Kevin Verstrepen(中)和同事們在實驗室品嘗啤酒

　　使用傳統育種方法，我們能把風味加強10倍，但使用基因改造方法，我們能加強100倍或1000倍。

　　Kevin Verstrepen 的實驗室會議有時會讓人變得醉醺醺。每周兩次，他在比利時魯汶大學和佛蘭德斯生物技術研究所的幾個組員都會圍坐在桌邊，桌上則放滿了郁金香形的黑色啤酒杯以及痰盂和餅干。

　　Verstrepen舉起一只酒杯，然后聞了聞。“我覺得這就像個乙酸乙酯炸彈。”這種化學品經常用在梨子味的甜食中，在高濃度下散發出一股指甲油味兒。

　　實驗室里的一位研究生Brigida Gallone還聞到了另一種味道。“乙酸乙酯和4-乙烯基愈創木酚。”她說。后者聞起來像煙霧、丁香和牙醫辦公室的味道。“我喜歡4-乙烯基愈創木酚，但這個太濃了。”

　　另一位學生Stijn Mertens 聞到了濕硬板紙的味道，這種味道在陳啤酒中很常見。“我聞到了反-2-壬烯醛。”他說。

　　該小組結束了對這種啤酒的分析，開始品嘗第九杯，也是最后一杯啤酒。時間還沒到上午11點。

　　“在注意力渙散之前，你只能做那么多。”博士后Miguel Roncoroni 說。他主持這些品酒會已經4個多月了。他們所屬的項目旨在描述市場上200多種比利時啤酒的特點。他們的評價以及對產生口味和香氣的幾十種化學物質的精確測量，能幫助消費者將自己喜愛的啤酒與實驗室介紹進行對比，挑選出想嘗試的新啤酒。

　　但Verstrepen的夢想不止于此。他想培養出完美的酵母。他的實驗室正在把有關啤酒風味的化學和遺傳知識運用到培育酵母菌株上，以培育出獨特風味和受追捧的可口飲品。

　　該實驗室里的“啤酒極客”橫跨兩界，既從事科學研究，也參與工業釀造。他們通過酵母研究演化、生物化學，甚至神經科學，但也與來自全世界的啤酒制造商簽訂合同。在一篇即將發表于《細胞》期刊的論文中，該實驗室報告了150個用于釀造啤酒、清酒以及其他發酵制品的酵母菌株的基因組。

　　走出釀造廠

　　對啤酒這個價值5000億美元且產品依賴化學與微生物學間復雜反應的行業而言，高級酵母菌株可是搶手貨。“你總想知道Kevin的實驗室有什么新東西。”美國New Belgium 啤酒廠的釀酒師Peter Bouckaert 說，“人們都關注他的動態。”

　　啤酒的味道來自寥寥幾種原料。谷物(主要是大麥麥芽)提供了糖和酒體，也能影響風味，比如常見于黑啤的巧克力味。而啤酒花帶來了苦味和一些手工啤酒中的熱帶水果調。可溶礦物質會影響來自谷物和啤酒花的風味。釀酒酵母提供了酒精、氣泡和上百種香味化合物。發酵過程生成了其他一切，從乙酸異戊酯(德國維森小麥白啤香蕉味的來源)到帶來丁香味的4- 乙烯基愈創木酚。

　　啤酒制造商曾經是酵母科學的領軍者。丹麥的嘉士伯酒廠在1875年建立了全世界最早的酵母生物學實驗室。在那里，Emil Christian Hansen 于1883年首次分離出了釀酒酵母的純菌株。在20世紀30~40年代，另一位就職于嘉士伯的科學家Jvind Winge 發現酵母既能有性生殖，也能無性生殖，并利用這一特點來培育具有實用釀造性狀的新菌株。

　　Winge 的工作讓酵母從釀酒廠走進了生物學實驗室。現在，許多科學家使用釀酒酵母作為探索復雜細胞內部運作機制的模型。盡管酵母與生命科學的結合由來已久且成果卓著，Verstrepen 仍然認為，許多啤酒制造商在酵母使用上還停留在19世紀。“啤酒制造商，尤其是傳統的啤酒制造商，使用的往往不是最理想的酵母。”

　　 Verstrepen 想要改變這點。起初，他在南非的一家葡萄酒酵母菌實驗室工作，然后于1999年進入魯汶大學啤酒實驗室攻讀博士學位。但他失望地發現，研究的大部分內容都是在為釀酒商解決問題。“沒人真的在做生物學研究。”他說。夢想破滅后，他來到馬薩諸塞州懷特黑德生物醫學研究所，跟隨Gerald Fink 從事博士后研究。Gerald Fink 在上世紀70年代開創了酵母菌基因工程研究。

　　然而，盡管那里的科學家喜歡酵母，但沒人對啤酒有興趣。他的研究重點是致病性酵母菌黏連在人體組織上所使用的蛋白質。他發現，酵母菌的“黏性”取決于某個特定基因上的DNA序列重復次數。 “這就好比尼龍搭扣越長，就越容易黏住東西。”他解釋道。這種蛋白質還與酵母菌的絮凝有關，即酵母菌細胞在啤酒中凝聚成團、從溶液中析出的過程。不同菌株的絮凝特性不同，會影響啤酒的風味、澄清度和酒精含量。

　　啤酒實驗室

　　2005 年，Verstrepen在哈佛大學設立了自己的實驗室，著重研究不同DNA序列重復在產生多樣性方面的作用。他也在哈佛大學給本科生教授生物學，并在這門課程中融入了釀酒學。“那門課挺難的。”他說。但在2009年回到魯汶大學前，啤酒一直沒有成為他的研究課題。

　　Verstrepen 一直希望能將研究與對啤酒和葡萄酒的興趣結合起來。他與業界的合作始于一家瑞士巧克力公司打來的電話。百樂嘉利寶公司是全世界最大的可可生產商之一，其需要把苦味的可可豆轉化成可可粉(這在傳統上是由環境中的酵母菌完成的)。“而我回答他們，巧克力也是發酵的嗎?”Verstrepen 說。

　　盡管如此，該公司還是成為了Verstrepen 實驗室的第一位咨詢客戶。現在，其實驗室的25位科學家中，有一半人從事有關啤酒、生物燃料和其他發酵產品的應用研究，其他人則從事表觀遺傳學、分子演化和其他基礎研究。

　　乍一看，Verstrepen 的實驗室和其他實驗室沒什么兩樣，實驗桌上擺放著離心機、培養皿和移液器，還有一個裝滿了小玻璃瓶的培養箱。如果瓶子里裝著的不是濃濃的大麥麥芽、糖和啤酒花的話，這個孵化器在任何微生物學實驗室都不會顯得突兀。

　　但該實驗室的冰箱里存放了約3萬種酵母菌，包括在全世界范圍內用于釀酒、烘培和其他用途的1000種菌株，以及從水果、花卉、昆蟲，甚至人類身上分離出來的1000種野生菌株。其中許多品種都已經根據影響口味以及啤酒制造商關注的其他性狀的基因進行了歸類。實驗室正與加州懷特純酵母發酵實驗室和合成基因組公司合作，構建工業用酵母菌的系譜。

　　冰箱里的其他菌種則是實驗室的發明創造：擁有獨特性狀組合的全新菌株。團隊通過讓不同的菌株配種并篩選后代的香氣制造新菌種。最近，實驗室也開始篩選這些性狀背后的基因。Verstrepen 認為，它將改變釀造業。

　　該實驗室還使用了一種一天能完成上百次酵母配種的機器人，生產出的菌株根本來不及分析品嘗。為了解決生產過剩問題，研究者正在研發一種同時能產生2000多種不同酵母菌、每種20皮升的微流控芯片，每種酵母都只含有一個酵母單細胞。它們可以自動檢驗這些微量釀造產物的酒精含量，并希望最終能測量產生的香味化合物。

　　尋找新味道

　　Verstrepen 的酵母存檔讓他的實驗室成為了啤酒制造商尋找特定風味的一站式商店。 “Kevin 的研究有點超過啤酒制造商的應用范疇。”Bouckaert 說，“但這并不意味著它們不能在未來轉化為巨大的商機。”

　　Verstrepen 表示，釀酒酵母的自然變異為風味和其他性狀的調整提供了空間，但這種方法也有局限。基因改造工具可以在此基礎上改進。“使用傳統育種方法，我們能把風味加強10倍，但使用基因改造方法，我們能加強100倍或1000倍。”Verstrepen 說。啤酒制造商對他們的成果很激動，但轉基因食品的“污名”意味著實驗室在生產供給業界的菌株時使用的一直都是更為傳統的技術，比如傳統育種和定向演化。

　　諸如CRISPR之類的基因編輯技術也能將自然發生、會帶來風味的變異型引入生長良好、但沒有什么味的酵母菌株，更快完成與傳統育種方法相同的目標。

　　雖然一些手工啤酒廠曾向實驗室索要過轉基因酵母，但Bouckaert 表示釀造業中的大多數企業對此并無興趣。“美國的手工啤酒廠正在挑戰極限，但基因改造是個禁區。”他說。

　　不過，Mertens 很樂意看到自己的發明被制成商業啤酒，但也希望能為他發明的其他菌株的基因組測序，以理解不同物種如何雜交——或許甚至能找出最初的拉格啤酒酵母產生的條件。“我們研制出了新的酵母，啤酒制造商很喜歡它。”他說，“但我們研究的是雜交的運作基礎，比啤酒科學更進一步。”

　　在上午的啤酒品嘗結束之際，桌上的痰盂已經吐滿了。Verstrepen 與一家DNA測序公司有個會議，Mertens 和其他學生都有研究工作要做。實驗室或許吸引了許多啤酒極客，但并不是狂飲派對。

　　“沒錯，你研究的產品很有趣，但這歸根結底還是遺傳學工作，”Mertens 說，“我們喝酒不是為了取樂。”至少下班前不是。