Gist slim laten werken
Door klimaatverandering worden druiven steeds zoeter. Dat klinkt positief, maar bij wijn betekent dit: meer suiker en dus een hoger alcoholpercentage en minder frisse smaak. Daarnaast groeit de vraag naar alcoholvrije bieren. Battjes onderzoek laat zien hoe gistcellen keuzes maken bij het omzetten van suiker in energie. ''Dit klinkt misschien abstract, maar heeft directe gevolgen voor de praktijk: bierbrouwers, wijnmakers en bijvoorbeeld producenten van biobrandstoffen kunnen hiermee hun processen verbeteren. Door gist slim te laten werken, kunnen ze efficiënter de gewenste producten maken wat kosten bespaart en duurzamer is'', legt Battjes uit.
Het gebruik van deze gisstammen is namelijk ook maatschappelijk relevant. Efficiënter gebruik van grondstoffen betekent minder verspilling en een kleinere ecologische voetafdruk. Bovendien speelt het in op actuele thema’s zoals duurzaamheid en energie-efficiëntie. Zo vertaalt fundamenteel onderzoek naar celgedrag zich direct naar praktische oplossingen die zowel de industrie als het milieu ten goede komen.
Twee bruikbare gisten gevonden
Het onderzoek laat zien dat de gist Lachancea thermotolerans uitkomst kan bieden om een te hoog alcoholpercentage in wijn te voorkomen, omdat zij een deel van de suikers omzet in melkzuur in plaats van alcohol. Zo wordt de wijn frisser en minder zwaar. Battjes ontdekte dat het omschakelen naar melkzuur gebeurt op het moment dat de gist geen stikstof meer kan vinden, een belangrijke voedingsstof. De gist Pichia kluyveri kan bijdragen aan de productie van alchoholvrije bieren. Deze gist produceert namelijk nauwelijks alcohol onder zuurstofrijke omstandigheden.
Slimme keuzes
Maar waarom kiezen sommige gisten voor ademhaling en andere voor gisting, ook als zuurstof aanwezig is? Dit zogenoemde Crabtree-effect lijkt inefficiënt, maar hangt samen met de manier waarop cellen hun beperkte eiwitmachinerie inzetten. Het onderzoek laat zien dat de efficiëntie van het proteoom, de totale eiwitcapaciteit van de cel, bepaalt welke strategie een gist kiest. Gisten maken slimme keuzes in hun stofwisseling, afhankelijk van hun grenzen. Soms kiezen ze voor een route die minder energie oplevert, maar die minder ruimte en minder eiwit-machinerie kost. Zo wordt beter begrepen hoe gisten groeien en hoe ze slim ingezet kunnen worden.
Inzicht in gedrag direct toepasbaar
Om het gedrag van gisten te onderzoeken, werden labexperimenten uitgevoerd waarbij bestudeerd werd hoe gistcellen suiker omzetten in energie en welke factoren hun efficiëntie beperken. Door verschillende omstandigheden te testen, zoals de beschikbaarheid van voedingsstoffen en de samenstelling van het groeimedium, en de resultaten te combineren met computersimulaties, werd duidelijk hoe interne beperkingen de groei beïnvloeden. Deze aanpak leverde zowel praktische data als inzicht in de biologische processen, waardoor het gedrag van gistcellen beter begrepen en direct toegepast kon worden in de voedings- en biotechnologie-industrie.