BrauBeviale 2018

•••9••• Innovationen Enzyme noch besser fürs Brauen nutzen Neues Forschungsprojekt untersucht leichtere Weiterverarbeitung von biologischen Produkten B ei der Herstellung von Bier, Wein und Käse – aber auch in der pharmazeutischen Industrie – spielt die Biokatalyse eine wich- tige Rolle. Bei diesem Prozess fin- den Enzyme zur Beschleunigung von chemischen Reaktionen Ver- wendung. Ein Forschungsprojekt will nun eine neuartige Plattform für die erleichterte Weiterverar- beitung einer Vielzahl von biologi- schen Produkten schaffen. „Unser Projekt mit dem Namen ‚Nanofacil‘ wird die Anwendung und Implementierung von bio- katalytischen Verfahren in der industriellen Praxis drastisch vereinfachen“, sagt Dr. Marcelo Fernandez-Lahore, Professor of Biochemical Engineering an der englischsprachigen Jacobs Uni- versity. Nachhaltige Industriepraktiken Enzyme ermöglichen wichtige (in- dustrielle) chemische Umwand- lungen unter sehr milden Bedin- gungen. Unternehmen benötigen weniger organische Lösungsmit- tel und gefährliche Chemikalien, ihr Energieverbrauch reduziert sich. Der Einsatz von Enzymen führt also zu nachhaltigeren In- dustriepraktiken. Insbesondere für die Herstellung von Pharma- zeutika, Aromen, Duftstoffen und Polymeren besteht eine erhöhte Nachfrage nach Enzymen. Wis- senschaftler der Jacobs Univer- sity haben vor einiger Zeit einen neuen Weg zur erweiterten Nut- zung von Enzymen in industriel- len Prozessen entwickelt. Dieses Verfahren ist als „Nanoformula- tion“ bekannt. Die meisten Enzy- me sind Proteine, unter Produk- tionsbedingungen werden sie labil. „Nanoformulation“ macht Enzyme resistenter und verbes- sert die Sicherheit in der Pro- duktion. Das Projekt „Nanofacil“ knüpft an diese Forschung an. Es wird vom Zentralen Innovations- programm Mittelstand des Bun- desministeriums für Wirtschaft und Energie über einen Zeitraum von drei Jahren mit rund 175 000 Euro gefördert. Beteiligt sind zu- dem zwei Industriepartner aus Deutschland und Finnland. Hintergrund 2001 als private, englischsprachige Campus-Universität gegründet, erzielt die Jacobs University Bre- men eigenen Angaben zufolge immer wieder Spitzenergebnisse in nationalen und internationalen Hochschulrankings. Ihre fast 1400 Studenten stammen aus mehr als 100 Ländern, rund 80 Prozent sind für ihr Studium nach Deutschland gezogen. Forschungsprojekte der Jacobs University werden von der Deutschen Forschungsgemein- schaft oder aus dem Rahmen- programm für Forschung und In- novation der Europäischen Union ebenso gefördert wie von global führenden Unternehmen. Prof. Dr. Marcelo Fernandez-Lahore mit Senior Researcher Dr. Martin Kangwa Foto: Jacobs University Bremen Yeast plays a critical role in shaping the flavour of a beer Microbiologists in Belgium identify the yeast genes behind rose and honeyed avours in beer and wine for the rst time A flavour compound called pheny- lethyl acetate imparts a hint of rose or honey to wherever it’s found – a dab of perfume, a sip of wine, a slug of beer. Microbiolo- gists in Belgium have used genetic mapping to identify, for the first time, specific yeast genes that produce higher levels of this aro- ma in alcoholic beverages. The new finding joins other recent work connecting genes to fla- vours in wines and beers, and may be used to grow yeasts that pro- duce new flavours. “In some wines, you can smell the rose flavour above all the oth- ers,” says microbiologist Johan Thevelein at the Center for Mi- crobiology at VIB, a life sciences institute in Flanders. “But why certain yeast strains make more of this compound than other strains, there was no knowledge at all.” Thevelein led the study with Maria R. Foulquié-Moreno, also at VIB. In fact, yeast plays a critical role in shaping the flavour of a beer: During fermentation, it adds flavours and carbonation. In wine, most of the flavour comes from the grapes themselves, the metabolism of the yeast can alter those flavours, adding secondary flavours. Yeast also contributes its own flavours. The researchers used high- throughput genomic analysis to study genes in a hybrid strain of Saccharomyces cerevisiae, or brewer’s yeast, derived from two parent strains. In the hybrid, they identified four quantitative trait loci (QTL) – swaths of DNA that contain multiple genes but only one causative gene – that were linked to higher production of phenylethyl acetate. Further in- vestigation showed that alleles of two genes, TOR1 and FAS2, were responsible for the highest production of the flavour com- pound. (FAS2 encodes an enzyme involved in making fatty acids, and TOR1 helps regulate nitro- gen.) They used CRISPR/Cas9 to swap those alleles between the parent strains and observed that production of phenylethyl acetate increased significantly. Enhancing industrial yeast strains for desir- able flavours has been a challenge in the past, says Thevelein. Biolo- gists can cross-breed strains to se- lect for certain genes – so certain flavours – but the process is time- consuming, expensive, and may cause other unwanted changes in the yeast. “You have to do two things,” says Thevelein. “One is to improve the yeast trait that you want to im- prove. Second is to change noth- ing else in the yeast. In practice, the latter turns out to be much more difficult than the former.” A cross-bred yeast may work in the lab, but not in the brewery. “If the fermentation is bad, you have to throw away all the beer,” Theve- lein says. The researchers have partnered with a Belgian brewery to evalu- ate their experimental strains with several batches of beer, with hopes of clearing the highest hur- dle of all: The taste test. Delicious beer: during fermentation, yeast adds fla- vours and carbonation. Photo: Elevate on Unsplash