研究人員根據香氣、口味以及啤酒花的新鮮程度等指標給新品啤酒打分，滿分為6分。
韋斯特里彭實驗室的冷庫里保存著3萬多種酵母菌，其中包括野生菌株、工業用菌株和其他創新品種。
炎炎夏日，你是否想在下班之后喝上一杯冰啤酒呢?
在比利時魯汶大學的一個實驗室，每周要舉辦兩次別開生面的啤酒品嘗會，參與者每人喝上十幾杯風味各異的啤酒。這對啤酒愛好者來說很有吸引力，但這并不是真正的啤酒聚會。研究人員們聚在這里，是要實現一個宏大的夢想——培育完美的酵母菌株，開發出風味獨特啤酒。
凱文·韋斯特里彭舉起酒杯抿了一小口，“乙酸乙酯的味道。”他說。乙酸乙酯是一種用于甜食、讓人嘗起來有梨子味的化學物質，高濃度的乙酸乙酯散發的氣味像指甲油。
在韋斯特里彭實驗室工作的一名研究生布里吉達·加洛尼檢測到了乙酸乙酯和另一種氣味——4-VG，她在品嘗分析表上寫下：
一種像煙味、丁香味和牙科診所味道的混合氣味。“我喜歡4-VG，但我覺得氣味太濃烈了一點。”另一位名叫斯蒂恩·默滕斯的博士生聞到的是濕紙板的味道——這是陳啤酒中常有的氣味。“我聞到了反-2-壬烯醛的氣味，”他說。
博士后米格爾·羅尼科洛尼主持這樣的品酒會已有一年多了。
他們的啤酒品嘗會是一個研究項目的一部分：對市場上200多種比利時啤酒的性狀及特點進行描述。他們的分析評價，以及對產生啤酒各種不同口味和香氣的幾十種化學物質的精確檢測，讓消費者能夠將自己喜愛的啤酒與實驗室的介紹作比較，挑選出想要嘗試的新口味。
酵母菌與啤酒風味
韋斯特里彭不僅僅是要幫助啤酒愛好者選擇美味佳釀，他還有一個更宏偉的夢想：培養完美的酵母。在他的實驗室里，研究人員將產生啤酒風味的化學和遺傳學基礎知識運用于培育新的酵母菌株上，以開發出新的獨特風味和令釀酒者和啤酒愛好者追捧的品質。
實驗室里的啤酒研究者在進行啤酒研究的同時，也參與到了啤酒的工業釀造過程中，他們的研究領域包括：酵母的演化和生物化學機制，甚至還包括神經科學的研究。他們與來自世界各地的啤酒制造商簽訂合同，從跨國企業集團到帶動潮流的工藝小啤酒廠。
實驗室在一篇發表于《細胞》雜志的論文中，報道了他們與一家向啤酒制造商提供酵母的主要供應商和一家合成生物公司合作完成的項目：用于釀造啤酒、日本米酒以及其他發酵制品的150種酵母菌株的基因組。
對于依賴于化學與微生物學間復雜反應的啤酒產業來說，能給啤酒帶來更佳風味的酵母菌株可是熱門商品。“凱文的實驗室是啤酒愛好者關注的焦點，人們很想知道那里開發了哪些新東西。”美國科羅拉多州科林斯堡精釀啤酒廠釀酒師彼得·伯卡特說。
決定啤酒風味的，其實只有寥寥幾種原料。其中谷物(主要是麥芽)提供糖和酒體，但也能對啤酒風味產生影響;啤酒花會帶來苦味，一些工藝啤酒會帶有熱帶水果味;溶解在水中的礦物質會影響谷物和啤酒花的味道;釀酒酵母則提供酒精、氣泡和上百種香味化合物。發酵過程中產生許多不同的化學物質，從給德國小麥啤酒帶來香蕉味的乙酸異戊酯到讓啤酒產生丁香味的4-VG。
啤酒制造商引領了酵母科學的發展。丹麥的嘉士伯啤酒廠在1875年建立了全世界最早的酵母生物學實驗室，埃米爾·克里斯汀·漢森于1883年在那里首次分離出釀酒酵母的純菌株。上世紀三四十年代，另一位就職于嘉士伯啤酒公司的科學家杰維德·溫吉發現，酵母既可有性繁殖，也可無性繁殖，于是利用這一特點來培育具有實用釀造性狀的新菌株。
酵母從釀酒廠走進生物實驗室
溫吉的研究讓酵母從釀酒廠走進了生物實驗室，如今許多科學家都以釀酒酵母作為探索細胞內部復雜機制的模型。盡管酵母研究與生命科學的結合歷史悠久且成果斐然，但韋斯特里彭指出，許多啤酒制造商在酵母使用上仍然停留在十九世紀的水平。“啤酒制造商，尤其是傳統的啤酒制造商，通常所用的都不是經優化的酵母。”大多數啤酒商在所有啤酒產品中只使用一種菌株，抑或是釀酒廠自己分離的菌株，或者是幾十年前從其他釀酒廠借用的菌株。
韋斯特里彭決心要改變這一切。他起初在南非的一家葡萄酒酵母菌實驗室工作，1999年加入魯汶大學的啤酒實驗室攻讀博士學位。但他發現大部分研究都只是為釀酒商解決問題。“沒有人認真地進行任何生物學的研究。”他說。失望之下，他轉而來到美國馬薩諸塞州劍橋市的懷特黑德生物醫學研究所，跟隨于上世紀70年代開創了酵母菌基因工程研究的杰拉爾德·芬克，從事博士后研究工作。然而，盡管那里的科學家熱衷于酵母研究，但卻沒人對啤酒感興趣，至少不會在白天工作時間對啤酒有興趣。韋斯特里彭的研究重點是致病性酵母菌附在人體組織上的蛋白質。他發現，酵母菌的粘附性由某個特定基因上的DNA序列的重復次數決定。“這就好比越長的尼龍搭扣越容易粘住東西一樣。”他解釋道。
這種蛋白質還與酵母菌的絮凝過程有關，即酵母菌細胞在啤酒中凝聚成團，并從液體中析出的過程。不同菌株的絮凝特性也有所不同，由此影響啤酒的風味、清澄度和酒精濃度。
2005年，韋斯特里彭在哈佛大學建立了自己的實驗室，重點研究不同的DNA序列重復在產生啤酒風味多樣性方面所起的作用。他還將啤酒釀制融入哈佛大學本科生生物學課程中。但在2009年回到魯汶大學前，啤酒都不是他主要的研究課題。
上萬種菌株提供多樣化選擇
韋斯特里彭希望能將他所從事的研究與他對啤酒和葡萄酒的興趣結合起來，但他與啤酒行業的合作卻始于瑞士一家巧克力公司打來的一個電話。總部位于蘇黎世的百樂嘉利寶公司是世界上最大的可可生產廠家之一，要將苦味可可豆轉為可可粉，傳統做法是由酵母菌來完成的。當時他問：“巧克力也要發酵嗎?”然后才意識到這是一個很傻的問題。
盡管如此，百樂嘉利寶公司還是成了向韋斯特里彭實驗室咨詢的第一家客戶。如今他的實驗室年收入在50萬歐元左右。實驗室的25位科學家中有一半人都在從事與啤酒、生物燃料和其他發酵產品相關的應用研究，其他人從事的則是表觀遺傳學、分子演化等基礎研究。
初一看，韋斯特里彭的實驗室和其他微生物實驗室沒什么不同，實驗桌上擺滿了離心機、培養皿和吸量管等實驗器具，還有一個裝滿了小玻璃瓶的細菌培養箱，瓶子里裝滿了麥芽、糖和啤酒花。韋斯特里彭指著幾個箱子說：“現在這里的啤酒并不很多。”實驗室的儲藏室里存放著上百個用于測試的不透明的黑色玻璃杯，品酒師品酒時是看不到杯子里的啤酒的。
實驗室的冰箱里存放著3萬多種酵母菌，其中包括全世界范圍內用于釀酒、烘焙等的上千種菌株，以及從水果、花卉、昆蟲中分離出來的近千種野生菌株。對這些酵母菌影響啤酒口味以及啤酒制造商關注的其他性狀的基因，研究人員都已進行了歸類描述。實驗室正與加州一家酵母供應商實驗室以及拉霍亞附近克雷格·文特爾的合成基因組公司合作，建立工業用酵母菌的系譜。
冰箱里還保存著實驗室開發的全新菌種，它們是由培育新品啤酒所需的性狀獨特的菌種組合而成。實驗室最近正在篩選導致這些性狀的相關基因，韋斯特里彭認為，這種通常用于農業育種中的遺傳標記輔助育種法，將從根本上改變啤酒釀造業。例如，加拿大一家啤酒制造商訂制了其中一種菌株，他們想要開發一種酒精含量低但風味濃烈的啤酒，另一家啤酒制造商則想要訂制一種可產生巧克力香味的酵母。
機器人幫忙大規模自動配種
實驗室用機器人配種，一天可完成上百次酵母配種，產生的菌株多得根本來不及分析和品嘗。為解決生產過剩問題，研究者們正在研發一種可自動檢測酒精含量和產生啤酒香味化合物的微流體芯片，并盡快引進一套每次能釀造500升啤酒的大型裝置，以更好地解決工業規模啤酒釀造的問題。
韋斯特里彭大量保存的各種酵母品種，讓他的實驗室成為了啤酒制造商尋找獨特風味的一站式服務點。例如，伯卡特想要某種“特別”的香味，如谷倉或馬毯的味道，但不要通常與之相伴的水果味，他品嘗了實驗室里有可能滿足要求的四種菌株，但沒有一種能用在他想要的新品種啤酒上，至少現在還不能。“但這并不意味著我們不看好它們的未來商機。”他說。
韋斯特里彭指出，之前釀酒酵母的開發主要是通過自然變異對風味和其他性狀進行調整和選擇，如今還可以在這個基礎上，通過基因改造作進一步的改進。“傳統育種方法可增強風味十倍，而基因改造方法可增強風味百倍甚至千倍，我們已經做到了。”啤酒制造商對此感到興奮。目前，實驗室為啤酒產業提供菌株主要用的還是更為傳統的技術，比如傳統育種和定向進化。基因編輯技術(如，CRISPR)，也能用于自然產生的各種風味的酵母菌株，能更快地達到傳統育種的目標。
全球有名的啤酒制造集團——百威英博集團(百威和時代啤酒的制造商)，目前與韋斯特里彭的實驗室有著合作關系。公司酵母與發酵部門高級科學家菲利普·瑪爾克普斯說：“百威英博感興趣于開發野生酵母菌的多樣性，以獲得傳統釀酒菌株中無法獲得的風味和其他性狀。”
韋斯特里彭與這些企業的大多數合作都簽署了嚴格的保密條約。“我們一些優秀的應用研究成果既不允許發表，也不允許討論，這對于想要分享的科學家來說是很沮喪的。”他說。
但一些規模較小的釀酒廠在這方面通常更為自由。奧瓦爾(Orval)是比利時六家由修士管理的啤酒廠之一，這家啤酒廠拒絕簽署保密協議，在要求韋斯特里彭為他們啤酒廠自己的菌株測序時，甚至不愿意簽合同。“如果你連修士都不能相信了，那你還能做什么呢?”韋斯特里彭說。他自己家的冰箱里放滿了奧瓦爾啤酒，這是他最喜愛的啤酒之一。伯卡特說，實驗室曾提議他們把自己開發的一種酵母菌株獨家享有，但他拒絕了，他的回答是：“我是一個工藝釀酒者，我不想獨家享有菌株，而是希望能將菌株送給更多的人。”
應用和理論研究形成互動
應用研究給理論研究帶來了新的啟示。韋斯特里彭的團隊一直在努力解決從啤酒制造商那里聽來的一個問題：啤酒制造商通常會重復使用某種酵母以節省成本，但也會用葡萄糖(酵母菌偏愛的食物)定期進行新菌株培養，然后，將酵母菌放進主要成分為麥芽糖的未發酵啤酒中;由于酵母菌對新的食物源有時反應比較遲緩，因此，啤酒完全發酵的時間較長，有時需要幾天時間，增加了啤酒被周圍環境污染的風險。“酵母菌不僅能夠記得自己之前吃過什么，還記得它們的曾曾祖母吃過的是什么。”韋斯特里彭說。這一機制似乎與DNA或蛋白質的表觀遺傳修飾繼承有關，這也是實驗室目前的研究重點之一。
實驗室發現，優質啤酒與優質科研成果通常是攜手并進的。默滕斯的博士課題是發明一種用于制作拉格啤酒的新酵母菌株。拉格啤酒的釀造溫度比其他啤酒低，用的是幾個世紀前的一種酵母。盡管拉格啤酒銷量很大，但風味多樣化有限。
為生產出具有更多風味拉格啤酒，默滕斯在多種菌株之間進行配種，以產生新的酵母。用這些酵母釀出的啤酒有的有洋蔥味，有的發酵不好，但一種將上好比爾森啤酒(一種淡拉格啤酒)的清爽口感與拉格啤酒中不常見的淡淡水果味結合起來的新品啤酒，在實驗室成員中大受歡迎，實驗室冷藏室里保存的這種啤酒常常被一掃而空。一些釀酒廠正在對產生這種啤酒風味的 H29菌株進行測試。
默滕斯很樂意看到自己新開發的酵母菌能應用于啤酒產業，但他同時也希望，能為他開發的其他菌株進行基因組測序，以理解不同的菌種之間是如何雜交的，或許還能找出拉格啤酒酵母產生的初始條件。“我們有了啤酒制造商們喜歡的新酵母菌，但我們正在研究菌種雜交的基本機制，這已經超出了啤酒科學的范疇。”
