Хмель — важнейший ингредиент пивоварения и важная экономическая культура. Женские цветки хмеля покрыты крошечными железистыми трихомами, которые синтезируют и сохраняют множество специализированных метаболитов, в совокупности определяющих вкус и качество пива. Терпены обеспечивают характерный аромат, ксантогумол обладает мощными антиоксидантными свойствами, полезными для здоровья человека, а α-горькие кислоты придают пиву характерную горечь.
Исторически эти соединения также служили естественными консервантами, продлевая срок годности пива задолго до появления современных технологий пивоварения.
Биосинтез α-горьких кислот
Исследователи Китайской академии наук разработали высокочувствительный метод жидкостной хроматографии с масс-спектрометрией, позволяющий различать две формы α-горьких кислот (6S и 6R). Результаты их анализа показали, что железистые трихомы хмеля накапливают преимущественно α-горькую кислоту 6S-типа.
Ранее исследования сталкивались с трудностями, поскольку предшественник этого вещества, дезокси-α-горькая кислота, легко окисляется на воздухе, образуя смесь обеих форм (6S и 6R). Это затрудняло понимание точной роли фермента, отвечающего за синтез α-горькой кислоты. Однако, преодолев эту проблему, исследователи смогли создать систему экспрессии в дрожжах и протестировать множество потенциальных генов.
Результаты исследования выявили, что фермент HlMO18 специфически катализирует окисление дезокси-α-горькой кислоты, преимущественно образуя форму 6S. Ученые также определили ключевые аминокислоты в структуре фермента, которые необходимы для его работы. Дальнейший анализ показал, что синтаза α-горькой кислоты 6S-типа образует комплекс с ферментами, участвующими в предыдущих стадиях синтеза. Это объясняет, почему в железистых трихомах хмеля накапливается именно 6S-форма.
Значение исследования для пивоварения
Результаты исследования позволяют завершить составление полной карты биосинтеза α-горьких кислот в хмеле и предоставляет ценные знания для пивоваренной индустрии. Исследователи прояснили пути образования трех основных ароматических соединений хмеля.
В будущем ученые планируют использовать методы синтетической биологии для создания промышленных штаммов дрожжей. Эти дрожжи смогут производить пиво с аутентичным хмелевым вкусом, но без использования самого хмеля. Такой подход может значительно снизить производственные затраты и открыть возможности для создания более персонализированного пива с богатым вкусом, что станет новым направлением для инноваций в пивоваренной отрасли.
Для получения высокого урожая необходимо использовать посадочный материал, свободный от карантинных вредных организмов. Лаборатории Всероссийского центра карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) проводят исследования посадочного материала и другой подкарантинной продукции.
Источник: Chengyong Feng et al, A flavin-dependent monooxygenase favors the formation of (6S)-α-bitter acids in hop glandular trichomes, Plant Communications (2025). DOI: 10.1016/j.xplc.2025.101528