düşük ilgili bir taşıyıcı olan Soa1p üzerinden alır ve azot kısıtlı koşullarda sülfat, kükürt özümleme yolunda indirgenerek H2S üretimine katkı yapar (Walker ve ark., 2021). Mayanın şarap fermantasyonundaki genel işleyişi şarap mayası nasıl çalışır yazısında anlatılıyor.

Genlerdeki küçük farklar

Ticari şarap mayalarında H2S üretimini etkileyen doğal mutasyonlar haritalanmıştır. Homoserin O-asetiltransferazı kodlayan MET2 geninin baskın bir R310G aleli birkaç şarap mayası suşunda bulunmuş ve H2S üretimini azalttığı gösterilmiştir (Huang ve ark., 2014). Sülfit redüktazın iki alt birimini kodlayan MET5 ve MET10 genlerindeki mutasyonlar da düşük H2S üretimiyle ilişkili çıkmıştır (Huang ve ark., 2014).

Yazarlara göre veriler, şarap fermantasyonundaki H2S üretiminin ağırlıkla kükürt özümleme yolundaki enzim etkinliğinden kaynaklandığı hipoteziyle uyumludur: H2S'yi üreten sülfit redüktazın etkinliğini azaltan ya da yolun sonraki adımının substratını üreten enzimin etkinliğini artıran mutasyonlar daha düşük H2S'ye yol açar (Huang ve ark., 2014). Klasik mutajenez yöntemiyle ticari bir şarap mayasından elde edilen ve MET10 ile MET5'te özgül mutasyonlar taşıyan suşlarda H2S üretimi ana suşa göre yüzde 50-99 azalmış; bazı mutant suşlarda ise toplam sülfit üretimi çok daha yüksek bulunmuştur (Cordente ve ark., 2009).

Sülfat taşıyıcılarına dokunmak başka bir yoldur. Sülfatın zehirli benzerleriyle yapılan seçimle H2S ve SO2 üretmeyen ya da az üreten altı şarap mayası mutantı elde edilmiş; Sul1p ve Sul2p'deki iki değişiklik CRISPR-Cas9 ile bir şarap mayasına aktarıldığında H2S birikimi azalmış ve SO2 üretimi artmamıştır (Walker ve ark., 2021).

Azot eklemek her zaman çözüm değil

Diamonyum fosfat eklenerek mayanın kullanabileceği azotu artırmanın H2S üretimini azalttığı yaygın olarak bildirilir (Ugliano ve ark., 2011). Avustralya'da beş ticari şarap mayası, kullanılabilir azotu litrede 110 mg olan bir Chardonnay şırasında diamonyum fosfat eklenerek orta ve yüksek azot düzeylerinde denendiğinde, yaygın olarak bildirilen azalmanın aksine orta düzeyde eklemenin beş mayanın hepsinde H2S oluşumunu belirgin biçimde artırdığı görülmüştür (Ugliano ve ark., 2011). Bitmiş şaraptaki H2S içeriği maya suşundan, azot düzeyinden ve fermantasyonun canlılığından etkilenmiş; fermantasyon sırasında üretilen H2S ile bitmiş şaraptaki H2S arasında ise bir ilişki bulunmamıştır (Ugliano ve ark., 2011).

Gen ifadesi düzeyinde de suş farkı belirgindir. Farklı sülfür profili veren iki şarap mayasında kükürt metabolizması genlerinin ifadesi azota bağlı olarak incelendiğinde suşlar örnekleme zamanına göre farklı davranmış ve yazarlar suş genotipinin sülfür salınım hızını belirlemede önemli olabileceğini belirtmiştir (Mendes-Ferreira ve ark., 2010).

H2S'nin peşinden gelenler

H2S tek başına kalmaz. Fermantasyondaki H2S üretimi bitmiş şarapta pişmiş soğan ve sebzeyi andıran güçlü kokulu başka uçucu kükürt bileşiklerinin artışıyla da ilişkilendirilmiştir (Kinzurik ve ark., 2016). Sentetik üzüm suyunda, H2S'yi kükürt özümleme yoluna verimli biçimde katamayan mutant suşlara artan miktarda sülfat verildiğinde etantiyol, S-etil tiyoasetat ve dietil disülfür H2S ile orantılı olarak artmış; izotopla işaretli sülfat deneyi bu üç bileşiğin doğrudan H2S'den oluştuğunu göstermiştir (Kinzurik ve ark., 2016).

Her kükürtlü bileşik kusur sayılmaz; 3-sülfanilheksan-1-ol gibi varyete tiyolleri de kükürt içerir ve mayanın altı karbonlu öncüllerden ürettiği bileşikler arasındadır (Hou ve ark., 2023). On bir yaygın laboratuvar ve ticari maya suşunun ilk 12 saatteki H2S potansiyeli suşlar arasında belirgin farklılık göstermiş; erken H2S üretimi bazı uçucu kükürt bileşikleriyle ilişkili çıkmış, ama 3-sülfanilheksan-1-ol ve asetatı gibi varyete tiyolleriyle ilişkili çıkmamıştır (Hou ve ark., 2023). Mantar dünyasında kükürtlü aromanın tanıdık bir örneği shiitake'dir; kokusunun kimyası lentionin yazısında, mantar kokusunun genel kimyası 1-okten-3-ol ve aroma bileşikleri yazısında. Fermantasyonun sonunda mayanın dibe çökmesinin bilimi ise bira mayası flokülasyonu yazısının konusu.

Bilimsel referanslar

Cordente, A.G. et al. (2009). Isolation of sulfite reductase variants of a commercial wine yeast with significantly reduced hydrogen sulfide production. FEMS Yeast Res, 9(3), 446-59. PMID 19236486. DOI 10.1111/j.1567-1364.2009.00489.x.

Hou, R. et al. (2023). Hydrogen sulfide production during early yeast fermentation correlates with volatile sulfur compound biogenesis but not thiol release. FEMS Yeast Res, 23, foad031. PMID 37279910. DOI 10.1093/femsyr/foad031.

Huang, C. et al. (2014). MET2 affects production of hydrogen sulfide during wine fermentation. Appl Microbiol Biotechnol, 98(16), 7125-35. PMID 24841117. DOI 10.1007/s00253-014-5789-1.

Kinzurik, M.I. et al. (2016). Hydrogen sulfide production during yeast fermentation causes the accumulation of ethanethiol, S-ethyl thioacetate and diethyl disulfide. Food Chem, 209, 341-7. PMID 27173572. DOI 10.1016/j.foodchem.2016.04.094.

Mendes-Ferreira, A. et al. (2010). The wine yeast strain-dependent expression of genes implicated in sulfide production in response to nitrogen availability. J Microbiol Biotechnol, 20(9), 1314-21. PMID 20890097. DOI 10.4014/jmb.1003.03039.

Ugliano, M. et al. (2011). Occurrence of hydrogen sulfide in wine and in fermentation: influence of yeast strain and supplementation of yeast available nitrogen. J Ind Microbiol Biotechnol, 38(3), 423-9. PMID 20668912. DOI 10.1007/s10295-010-0786-6.

Walker, M.E. et al. (2021). Sulfate transport mutants affect hydrogen sulfide and sulfite production during alcoholic fermentation. Yeast, 38(6), 367-381. PMID 33560525. DOI 10.1002/yea.3553.

Bu içerik bilgilendirme amaçlıdır, tıbbi tavsiye niteliği taşımaz. Herhangi bir sağlık kararı almadan önce hekiminize danışınız. Fonksiyonel mantarlar ilaç değildir ve hastalıkların tedavisinde kullanılamaz.

Atıf yapılan kaynak: 7  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya