科学家解析啤酒花生成手性α-苦味酸分子机制
文章导读
困扰啤酒界十余年的科学谜题终于破解！中科院团队首次锁定α-苦味酸合成关键基因，揭晓啤酒标志性苦味的终极密码。研究发现，6S型α-苦味酸才是啤酒独特风味的真正来源，而前人未能突破的瓶颈竟源于一个极易被忽略的化学干扰——前体物质在空气中会自动氧化形成干扰性混合物。通过创新检测技术，科学家不仅精准捕获了主导6S型产物合成的HlMO18基因，更揭示了代谢复合体的形成机制。这项突破将催生无需啤酒花却能复刻风味的"合成啤酒"，开启个性化酿造新时代。
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啤酒花是重要的经济作物。萜类化合物赋予啤酒独特的香气，α-苦味酸赋予啤酒标志性的苦味。虽然α-苦味酸的上游合成途径早已被解析，其催化最后一步反应的关键酶，α-苦味酸合成酶（BAS）候选基因也在十余年前被提出，但其具体功能一直未得到实验证实。
针对这一长期悬而未决的科学问题，中国科学院遗传与发育生物学研究所王国栋研究组，在系统整合前期研究成果的基础上，开发了能够区分手性α-苦味酸（6S型与6R型）的高灵敏度LC-MS检测方法。研究发现，啤酒花腺毛中主要积累的是6S型α-苦味酸。其前体脱氧α-苦味酸在空气中易发生自氧化反应，生成6S型与6R型混合的消旋体，这一化学反应长期以来干扰了α-苦味酸合成酶的功能鉴定。
在成功解决这一关键技术难题后，研究团队利用建立的酵母异源表达体系，对十余个候选基因进行了系统验证，最终确定HlMO18基因（即此前假定的HS1）能够特异性催化脱氧α-苦味酸的氧化反应，主要生成6S型α-苦味酸。研究还鉴定出了影响酶活性的关键氨基酸位点。更深入的机制分析显示，6S型α-苦味酸合成酶可与上游催化酶形成代谢复合体，这一发现解释了啤酒花腺毛中6S型α-苦味酸的特异性积累机制。
该研究不仅完整解析了啤酒花中α-苦味酸的生物合成途径，也为啤酒酿造产业提供了重要的技术支撑。课题组已经完成酒花中三种主要风味化合物的代谢途径解析。下一步将基于工业酵母底盘，运用合成生物学策略，开发无需依赖啤酒花原料、却具备啤酒花风味的“Hoppy Beer”。此举既能有效降低生产成本，又能进一步提升啤酒风味的“个性化”品质，为啤酒产业创新提供新方向。
相关研究成果发表在《植物通讯》（Plant Communications）上。研究工作得到国家自然科学基金和中国博士后科学基金的支持。
科学家解析啤酒花生成手性α-苦味酸分子机制
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