Mayanın Muz Kokusu: İzoamil Asetat ve Meyvemsi Esterler

Sake, bira ve şarapta zaman zaman olgun muzu andıran bir koku belirir. Bu koku meyveden gelmez; mayanın içinde bir enzimin bir alkolü bir asetil grubuyla birleştirmesinden doğar. Ortaya çıkan molekül izoamil asetattır. Bu yazı mayanın bu esteri nasıl yaptığını, aynı anda nasıl parçaladığını, oksijenin ve yağ asitlerinin üretimi neden baskıladığını, büyük fermantasyon tanklarının basıncının kokuyu nasıl kıstığını ve mayanın bu kokuyu neden ürettiğine dair bir böcek deneyini anlatıyor.

Meyve kokusunu veren esterler

Uçucu ve aroma etkin esterler, bira ve şarap gibi fermente alkollü içeceklerin meyvemsi karakterinden sorumludur ve fermantasyon yapan maya hücrelerinde enzimle yürüyen hücre içi bir tepkimeyle üretilir (Verstrepen ve ark., 2003). İzoamil asetat ve etil asetat gibi asetat esterleri alkollü içeceklerin başlıca aroma bileşenlerindendir; asetil koenzim A ile ilgili alkolün alkol asetiltransferaz (AATaz) tarafından birleştirilmesiyle sentezlenirler (Yoshimoto ve ark., 2023).

Bu ailenin ikinci kolu orta zincirli yağ asidi etil esterleridir. Bu esterlerin sentezi için gerekli asil-koenzim A:etanol O-asiltransferazı Saccharomyces cerevisiae'de EHT1 ve EEB1 genleri kodlar ve bu genlerden birinin ya da ikisinin silinmesi orta zincirli etil esterlerin üretimini ciddi biçimde azaltır (Saerens ve ark., 2006). Şarapta istenen başka bir meyve kokusu ailesi, tiyoller, şarapta tropikal meyve kokusu yazısında anlatılıyor.

ATF1: muz kokusunun geni

Mayanın bilinen alkol asetiltransferazlarını kodlayan genler bir laboratuvar suşunda ve ticari bir bira suşunda silinip fazla ifade ettirildiğinde ATF1 ve ATF2'nin ifade düzeyinin etil asetat ve izoamil asetat üretimini büyük ölçüde etkilediği görülmüş; Atf2p, Atf1p'ye göre küçük bir rol oynamıştır (Verstrepen ve ark., 2003). İki genin birlikte silindiği suş hiç izoamil asetat oluşturmamış ama etil asetatın ve propil asetatın yabanıl suştakinin yüzde 50'si kadarını, izobütil asetatın yüzde 40'ını üretmeye devam etmiş; bu da henüz bilinmeyen başka ester sentaz enzimlerinin varlığına işaret etmiştir (Verstrepen ve ark., 2003).

AATaz enzimi mayadan saflaştırılmış ve onu kodlayan ATF geni sake mayasından ve alttan mayalanan bira mayasından klonlanmıştır (Yoshimoto ve ark., 2023). Sake mayasının kendisi sake mayası yazısında anlatılıyor.

Aynı anda yapmak ve bozmak

İzoamil asetat mayada izoamil alkolle asetil koenzim A'dan sentezlenirken aynı anda esterazlarla parçalanır (Fukuda ve ark., 1998). ATF1 ve izoamil asetatı parçalayan esteraz geni IAH1'in farklı kopya sayılarını taşıyan suşlarla küçük ölçekli sake yapıldığında fermantasyon profilleri ve sakenin bileşenleri büyük ölçüde benzer kalmış, ama sakedeki izoamil asetat miktarı AATaz/Iah1p esteraz etkinlik oranı arttıkça artmıştır (Fukuda ve ark., 1998).

Etil esterlerde de benzer bir ikilik vardır. Saflaştırılmış Eht1 ve Eeb1 proteinleri hem sentez hem esteraz etkinliği göstermiş; bu iki genin fazla ifadesi orta zincirli etil ester içeriğini artırmamış ve bunun nedeni büyük olasılıkla proteinlerin hem yapan hem bozan çift işlevi olarak yorumlanmıştır (Saerens ve ark., 2006).

Oksijen ve yağ asitleri

Fermantasyona oksijen ve doymamış yağ asitleri eklendiğinde asetat esteri üretimindeki düşüşün, AATaz etkinliğinin çoğundan sorumlu olan ATF1 geninin transkripsiyonunun baskılanmasından ve böylece enzim sentezinin azalmasından kaynaklandığı genetik ve biyokimyasal çalışmalarla öne sürülmüştür (Yoshimoto ve ark., 2023). ATF1'in ifadesi ROX1 ve RAP1 gibi bir dizi transkripsiyon düzenleyici genin karmaşık denetimi altındadır (Yoshimoto ve ark., 2023).

Etil esterlerde sınırlayıcı etken farklıdır. Fermantasyon ortamında doymamış yağ asidi düzeyinin artması etil ester üretimini genel olarak azaltmış, daha yüksek fermantasyon sıcaklığı etil oktanoat ve dekanoat üretimini artırmış, karbon ya da azot içeriğindeki artış ise ancak orta düzeyde değişikliğe yol açmıştır (Saerens ve ark., 2008). Yazarlar, en azından kendi koşullarında, etil ester üretimini sınırlayan ana etkenin biyosentez enzimlerinin etkinliği değil yağ asidi öncülünün miktarı olduğu sonucuna varmıştır (Saerens ve ark., 2008).

Tankın basıncı kokuyu kısar

Modern bira fabrikalarında geleneksel açık fermantasyon teknelerinin yerini yüksek silindir-konik tanklar alınca bu tanklardaki yüksek karbondioksit basıncının aroma üretimini güçlü biçimde baskıladığı beklenmedik biçimde ortaya çıkmıştır (Souffriau ve ark., 2022). Laboratuvar ölçeğinde 0,65 bar ek karbondioksit basıncı altında yapılan taramada bu baskıya dayanıklılığıyla ayrılan suş sake mayası Kyokai no. 1 olmuş; 185 haploit yavru üzerinde yapılan genetik haritalama MDS3 genini sorumlu gen olarak göstermiş ve bu genin değişik biçimi endüstriyel bir lager mayasına aktarıldığında basınç altında izoamil asetat üretimi yüzde 145 artmıştır (Souffriau ve ark., 2022).

Lager mayasının biradaki istenmeyen kokularından biri olan diasetil, birada tereyağı kokusu yazısında anlatılıyor.

Maya bu kokuyu neden üretir

Asetat esteri üretiminin maya için fizyolojik anlamı uzun süre bilinmemiştir. Moleküler biyoloji, nörobiyoloji ve davranış testlerinin birlikte kullanıldığı bir çalışmada ATF1'in silinmesi maya hücreleriyle beslenen meyve sineklerinin anten lobundaki koku yanıtını değiştirmiş; sinekler mutant mayaya çok daha az çekilmiş ve bu da mutant maya hücrelerinin sineklerle daha az yayılmasına yol açmıştır (Christiaens ve ark., 2014). Mayaların böceklerle taşınmasının başka bir örneği eşek arıları ve şarap mayası yazısında.

Ester üretimi Saccharomyces'e özgü de değildir. Şarap esterleri üzerine bir derleme, Torulaspora delbrueckii, Hanseniaspora uvarum, Metschnikowia pulcherrima ve Pichia kluyveri gibi Saccharomyces dışı mayaların ester biyosentezine ve şarabın aroma karmaşıklığına katkısını ele alır (Huang ve ark., 2026). Bu mayalardan biri Torulaspora delbrueckii yazısında anlatılıyor.

Bilimsel referanslar

Christiaens, J.F. et al. (2014). The fungal aroma gene ATF1 promotes dispersal of yeast cells through insect vectors. Cell Rep, 9(2), 425-432. PMID 25310977. DOI 10.1016/j.celrep.2014.09.009.

Fukuda, K. et al. (1998). Balance of activities of alcohol acetyltransferase and esterase in Saccharomyces cerevisiae is important for production of isoamyl acetate. Appl Environ Microbiol, 64(10), 4076-4078. PMID 9758847. DOI 10.1128/AEM.64.10.4076-4078.1998.

Huang, L. et al. (2026). Yeast-derived esters in wine: biosynthesis, regulation, and metabolic engineering. Compr Rev Food Sci Food Saf, 25(1), e70395. PMID 41562148. DOI 10.1111/1541-4337.70395.

Saerens, S.M. et al. (2006). The Saccharomyces cerevisiae EHT1 and EEB1 genes encode novel enzymes with medium-chain fatty acid ethyl ester synthesis and hydrolysis capacity. J Biol Chem, 281(7), 4446-4456. PMID 16361250. DOI 10.1074/jbc.M512028200.

Saerens, S.M. et al. (2008). Parameters affecting ethyl ester production by Saccharomyces cerevisiae during fermentation. Appl Environ Microbiol, 74(2), 454-461. PMID 17993562. DOI 10.1128/AEM.01616-07.

Souffriau, B. et al. (2022). Polygenic analysis of tolerance to carbon dioxide inhibition of isoamyl acetate "banana" flavor production in yeast reveals MDS3 as major causative gene. Appl Environ Microbiol, 88(18), e0081422. PMID 36073947. DOI 10.1128/aem.00814-22.

Verstrepen, K.J. et al. (2003). Expression levels of the yeast alcohol acetyltransferase genes ATF1, Lg-ATF1, and ATF2 control the formation of a broad range of volatile esters. Appl Environ Microbiol, 69(9), 5228-5237. PMID 12957907. DOI 10.1128/AEM.69.9.5228-5237.2003.

Yoshimoto, H. & Bogaki, T. (2023). Mechanisms of production and control of acetate esters in yeasts. J Biosci Bioeng, 136(4), 261-269. PMID 37607842. DOI 10.1016/j.jbiosc.2023.06.009.

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: 8  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya