Страшное слово «Липоксигеназа» и другие приключения Нулика

Начнём наш рассказ с бородатого анекдота.
Приходит в бар посетитель, выпивает кружку пива, а затем съедает картонный бирдекель. Бармен недоумевает. На следующий день картина повторяется один в один. Всё тот же посетитель заказывает кружку пива, выпивает её и заедает бирдекелем. Бармен вновь в ступоре. На третий день бармен, увидев всё того же посетителя, наливает ему кружку пива, но бирдекель ему не даёт.
Клиент выпивает свою запотевшую кружку и произносит:
- А что, печенюжек больше нет?

К чему это я? Произнесу банальную фразу, но я должен это сделать. Стабильность свежего вкуса и аромата пива является одной из основных целей современного пивоварения. Можете соглашаться с этим или нет, но это так. Если Ваше пиво мгновенно портится, и Вы хотите подискутировать на «живительную» тему, то давайте как-нибудь в другой раз. Появление этой небольшой статейки вызвала другая дискуссия. Пару раз Александр Иджон проводил рейды за свежесть пива на торговой полке, я не стану их критиковать, но вот с выводами я позволю себе не согласиться. А выводы были такие (процитирую): «…проблема свежести пива, сокращение срока между розливом и бокалом потребителя, волнует далеко не всех пивоваров». Так вот это не совсем так. Свежесть пива не замыкается исключительно на сроке между розливом и бокалом. Некоторое пиво остаётся свежим долгое время, другое становится несвежим много быстрее. Для начала ответим себе, что стоит за понятием «несвежее пиво».
Все пивовары и пиволюбы знакомы с неприятным «картонным» ароматом» пива, как если бы в пиве замочить бирдекель. Этот аромат, как выясняется при ближайшем рассмотрении, обусловлен наличием альдегида – транс-2-ноненаля T2N.
Все мы знаем, что в течение времени, как ни крути, пиво окисляется. Причём окисление характеризуется накоплением двух окисленных форм: «бумажная» - быстрая и «хлебная» - медленная. За бумажную сторону медали как раз и отвечает этот самый транс-2-ноненаль T2N, который формируется, как правило, из-за хранения и перевозки пива при неправильных температурных условиях. Загрузили летом партию пива в грузовик, пока он доехал до места назначения, в кузове у него случилась сауна, а само пиво превратилось в картонку.
При детальном изучении проблемы можно прийти к умозаключению, что источником «печенюжек» является линолевая кислота. Линолевая кислота — одноосновная карбоновая кислота с двумя изолированными двойными связями CH3(CH2)3-(CH2CH=CH)2(CH2)7COOH. Формула линолевой кислоты С₁₈Н₃₂О₂ была предложена профессором Александром Николаевичем Реформатским в 1889 г.
Так вот, на линолевую кислоту в свою очередь влияет фермент под названием липоксигеназа. Липоксигеназы — это железо-содержащие ферменты, катализирующие реакцию диоксигенации ( сиречь присоединение двух атомов кислорода) к полиненасыщенным жирным кислотам.
Общий вид катализируемой реакции можно описать так:
Жирная кислота (в нашем случае линолевая) + O₂ = гидропероксид жирной кислоты

Для ячменя выделяют два типа липоксигеназы:
1) липоксигеназа-1 (LOX-1) которая есть как в исходном, так и в прорастающем зерне;
2) липоксигеназа 2 (LOX-2), которая образуется в зерне только после прорастания

LOX 1 производит 9-гидропероксиды (9-HPOD) из линолевой кислоты,
LOX 2 способствует образованию 13- гидропероксидов (13-HPOD).
Выглядит это следующим образом:

Ещё раз линолевая кислота под влиянием липоксигеназы переходит в 9-гидропероксид (9-HPOD), после этого делящийся на маленькие обрубки, которые под воздействием фактора изомеризации и превращаются в тот самый транс-2-ноненаль T2N.
Так вот, предположим, что в ячмене нет фермента липоксигеназы. Это означает, что линолевая кислота не трансформируется в T2N, а отделится от сусла после затирания вместе с дробиной. Если, конечно, упрощать.

А возможно ли вырастить такой ячмень без липоксигеназы? - задали себе вопрос в исследовательском центре Карлсберга лет 15 тому назад и сами себе ответили, - А, попробуем!

И начали свои опыты. Исследования носили и продолжают носить сугубо селекционный характер без применения генной инженерии. Во-первых, принципы Исследовательского центра Карлсберга основываются исключительно на селекции (В заявлении Карлсберга на сей счёт так и сказано: «Null-LOX is not a genetically modified organism (GMO)»), во-вторых, геном ячменя был расшифрован только в 2012 году. Впервые публикация на эту тему появилась 29 ноября 2012 года. Теперь мы знаем, что ячмень - диплоид с семью парами хромосом, обозначенными от 1Н до 7Н.

Идентификация и использование маркеров на 2, 5 и 6 парах хромосом позволяет оценивать пивоваренные свойства ячменя и осуществлять отбор сортов по конкретным признакам  – экстракт, вязкость, общий азот, растворимый азот, b-глюкан, индекс Кольбаха.

В том же заявлении Бигитта Скадхауге (Birgitte Skadhauge, Director Applied Research Carlsberg A/S) произносит фразу: «We created it with the same hands-on cross-pollination principles used by the monk Gregor Mendel, if you remember him from your school biology lessons.There’s no scary science involved in Null-LOX at all. It’s a natural product» («Мы создали его теми же практическими методами перекрестного опыления, которыми руководствовался монах Грегор Мендель, если вы помните его из ваших школьных уроков биологии. В Null-LOX нет какой-то страшной науки. Это натуральный продукт»). Сознаюсь честно, но к своему стыду лично я никакого Грегора Менделя из уроков биологии не запомнил. Так вот Грегор Иоганн Мендель — это австрийский биолог и ботаник, основоположник учения о наследственности, позже названного по его имени менделизмом.
Сама селекция отнимает неимоверно много времени. Представьте себе, что для того, чтобы найти нужное зёрнышко, нужно отсмотреть их примерно 10 000.  И чтобы ускорить этот процесс, снимали два урожая в год, один в Европе, другой в Новой Зеландии. В Новой Зеландии для этих целей была задействована компания «Southern Seed Technology» (SST) в Ирвелле (Irwell).
Только представьте себе, в 2001 году были найдены первые 10 зёрнышек, а сейчас уже засеваются поля и снимаются урожаи. по всему миру.

Изобретение было заявлено 11 марта 2004 года и зарегистрировано  за номером  US 10/800,200. А 02 сентября 2008 года за номером US7420105 B2 был опубликован патент. Авторами изобретения значатся Klaus Breddam, Ole Olsen, Birgitte Skadhauge, Finn Lok, Søren Knudsen и Lene Molskov Bech.
С самим патентом можно ознакомиться здесь.

Ячмень, как Вы уже успели заметить, получил название Null-Lox, т.е. в нём липоксигеназа на нуле. Использование такого ячменя в пивоварении позволяет продлить срок «свежести» пива, поддерживая его качественные характеристики, и снизить зависимость от температурного влияния на пиво при перевозке и хранении. В слепых дегустациях люди отдают предпочтение пиву, сваренному из «Нулика». И что характерно, пеностойкость у такого пива значительно выше.
Об этих исследованиях есть интереснейший сюжет на CNN

Нелепо было бы не использовать этот опыт в России. В открытом доступе в Государственном реестре селекционных достижений, допущенных к использованию по состоянию на 31.01.2013 г., можно легко найти один из «Нуликов» - сорт CHILL.

Сие означает, что в работу Исследовательского центра Карлсберга, включился и исследовательский центр Балтики со своим агропроектом. На фото выше в объектив попали Биргитта Скадхауге (Birgitte Skadhauge, Director Applied Research Carlsberg A/S, слева), Сёрен Кнудсен (Søren Knudsen, Senior Scientist, Ph.D., справа) и Игорь Матвеев, ведущий специалист по зерновым культурам исследовательского центра Балтики (в центре разминает в руках чернозём) на фоне делянок исследовательской станции в посёлке Кресты Куркинского района Тульской области. Первые двое упомянутых, если обратить внимание, в патенте обозначены, как авторы изобретения.

Фотография сделана в конце июля незадолго до сбора урожая. Опытные грядки небольшие по 1,5 м х 24 м, то бишь 36 кв. метров, но их много, и они не только в Тульской области. А эксперименты проводятся не только с «нуликами», но и другими сортами, Chill - это только первый шаг, следом идут ещё более инновационные виды, но об всём этом как-нибудь в другой раз.
Сбор урожая случился вскорости и проходил примерно так:

Обязательно надо будет ещё рассказать, что же потом происходит с зерном, как отбирается, какие эксперименты с ним проводят.
Но цель этой небольшой заметки поведать, что пивоваренный мир не стоит на месте. Вопреки расхожему мнению, что пивоваренные компании экономят на сырье, варят из порошка, и прочим нелепым инсинуациям, всё с точностью до наоборот. Научные исследования не прекращаются и перманентно приводят к очень интересным открытиям.