Şaraptaki Gliserol: Mayanın Redoks Dengesinden Kalan İz

Şarap mayası şekeri yalnızca etanole ve karbondioksite çevirmez. Fermantasyonun yan ürünlerinden biri gliseroldür ve mayanın gliserol yapmasının ardında bir iç denge sorunu yatar. Bu yazı gliserolün mayadaki bu işini, onu yapan iki geni, şekerin bir kısmını etanol yerine gliserole yönlendirerek alkolü düşük şarap yapma denemelerini ve bu denemelerin beraberinde getirdiği istenmeyen yan ürünleri anlatıyor.

İki gen, iki ayrı görev

Saccharomyces cerevisiae'de NAD'a bağlı gliserol-3-fosfat dehidrogenazın iki izoenzimini birbirine benzeyen GPD1 ve GPD2 genleri kodlar (Ansell ve ark., 1997). GPD1'in ifadesi ozmotik stresle artar ve bu gen ozmotik uyumda görev alır; GPD2'nin ifadesi ise dış ozmolariteden etkilenmez ama oksijensiz koşullarda artar ve GPD2'den yoksun mutantlar anaerobik koşullarda zayıf gelişir (Ansell ve ark., 1997).

İki genin birlikte silindiği mutantlar ölçülebilir gliserol üretmemiş, ozmotik strese çok duyarlı olmuş ve oksijensiz ortamda gelişememiştir; bu gelişme durmasına hücre içinde güçlü bir NADH birikimi eşlik etmiş ve NADH'yi etkili biçimde yükseltgeyen asetaldehitin dışarıdan eklenmesi durumu düzeltmiştir (Ansell ve ark., 1997). Yazarlar buradan, anaerobik metabolizma sırasında sitoplazmadaki fazla NADH için gliserol oluşumunun vazgeçilemez bir "redoks boşaltma yolu" olduğu sonucuna varmıştır (Ansell ve ark., 1997). Mayanın şaraptaki genel işi şarap mayası nasıl çalışır yazısında anlatılıyor.

Gliserolü belirleyen asıl etken: suş

Şarap fermantasyonunu taklit eden standart koşullarda 19 endüstriyel şarap mayası suşunun gliserol üretimi litrede 6,4 ile 8,9 g arasında değişmiş ve suşlar arasında anlamlı fark göstermiştir (Remize ve ark., 2000). Yüksek gliserol üretimi, şarapta istenmeyen asetat ya da asetaldehitin yüksek üretimiyle ilişkili bulunmamıştır (Remize ve ark., 2000).

Sıcaklık ve başlangıçtaki azot derişiminin oluşan gliserol miktarı üzerindeki etkisi küçük kalmış; karıştırma ya da çoğunlukla amonyak azotundan oluşan bir azot kaynağı gliserol üretimini hafifçe artırmıştır (Remize ve ark., 2000). Yazarlar şaraptaki gliserol değişkenliğinin başlıca kaynağını suşa bağlamış ve yüksek gliserol için gelişme koşullarını denetlemek yerine suş seçimini ya da iyileştirmeyi işaret etmiştir (Remize ve ark., 2000).

Şekeri etanolden gliserole kaydırmak

Düşük ve yüksek gliserol üreten şarap mayaları karşılaştırıldığında gliserol-3-fosfat dehidrogenaz düzeyindeki farklar gliserol üretiminin sınırlayıcı enzimi olarak bu enzimi göstermiştir (Michnick ve ark., 1997). GPD1'i silinmiş mutantlar yüzde 50 daha az gliserol üretip daha fazla etanol vermiş; litrede 200 g glukoz içeren yapay şırada GPD1'in fazla ifadesi gliserol üretimini etanol aleyhine yaklaşık dört katına çıkarmıştır (Michnick ve ark., 1997).

Bu kaydırmanın bir bedeli olmuştur: aynı suşlarda asetaldehit birikmiş, pirüvat, asetat, asetoin, 2,3-bütandiol ve süksinat gibi yan ürünler artmış, belirgin bir artış asetoinde görülmüştür (Michnick ve ark., 1997). Altı ticari şarap mayası ve üç endüstri dışı suşta GPD1'in fazla ifadesi gliserol üretimini 1,5-2,5 kat artırırken etanol oluşumunu hafifçe azaltmış, bütün suşlar daha fazla süksinat ve asetat üretmiştir (Remize ve ark., 1999).

Aynı çalışmada gliserolü orta düzeyde, litrede 12-18 g fazla üreten şarap suşları asetoini neredeyse tamamen 2,3-bütandiole indirgemiş; bu suşlar daha az biyokütleye ulaşsa da şekeri tamamen tüketmiş ve durağan evrede fermantasyon hızları beklenmedik biçimde artarak fermantasyon süresi kısalmıştır (Remize ve ark., 1999).

Asetatı engelleyince asetoin

Gliserolü fazla üreten suşlarda asetat birikimini önlemek için GPD1'in fazla ifade edildiği üç ticari şarap mayasında sitoplazmik asetaldehit dehidrogenazı kodlayan ALD6 geninin iki kopyası silinmiştir (Cambon ve ark., 2006). Bu suşlar şarap koşullarında yabanıl suşlara benzer fermantasyon ve gelişme göstermiş, asetatı yabanıl suşlar kadar üretmiş ve etanol verimleri kontrollerden yüzde 15-20 düşük kalmıştır (Cambon ve ark., 2006).

Ancak bu suşlar 2,3-bütandiole yetersiz indirgeme yüzünden kayda değer düzeyde asetoin biriktirmiştir; asetoinin tat ve koku eşiği düşüktür ve şarapta olumsuz bir duyusal etkisi vardır (Cambon ve ark., 2006). Fermantasyonda biriken başka bir tereyağımsı keton, diasetil, birada tereyağı kokusu yazısında anlatılıyor.

Neden alkolü düşürmek isteniyor

Son otuz yılda tüketicilerin daha olgun meyve profilli şarap talebi üzerine hasat zamanları uzatılmış; daha olgun üzüm daha fazla şeker ve dolayısıyla daha yüksek alkollü şarap anlamına gelmiş ve sıcak şarap bölgelerinin pek çoğunda kırmızı şarapların alkol oranı bu dönemde ortalama yaklaşık yüzde 2 (hacimce) artmıştır (Goold ve ark., 2017). Şeker oranı litrede 240 g'ın üzerindeki şıralarda etanol oluşumunu azaltmak için şarap mayaları belirleyici bir strateji olarak kullanılmıştır (Goold ve ark., 2017).

Bira ve şarap için yapılan bir derleme, fermantasyon koşullarının iyileştirilmesiyle litrede 14 g'a kadar gliserole ulaşıldığını, GPD1'i fazla ifade eden mayaların altı kata kadar daha fazla gliserol ürettiğini ama bu mayaların asetaldehit, asetat ve asetoin gibi istenmeyen bileşikleri belirgin biçimde biriktirdiğini özetler (Zhao ve ark., 2015).

Gliserol şarabı koyulaştırır mı

Bir derlemeye göre gliserol içeceğin gövdesine ve dolgunluğuna katkı yapar ve aroma yoğunluğunu etkiler (Zhao ve ark., 2015). Beyaz şarabın ağız hissi üzerine bir derleme ise etanol derişiminin ve pH'ın ağız hissinin çerçevesini belirlediğini, gliserolün beyaz şarapta bulunduğu dar derişim aralığında algılanan viskoziteyi etkilemediğini belirtir (Gawel ve ark., 2018). Şarabın ağızdaki dokusuna mayanın başka bir yoldan, hücre duvarı bileşenleriyle yaptığı katkı maya mannoproteinleri yazısında anlatılıyor. Şekerin çok yüksek olduğu ortamda yaşayan mayalar ise ozmofil mayalar yazısında.

Bilimsel referanslar

Ansell, R. et al. (1997). The two isoenzymes for yeast NAD+-dependent glycerol 3-phosphate dehydrogenase encoded by GPD1 and GPD2 have distinct roles in osmoadaptation and redox regulation. EMBO J, 16(9), 2179-2187. PMID 9171333. DOI 10.1093/emboj/16.9.2179.

Cambon, B. et al. (2006). Effects of GPD1 overexpression in Saccharomyces cerevisiae commercial wine yeast strains lacking ALD6 genes. Appl Environ Microbiol, 72(7), 4688-4694. PMID 16820460. DOI 10.1128/AEM.02975-05.

Gawel, R. et al. (2018). The mouthfeel of white wine. Crit Rev Food Sci Nutr, 58(17), 2939-2956. PMID 28678530. DOI 10.1080/10408398.2017.1346584.

Goold, H.D. et al. (2017). Yeast's balancing act between ethanol and glycerol production in low-alcohol wines. Microb Biotechnol, 10(2), 264-278. PMID 28083938. DOI 10.1111/1751-7915.12488.

Michnick, S. et al. (1997). Modulation of glycerol and ethanol yields during alcoholic fermentation in Saccharomyces cerevisiae strains overexpressed or disrupted for GPD1 encoding glycerol 3-phosphate dehydrogenase. Yeast, 13(9), 783-793. PMID 9234667. DOI 10.1002/(SICI)1097-0061(199707)13:9<783::AID-YEA128>3.0.CO;2-W.

Remize, F. et al. (1999). Glycerol overproduction by engineered Saccharomyces cerevisiae wine yeast strains leads to substantial changes in by-product formation and to a stimulation of fermentation rate in stationary phase. Appl Environ Microbiol, 65(1), 143-149. PMID 9872772. DOI 10.1128/AEM.65.1.143-149.1999.

Remize, F. et al. (2000). Re-assessment of the influence of yeast strain and environmental factors on glycerol production in wine. J Appl Microbiol, 88(3), 371-378. PMID 10747217. DOI 10.1046/j.1365-2672.2000.00964.x.

Zhao, X. et al. (2015). Flavor impacts of glycerol in the processing of yeast fermented beverages: a review. J Food Sci Technol, 52(12), 7588-7598. PMID 26604336. DOI 10.1007/s13197-015-1977-y.

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