Еда и микробы

Регионы традиционного производства алкогольных дистиллятов из сброженного молока. Из газеты "Известия".

Очень рад поделиться результатами исследования редчайшего ферментированного напитка, которые мы провели большой командой из нескольких ведущих научных институтов страны. Результаты исследования недавно были опубликованы в журнале Scientific Reports. Также материал об исследовании вышел на сайте газеты "Известия". 

У монголоязычных народов (бурятов, монголов, калмыков и др.) и их ближайших соседей (тувинцев и хакасов) сохранилась уникальная традиция производства крепкого дистиллята из сброженного молока. В результате последовательных этапов перегонки из сброженного молока с содержанием этанола около 2% кочевники получали сначала 11%, а потом 40% и даже более крепкие напитки. 

В чем же уникальность этого напитка? Сбраживание молока молочнокислыми бактериями и дрожжами распространено очень широко. Одно из лучших исследований по разнообразию традиционных технологий переработки молока - это работы доктора Масахиро Хирата, о котором я писал раньше. Но даже он, после более чем 20-летних исследований, обнаружил дистилляцию крепкого алкоголя только у монгольских народов. В России он не был, поэтому к его списку мы добавили бурят, калмыков, тувинцев и хакасов. Интересно, что у якутов и казахов о наличии такой технологии не сообщается. 

Почему такая технология появилась/сохранилась только у ограниченного круга народов мне лично не понятно. Конечно, все перечисленные народы имеют старинные кочевые традиции и большую долю молока в традиционной диете, но земледелие и получение сбраживаемого растительного сырья им было отлично знакомо. Об этом говорят как относительно недавние наблюдения, так и исторические свидетельства. Например, в описании одного из первых контактов русских казаков и бурят в 1640-1641 годах говорится, что “люди на том острове живут Братские (название бурят в то время) многие, лошадей и всякого скота много, а хлеб у них родится просо». Изотопный анализ зубов из захоронений примерно 800 года до н.э. в Монголии также показывает, что древние предки монголов употребляли в пищу просо. Ну а технологии сбраживания проса в алкогольные напитки Хуанцзю и Байцзю до сих пор распространены в Китае.

При этом сбраживание растительного сырья многократно более эффективно чем сбраживание молока. Этанол образуется из сахаров, а содержание лактозы, основного сахара в молоке, составляет в литре всего лишь 4.7%.  В идеальной ситуации полное сбраживание лактозы даст только 3.2% этанола. Тогда как в растительном сырье сахаров гораздо больше. Например, зерно может дать 728 кг сахаров с тонны, которое может в идеале дать 463 л этанола при полном сбраживании. Разница ошеломительная. 

Итак, сырье есть, технологии есть - зачем выбирать более трудоёмкое сырье? Может дело в истории? И, действительно, история напитка дарасун (тарасун) - это отдельная история, начинающаяся как минимум в XIII веке. (продолжение следует)

Дегустация вина: магия, технология или просто «нравится - не нравится»?

Когда речь заходит о винной дегустации, многие представляют нечто таинственное: полумрак, важный сомелье и загадочные фразы полушепотом вроде «тона вишни и черной смородины, оттенки фиалки, тимьяна, ванили и гвоздики, ноты кедра и темного шоколада, нежный сливочный оттенок и штрих бисквита». Вокруг этого действительно сложился некий ореол элитарности. И продавцы вина, конечно, его поддерживают - загадочность помогает продавать дороже. Но правда в том, что профессиональная дегустация уже давно не мистика, а четкая технология, и ее цель гораздо прозаичнее, чем кажется.

Дегустация - это в первую очередь рабочий инструмент. На крупных винодельнях специалисты ежедневно пробуют десятки образцов. Им нужно не восхищаться букетом, а принимать решения: какую поддерживать температуру, делать перекачку сусла, добавлять или не добавлять молочнокислые бактерии и т.д. Потом оценивать результат: насколько качественное вино, в какую ценовую категорию его определить. А если речь о трейдере, то есть ли у вина потенциал к хранению и вырастет ли оно в цене. Для ответа на эти вопросы недостаточно просто «нравится - не нравится». Нужна объективная шкала.

Чтобы у виноделов, байеров и сомелье был единый язык, созданы стандартизированные подходы. Один из самых известных - WSET Systematic Approach to Tasting. Он дает не только список ароматов, но и четкую структуру оценки качества: от «плохого» через «удовлетворительное», «хорошее», «очень хорошее» до «выдающегося». Вся палитра ароматов и вкусов там разделена не по капризу, а по происхождению.

Первичные ароматы характеризуют качества винограда и ферментации. Это цветы (роза, фиалка), зеленые фрукты (яблоко, груша), цитрусы (грейпфрут, лимон), косточковые (персик, абрикос), тропические (манго, маракуйя), красные и черные ягоды, травы, пряности, нотки камней и т.д. Более полный систематизированный список ароматов и вкусов можно посмотреть по ссылке на сайте WSET . Также есть российские школы, например "Энотрия", которые обучают по этой системе.

Вторичные рождаются после ферментации: работа с дрожжевым осадком дает выпечку, тесто, сыр; малолактическая ферментация – сливочное масло; выдержка в дубе – ваниль, гвоздику, кокос, дым, древесина, шоколад, кофе. Третичные возникают при выдержке. Для красных развиваются такие тона как сухофрукты, кожа, земля, грибы, табак, карамель. Для белых: сухофрукты, корица, орехи, мёд и т.д.

Обратите внимание, эта трехступенчатая модель выстроена вокруг технологического процесса. Она подсказывает виноделу, что именно произошло с вином и что делать дальше. А для коллекционера сочетание первичных/вторичных/третичных нот в связке с балансом кислотности, танинов, тела и послевкусия позволяет прогнозировать потенциал хранения и вероятность роста стоимости. Именно на этом строятся профессиональные инвестиционные решения – никакой магии. Кстати, с учетом этого можете попробовать расшифровать какие технологические этапы использовались при производстве вина, о котором говорит сомелье в первом абзаце этого текста.

Если же ваша работа не связана с управлением ферментацией, то вам вовсе не обязательно ловить тонкие оттенки. Ваша задача, это получить удовольствие. И для этого существует простая гедонистическая шкала: «нравится – не нравится». Причем вино может быть объективно высокого качества, с чистыми ароматами, хорошей структурой и долгим послевкусием, но лично вам не нравиться. И наоборот, вино с недостатками может кому-то зайти «под настроение». Это нормально. Оценка качества и личное удовольствие это разные вещи.

Гедонистическая шкала абсолютно субъективна и зависит от тысячи факторов: вашего настроения, блюда на столе, компании и даже погоды за окном. И вот вам маленький секрет, винные профессионалы дома редко пользуются систематизированными подходами. Они просто открывают бутылку, пробуют и радуются. И помните, лучший способ дегустации это тот, который заканчивается вашим личным «мне это нравится».

Интересная гипотеза про связь человеческого микробиома и инфаркта. В атеросклеротических бляшках в кровеносных сосудах прячутся от иммунной системы бактерии группы стрептококков вириданс, обычное место которых - во рту человека. Потом наступает какой-то спусковой фактор (грипп, пневмония и т.д.), бактерии начинают разрушать бляшку, на ее месте формируется тромб и... здравствуй инфаркт.

Перед этим происходит еще длинная цепочка событий, в числе которых может быть плохая гигиена зубов, их удаление, попадание бактерий из полости рта в кровоток, колонизация бляшек и пошло-поехало. В общем чистим зубы, питаемся правильно, не болеем.

https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/JAHA.125.041521

Аня - молодец! Будь как Аня и получай стипендию Президента России.

Конкурс 7-8 человек на место. Немного приподняли статистику аспирантуре МФТИ.

Долгое время считалось, что виноградарство на юге России привозное. В учебниках писали: Петр I привез лозы из Венгрии и Германии, казаки после похода 1814 года принесли французские черенки, а названия «Бургундский», «Шампанчик», «Венгерский» вроде бы все это подтверждали. Оказалось, что картина намного глубже и интереснее. 

Коллеги проанализировали 524 участка в геномах 41 сорта винограда из Долины Дона. Причем эти участки были выбраны таким образом, что они позволили сравнить данные по донским сортам с данными в международной базе сортов винограда, включавшей 793 сорта со всего мира. То есть, использованный метод позволил «вписать» донские сорта в общую европейскую и мировую картину. Статья была опубликована в журнале Nanobiotechnology Reports в 2022 году. Надеюсь, что в скором времени выйдет продолжение этой работы, но уже по сортам другого российского региона. 

Главные выводы:

1. Большинство донских сортов винограда - настоящие автохтоны. Вопреки расхожему мнению, донские сорта не являются родственниками западноевропейских сортов. На филогенетическом древе мирового винограда они образуют собственный отдельный кластер вместе с некоторыми сортами Северного Кавказа и Крыма. Никакого «французского следа» у сортов Бургундский, Шампанчик Бессергеневский и Шампанчик Цимлянский нет. Их генотипы не совпадают с европейскими, только названия.

2. Родственники есть в Восточной Европе. Из 41 исследованного сорта только два оказались идентичны сортам из Румынии/Молдавии: Пухляковский белый = Coarna Alba, Молдавский черный = Coarna Neagra (он же Darkaya Noir). Оба сорта являются близкими родственниками. При этом Пухляковский белый стал предком нескольких донских сортов (в т.ч. Сибирьковый) через селекцию вероятно на легендарном «Образцовом винном подвале» – опытного и учебного заведения Войска Донского на хуторе Пухляковском, существовавшем с 1814 года. Влияние из Германии или Франции не обнаружено.

3. Крым и Кавказ внесли свой вклад в генофонд. Предками многих донских сортов стали: Кокур белый (крымский автохтон), Асыл Кара (Терский черный, Кизлярский черный, Прасковейский черный) и Коз Изюм (Аг-Хазры, Ореховый). Последние два - северокавказские сорта. Это свидетельствует об интенсивном обмене между винодельческими регионами России, задолго до того, как был придуман «импорт из Европы».

4. Российские автохтонные сорта винограда включают в себя как кластеры сортов, для которых неизвестны предки из других регионов, так и кластеры относительно близкие к европейским и азиатским сортам. Это очень логично учитывая наше расположение и современную картину распространения виноградарства. 

Что это значит для истории винограда в России?
«Корни» российского виноградарства нужно искать здесь, на месте, в Нижнем Поволжье, Крыму, Дону, Прикубанье и Северном Кавказе. На месте древних городов, хазарского Саркела на Дону, гуннского Семендера где-то на Тереке, росли свои лозы. Дикие, культурные, одичавшие. И их потомки сохранились до сих пор в частных коллекциях, иногда всего в нескольких кустах, возможно где-то на опушках лесов или по берегам рек. Картина еще не закончена, в ней отсутствуют многие российские регионы, но я очень надеюсь, что мы увидим ее целиком.

Petrova, K.O., Fedosov, D.Y., Korzhenkov, A.A. et al. On the Gene Pool of Don Valley Grape Varieties. Nanotechnol Russia 17, 722–730 (2022). https://doi.org/10.1134/S2635167622050135

Работ по генетике винограда с широким охватом сортов в России очень мало и рад отметить, что большинство из них принадлежат коллегам из Курчатовского геномного центра. Хотел бы рассказать об одной из этих работ, к которой было привлечено незаслуженно мало внимания.

(продолжение)
Анализ геномов более чем 3500 диких и культурных образцов винограда, опубликованный в журнале Science в 2023 году, показал, что процесс одомашнивания винограда начался около 11 тысяч лет тому назад. Скорее всего существовало 2 центра одомашнивания винограда. Один расположенный на Ближнем Востоке, а второй на Кавказе. При этом кавказский центр дал начало местным винным сортам, которые распространились через южную часть России вплоть до Венгрии.

Данные полученные в 2022 году коллегами из Курчатовского геномного центра при изучении 41 сорта винограда долины Дона показывают, что большинство местных сортов не связаны с генофондом Западной Европы и Закавказья. Это свидетельствует о глубокой древности произрастания винограда в этом регионе и вариант его древнего поступления через Кавказ выглядит гораздо логичнее позднего "западного" варианта.

Очень надеюсь, что эта работа будет продолжена и в результате мы сможем увидеть цельную картину продвижения виноградарства по югу России.

(продолжение)
Ключевой недостаток этой модели - игнорирование простого географического факта. Из Закавказья виноградная лоза могла проникнуть на Северный Кавказ и в Причерноморье гораздо быстрее и раньше, чем это следовало из "западного" маршрута. Тем более, что современные данные указывают, что земледелие проникло на территорию России с южного направления достаточно давно. Можно предположить, что навыки виноградарства шли тем же маршрутом.

Согласно археологическим данным, сельское хозяйство в Северном Причерноморье и на Северном Кавказе существует как минимум с 5000 года до н.э., то есть около 7 тысяч лет назад. Это был не изолированный очаг, а часть большой сети распространения земледельческих практик между древними центрами зарождения земледелия на Ближнем Востоке и западной частью Евразии, где юг России играл ключевую роль.
(продолжение следует)

Что современная генетика считает о появлении виноградарства на территории России?

Долгое время картина распространения виноградарства строилась по картам, построенным в начале 1980-х годов. На них был показан классический маршрут: зарождение в Закавказье, долгое и постепенное движение на Запад через Средиземноморье, и лишь в античный или пост-римский период появление виноградарства на юге современной России. Эта схема казалась логичной, но была основана на ограниченных данных и не учитывала возможность альтернативных путей распространения.

Иллюстрации из de Blij (1983) и «Виномании» (2023) уважаемого Дмитрия Мережко.
(продолжение следует)

В бесконечных пересказах истории российского виноделия уже сформировался некий канон: сначала упоминание античных амфор из Крыма, затем переход к астраханскому «царскому огороду», заложенному в 1613 году по приказу Михаила Федоровича, основателя династии Романовых. В этой схеме всё красиво, кроме одного - она игнорирует огромный пласт реальности, существовавший задолго до приглашения в Астрахань в 1640 году для развития виноделия немецкого садовника Якова Ботмана.

Расскажу страшную для любителей стройной хронологии вещь: еще в IX-X веках (то есть за 700 лет до приезда Якова Ботмана) на северо-западном Прикаспии кипела совсем другая жизнь. Арабские авторы, скрупулёзно составлявшие географические описания известных им земель, описывали «страну гуннов» на Каспии как вполне себе винодельческий регион. Да-да, тех самых гуннов, которые в I веке нашей эры вышли из степей Монголии и через Прикаспийские степи прошли в Европу до территории Франции и Италии в V веке. К описываемому времени в Прикаспии они уже сильно перемешались с местным населением и вошли в подчинение Хазарского каганата, но этноним сохранился. Аль-Балхи (записи 920-921 годов) и аль-Истадри (930-933 года) оставили данные о городе Семендер, вероятно расположенном в северной части Дагестана. В его окрестностях росли плантации, где насчитывалось четыре тысячи виноградных лоз. При этом Ибн Хаукаль в районе 977 года упоминает уже сорок тысяч лоз.

И это не дикий виноград. Это агроиндустрия, сопоставимая с европейскими центрами того времени. Аль-Мукаддаси (примерно 985 год) пишет: «много садов, виноградных лоз и деревьев». Виноделие у гуннов Прикаспия было не случайностью, а отраслью экономики. Людмила Борисовна Гмыря, специалист по археологии Дагестана, в книге «Страна гуннов у Каспийских ворот» (книга доступна в интернет), анализируя записи армянского историка Мовсеса Каланкатуаци, фиксирует, что уже в VII веке в рационе гуннских войск было мясо, молоко и вино. Причем «тонкие хлеба, жаренные на сковороде» указывают на наличие оседлого земледелие. Отмечается, что гунны считали свою землю «земнородной отчизной», а не перекрестком кочевых троп.

Добавление этого факта в историю российского виноделия серьезно увеличивает его глубину и заставляет играть новыми красками, но есть еще 2 важных причины из-за которых нельзя замалчивать эти факты:

1. Историческое обоснование появления российских автохтонных сортов винограда. Северный маршрут распространения культурного винограда из Закавказского центра его происхождения через Дагестан, Кубань, Дон, Крым и далее на запад существует, но очень редко упоминается в популярной литературе. Прикаспий и Северное Причерноморье это одним из мостов, по которому виноградная лоза и знания о ней перешагивали из региона в регион. Игнорировать его — значит сознательно обеднять картину.

2. Связь со средневековыми европейскими сортами винограда. До сих пор одной из загадок средневекового европейского виноградарства остается деление сортов на 2 категории: fränkisch (франкские) и hunnisch или heunisch (гуннские). Первые считались благородными, вторые простыми, но более урожайными. Классический пример «гуннского» сорта - сорт Гуэ блан, по-немецки Вайсер Хойниш (Weißer Heunisch). Возможно, он действительно восходит к гуннам, чьи сорта, как считалось, были завезены в Европу. А может быть, слово «heunisch» произошло от древненижненемецкого hunisc - «огромный, большой», что намекает на размер ягод. В любом случае, сам факт такого разделения в средневековом виноградарстве - это яркое свидетельство того, что представление о связи виноделия с гуннами было распространенным и устойчивым.

Расположение "страны гуннов" в Прикаспии по книге Л.Б. Гмыря (1995). Сейчас это преимущественно территории Дагестана, Калмыкии и Астраханской области.

Для знаменитой сцены из фильма «Самая обаятельная и привлекательная» Александру Абдулову, с его ростом 187 см, наверное пришлось согнуться в три погибели. Даже мне, с моим не самым большим ростом, было тесновато в пространстве над перилами где уместились Абдулов, Куравлев и Кокшенов.

В Международной промышленной академии в районе Серпуховской, в том самом здании ЦНИИПРОММАШ из фильма, прошёл семинар по закваскам. Лестница на месте, угол где стоял стол для настольного тенниса тоже есть. Монументальный барельеф над входом, на фоне которого Ширвиндт охмурял Муравьеву, тоже в наличии.

В серии предыдущих постов мы разобрали, как Дания пережила зерновой кризис XIX века и как на этой волне выросли крупнейшие компании в области ферментации, контролирующие в настоящее время порядка 75% мирового рынка пищевых ферментов и 80% заквасок. Но современная датская ферментация - это не только крупные компании. Это ещё и мощная экосистема из университетов, стартапов, университетов, государственных программ и частных фондов, основная цель которой довести разработки до индустриальных решений.

Каждый из крупнейших университетов Дании (Технический университет Дании (DTU), Копенгагенский университет и Унверситет Орхуса) развивает программы в области биоэкономики (biosolutions) и ферментации. Исследования нацелены как на улучшение существующих технологий, так и на разработку новых направлений, например, производство молочных белков «без коровы» с использованием генетически модифицированных микроорганизмов (потенциально очень серьезный рынок).

Яркий пример университетского стартапа - это компания BioPhero, выделившаяся из DTU в 2018 году, и уже в 2022 приобретенная мировым агрохимическим гигантом FMC Corporation за 200 миллионов долларов. В компании разработана экологичная альтернатива химическим пестицидам. Модифицированные штаммы дрожжей производят феромоны насекомых с помощью которых можно «обмануть» насекомых и не дать им спариваться. В итоге насекомые вредители не могут размножаться. Основатель компании профессор DTU Irina Borodina, кстати, закончила Каунасский университет в Литве.

Особенность Дании – это наличие сети центров для преодоления «долины смерти» - разрыва между лабораторией и крупным производством. Это FermHub Zealand - крупнейший демонстрационный центр, в котором в этом году планируется установить общедоступный биореактор на 25 тонн. Biosolutions Technology Center при DTU с линейкой биореакторов от 1 литра до 2 тонн и пищевой лабораторией. Плюс механизмы поддержки пилотной стадии от государственных и частных фондов.

И конечно знаменитые датские рестораны, куда же без них. Noma со своим Fermentation guide, переведенным на русский язык. Двузвездный Alchemist позиционирует себя как «половина научной лаборатории» и производит йогурт ферментированный живыми красными муравьями, а если точнее, то молочнокислыми бактериями, которые живут в желудках муравьев. Ресторан Kadeau, развивающий локальную кухню острова Борнхольм и заготавливающий в год до 15 тонн солений и ферментированных продуктов. Трехзвездный Geranium, который после перехода на растительное меню сделал ферментацию ключевым элементом, ресторан Amass, сотрудничающий с Копенгагенским университетом и т.д.

Есть чему поучиться у датчан и это не только Chr. Hansen и Noma. Организация целой экосистемы вокруг ферментации, механизмы поддержки исследований и начинающих компаний, и серьезная наука внутри самих компаний – я бы сказал, что сейчас это и есть стиль датской ферментации.

Компания Danisco, вечный конкурент Chr. Hansen в области заквасок, имеет более сложную историю. Ее путь начался с двух старейших предприятий: сахарных заводов De Danske Sukkerfabrikker (1872) и спиртовых заводов De Danske Spritfabrikker (1881). В 1989 году они объединились, создав Danisco, и последовательно концентрировались на ингредиентном бизнесе. В 1999 году Danisco купила финскую Cultor (пищевые ингредиенты и подсластители), в 2004 - Rhodia Food Ingredients (№2 в мире по молочным культурам в то время), в 2005 - американскую Genencor (производитель промышленных ферментов). В итоге Danisco стала вторым в мире производителем промышленных ферментов (после датской Novozymes) и абсолютным лидером в сегменте эмульгаторов. В рекламных материалах компания с гордостью заявляла, что каждое второе мороженое в мире содержит её ингредиенты. В 2011 году ее купил DuPont, а в 2021 году она вошла в состав IFF.

Наука в Danisco не менее сильная чем в Chr. Hansen. Одно из важнейших открытий в области CRISPR было сделано сотрудниками R&D Danisco (группы Barrangou и Horvath), когда они обнаружили, что участки генома, кодирующие CRISPR-Cas, служат системой иммунитета молочнокислого термофильного стрептококка от инфицирования вирусами. Им это позволило разработать штаммы более устойчивые к вирусам и обладающие более стабильным сквашиванием. В 2020 году Дудна и Шарпентье получили нобелевскую премию по химию базируясь в том числе на данисковских результатах.

Компания Novozymes начала путь в ферментацию как и Chr. Hansen с фармацевтической лаборатории. Все началось в 1925 году с Novo Terapeutisk Laboratorium (производство инсулина). В 1941 году компания выпустила первый фермент Trypsin Novo для кожевенной промышленности и последовательно углубляла экспертизу в производстве ферментов. В 1952 году они выпустили Thermozyme, как утверждается первый фермент, полученный глубинным культивированием в промышленных масштабах. Novozymes были одними из пионеров в применении генетически модифицированных микроорганизмов для производства ферментов.

С их помощью в 1988 году они выпустили Lipolase, фермент, расщепляющий жировые загрязнения для использования в моющих средствах. В 1990 году выпустили Novamyl, мальтогенная амилаза, фермент, который делает хлеб более мягким и значительно продлевает его срок годности. В 1989 году Novo объединилась с Nordisk Gentofte в концерн Novo Nordisk, а в 2000 году ферментный бизнес был выделен в независимую Novozymes. Компания заняла почти 48% мирового рынка промышленных ферментов. С этого момента Novozymes стала активно расширяться: приобрела Sybron Biochemicals, открыла заводы в Китае и США, заняла почти 48% мирового рынка промышленных ферментов. В январе 2024 года Novozymes объединилась с Chr. Hansen, создав компанию Novonesis, объединив позиции в заквасках и ферментах.

Эти 4 примера датских компаний показывают многолетнюю историю успешной разработки передовых научно-технических решений, их быстрого внедрения и достижения лидерства в своих сегментах. Неплохо для страны с численностью населения около 6 миллионов человек. Меньше половины Москвы.