• Från: Göteborg
  • Registrerad: 2004-12-06
  • Inlägg: 110

Handhavande av jäststammar

Hej!

Jag skrev nyss nedanstående inlägg i bryggaren och tänkte att det kanske är intressant för er
också.

Mvh
/
Peter

->

I ett tidigare inlägg skrev jag att jag jag skulle göra försök med olika nedfrysningsmetoder
för jästceller för ta reda på hur man på bästa sätt kan förvara sina jäst-stammar. Efter att ha
förkovrat mig mer i ämnet har jag nu insett att en dylik test inte är nödvändig då detta redan
för länge sedan testats av olika forskargrupper. Jag tänkte här kortfattat dela med mig av mina
funderingar kring ämnet.

Ett problem vi diskuterat tidigare är risken för introduktion av mutationer i sin jästpopulation.
Mutationer uppstår slumpmässigt och spontant i alla levande celler under DNA-replikation.
Vanligtvis påverkas inte en population nämnvärt av dessa mutationer då
mutationer som leder till defekta celler automatiskt selekteras bort. Mutationer som ej
påverkar livskraften på cellerna fixeras i vissa fall i populationen och kommer att
finnas kvar som en minoritet i "slurryn". Efter lång tid (många generationer) kan en sådan
minoritetsstam bli i majoritet. Mutationer som påverkar cellerna positivt vad gäller livskraft
kommer ganska snabbt selekteras fram till majoritet (jmfr Darwins tes om "survival of the fittest").
Ett ändå större problem än mutationer är att det har visat sig att samtliga jäststammar mer
eller mindre består av heterogena populationer. Dvs vildjäst, och andra jäststammar finns
närvarande som minoritetsstammar som kan ta över om man inte är försiktig.

Hur påverkar då detta oss bryggare? Jo, det har visat sig att öljäst är mycket benägen att
mutera samt, som sagt, att de flesta populationer är heterogena (vilket är förutsättningen för selektion
av minoritetspopulationer). För att ge ett exempel som forskare inom bryggerinäringen jobbat
mycket med kan nämnas de gener som kodar för proteiner ansvariga för flockulens, dvs
klumpbildning av cellerna när näringen tagit slut (dvs färdigjäst). Dessa gener är ytterst variabla och
mutationsbenägna. Tar man t.ex jäst från botten av bottensatsen och jämför med jäst från
toppen av bottensatsen så har dessa helt olika egenskaper vad gäller flockulens vilket är helt
beroende av olika genetiska egenskaper. Man har även visat att flockulensförmågan ändras bara efter
ett par generationer (dvs om man gör en ny slurry av bottensatsen på den gamla etc). På samma
sätt har även andra gener som påverkar ölet på ett eller annat sätt förmåga att ändra sig.

Förändringar såsom kyla, olika pH mm kan också påskynda selektion av en minoritetsstam.
Om man t.ex i sin slurry har en minoritetspopulation som är mer frosttolerant än majoritetsstammen
kommer ju denna att sakta ta över om man har som vana att frysa in jästen mellan gångerna. Har man
otur så har även denna stam helt andra smakegenskaper etc än den ursprungliga stammen.

För att korta ner ett redan långt inlägg kan jag sammanfatta ovanstående i ett par tips om hur
man kan handha sina jäststammar.

* Låt jästen ni tillsätter till bryggningen ha gått så få generationer som möjligt
* Se till att aldrig utsätta jästen för miljöer där majoriteten av cellerna dör.

Hur gör man då i praktiken?
- Ha en referensstam för långtidsförvaring som ni förvarar i en glycerolblandning i -70 grader.
Om detta ej är möjligt så överlåt detta steg till laboratorier som kan (dvs köp ny jäst när
referensstammen behövs)
- Ha flera "arbetsstammar". Ta jäst från referensstammen och odla upp flera batcher. Tvätta
cellerna och förvara i provrör el. dyl. i NaCl buffert i kylskåp. När ny öl skall bryggas, tillsätt
jästen från ett provrör till en ny slurry. Denna jäst har då endast gått tre generationer. referens
->arbetsstam->slurry

Viktigt är alltså att INTE ha som vana att ta jäst från bottensatsen i en färdig sats och tillsätta
till en ny. Givetvis blir det förmodligen god öl ändå, men risken för påverkan av oönskad jäst
ökar drastiskt.

Kommentarer eller rättning av eventuella felaktigheter i ovanstående text mottages tacksamt.

MVH
/
P

  • Lund
  • Medlem
  • Offline
  • Från: Göteborg
  • Registrerad: 2004-10-27
  • Inlägg: 455

Sv: Handhavande av jäststammar

Man kan iofs då som jag har förstått det konsekvent ta det nedersta skiktet jäst och odla upp just för att få en bättre flockulation i en jäststam man vill ha detta i och hoppas att smaken bara muterar till det bättre.

3 Svar av Peter Senast ändrad av Peter (2004-12-17 21:51:32)

  • Från: Göteborg
  • Registrerad: 2004-12-06
  • Inlägg: 110

Sv: Handhavande av jäststammar

Lund skrev:

Man kan iofs då som jag har förstått det konsekvent ta det nedersta skiktet jäst och odla upp just för att få en bättre flockulation i en jäststam man vill ha detta i och hoppas att smaken bara muterar till det bättre.

Visst kan man göra så. Problemet är dock att man helt fokuserar på att få högflockulent jäst, vilket kanske inte är lika viktigt för oss hembryggare som för komersiella bryggerier (eftersom flockulensen delvis är en ekonomisk fråga eftersom detta klarnar ölen automatiskt). Då det finns betydligt fler egenskaper än flokulens som är önskvärda hos en jäst är det inte att rekommendera att göra som du föreslog (inte ens bryggerier gör konsekvent på det sättet). Dock fungerar det ju bra så länge smaken bibehålls, eller kanske t.o.m. blir bättre. Risken är dessvärre större att smaken försämras. I skrivande stund genomförs för övrig försök med genmanupilation av jäst för att föra över FLO-generna från högflockulenta jäststammar till jäststammar med bättre smak (m.h.a. rekombinations-teknik). Hittills utan resultat...

/
Peter

  • Lund
  • Medlem
  • Offline
  • Från: Göteborg
  • Registrerad: 2004-10-27
  • Inlägg: 455

Sv: Handhavande av jäststammar

naturligtvis så är det ganska liten sannolikhet att man lyckas få fram bättre jäst i hemmabruk. Men det är också lite svårt att avgöra. Själv är jag berädd att använda samma jästkultur tills jag tycker att smaken har förändrats för mycket till det sämre, vilket förhoppningsvis sker i intervaller så att man har lite koll på det iaf

5 Svar av Fredrik Senast ändrad av Fredrik (2004-12-19 13:38:52)

  • Registrerad: 2004-12-06
  • Inlägg: 1,225

Sv: Handhavande av jäststammar

Hej Peter!

Tack för ditt intressanta inlägg! Posta gärna ev fortsatta tester!

Jag håller med dig och detta låter som bra generalla råd. Som generalisering till punkt 2 kanske man skulle kunna säga att man ska unvika selektion i allmänhet.

"Naturlig selektion" är ju den selektion som naturen själv gör, genom att de celler som överlever, växer snabbare etc till slut dominerar populationen i en viss given miljö. Ändras miljön så kommer egenskaperna hos den dominerande organismen helt naturligt att ändras med tiden.

Det har gjorts mycket intressanta datorsimuleringar av detta av forskargrupper som jobbar inom gränsområdet systemvetenskap och molekylärbiologi. Man har för vissa enklare organismer sammaställt en databas av dett kompletta gen uppsättningen, hur dessa relaterar till specifika metaboliska reaktionsväger, och sedan har man satt upp det hela som ett minimerings eller maximeringsproblem, och mha datorsimuleringar letat efter de regulerings mekanismer som gör att organismen växer snabbast i en viss miljö, dator har snabbt kommit fram till optimum, och sedan har man testat detta experimentelly och först funnit avvikelser, men efter ett visst antal generationer så har organismen anpassat sig till i princip samma profil som datorsimuleringen kommit fram till. Kommer inte ihåg länken, men om någon är intresserat kan jag säker leta fram den igen.

Bryggaren kan också orska en (inte lika "naturlig") selektion genom att man text konsekvent tar jäst från ett visst skikt i sedimentet, etc. Eller för den delen att konsekvent odla upp sina arbetstammar med en extremt hög OG etc. I princip alla faktorer påverkar ju rent teoretiskt egenskaperna hos den mest optimala varianten.

Att låta en stor andel av cellen dö är visserligen ett relativt naturligt urval men som du säger så är det under bryggarens kontroll att se till att inte för många celler dör. En intressant frågan är vad som anses som många? 50% 90% 99%?

Som du skriver tror jag också det bästa är att man ruskar om sin jästmassa så den blir homogoen så att man får en representativt prov av population, inte inte väljer ut en viss del baserad på flockulens eller andra faktorer, om man inte gör det medvetet såklart, väl medveten även om "riskerna".

De olika stammarna har som du skriver olika stabilitet i bryggarmiljö. Kanske några stammar rent av är mycket stabila i den miljö som jästtillverkarna använder. Jag tror inte att Wyeast odlar sin jäst genom att brygga öl, utan det har en mycket mer kontrollerad process.

Men samtidigt så borde nog många öljäster vara utvalda för en relativt god stabilitet i bryggarmiljö. En alltför instabil stam skulle inte vara speciellt lämplig av praktiska skäl. De företag som tar fram nya stammar för öl eller vin jäsning, kollar på ett antal faktorer. En av de viktiga faktorerna är genetisk stabilitet i den avsedd miljön. En jäst som kanske skulle ge utmärkt öl under de första statsen för att sedan efter 5-6 generationer spåra ur och ge minre bra smak eller andra problem skulle helt enkelt inte vara ett bra stam. Det finns garanterat en viss variation, där vissa stammara är stabilare än andra, men jag tror ändå att många (kansk inte alla) av de stammar som säljs, är utvalda för en relativt acceptabel stabilitet. Jag har hört många som påstår att vissa veteöl stammar ofta har sämre genetisk stabilitet. Jag vet dock inte om det stämmer

Bryggare brukar ibland prata om antalet öljäsningar som generationer, men en öljäsning är i själva verker ca 3-4 generationer (delningscykler) för jästen om man har normal jästgiva.

Jag har fryst jästa i 6 månader och mer än 10% av cellerna lever, jag personligen inte gissar på att detta är något överhängande problem. Om däremot bara 1 cell på miljonen lever så är risken nog större. Jag har inte provat att brygga på den frusta jästen ännu, det ska bli mycket intressant när jag gör det och se om jag känner någon skillnad.

/Fredrik

  • Från: Göteborg
  • Registrerad: 2004-12-06
  • Inlägg: 110

Sv: Handhavande av jäststammar

Hej Frederik!

Trevligt inlägg!

Det är onekligen ett intressant område det här och jag gjorde en rejäl förenkling av problemet i mitt inlägg. Syftet var att ge några riktlinjer för dem som av någon anledning vill lagerhålla egna jäststammar. Givetvis har du rätt vad gäller definitionen av en generation.

Den selektion man ofta talar om är s.k. positiv selektion och är i regel den viktigaste drivkraften bakom förändringar. Vad som däremot ofta förbises är att det även finns "neutral selektion" som är mycket slumpmässig och kan ge kraftiga förändringar under korta förlopp. Jag är själv bioinformatiker och forskar inom genetisk evolution och till viss del även med populationgenetik. Jag har under egna försök noterat snabba förändringar i populationer (dock ej jäst) där minoritetspopulationer snabbt går upp i majoritet för att senare gå ner i minoritet igen och vise versa. Många av dessa förändringar har skett till synes helt utan yttre påverkan. Slumpen spelar alltså en stor roll i dessa fall och det ligger nära till hands att anta att detta gäller även för jäst-populationer.

De datorsimuleringar du nämnde verkar mycket intressanta och det skulle vara kul om du kunde hitta länken dit. Jobbar du själv med bioinformatik tro?

/
Peter

  • Registrerad: 2004-12-06
  • Inlägg: 1,225

Sv: Handhavande av jäststammar

Hej Peter!

Jag jobbar inte med varken bioinformatik eller bioteknik, det är en ren hobby för mig i samband med ölbryggningen. Jag har visserligen en teoretisk bakgrund men ingen biologi bakgrund alls, så jag har fått lära mig sen jag började brygga. Jag håller på och jobbat på en datorsimulering av en öljäsning, men den är inte parametriserad med gener utan antar en mer funktionell approach, och fokuserar på dynamiken snarare än den genetiska kodningen.

Vore jag biolog och hade ett mer generellt intresse av detta så skulle jag troligen försöka mig på en gen parametrisead modell. Här en sida som bland annat innehåller det jag indikerade.

Genome-Scale Reconstruction of the Saccharomyces
cerevisiae Metabolic Network
-- http://www.cpb.dtu.dk/models/yeastmodel.html

Deras approach är faktiskt ganska lysande tycker jag, känns helt rätt och man fokuserar på det mer generella sammanhanget, bioengineering etc. Dock finner jag approachen aningens opraktisk för en öljäsning (dvs för min del), och lite för detaljerad.

Jag betraktar tre tillstånd hos cellen, aktiv, vilande och död, modellera övergångarna däremellen, etc, och försöka ta hänsyn till de viktigaste reaktionsvägarna, och så vidare. Eftersom det är en liten hobby så tar det ju tid innan det blir klart. Troligen kommer jag landa på några hundra parametrar eller så. Har pillat med den något år nu men jar inte haft tid att jobba lika mycket på den som jag hade viljat. Det verkar dock ganska lovande.

Baktanken är att kunna teoretiskt kunna förstå hur alla olika parametrar som jästgiva, temperatur profile, näringsprofile etc påverkar smakdynamiken. Jag kommer även att mäta CO2 profilen mot tiden och kalibrera modellen för en given stam.

Anledningen till mitt försök att försöka modellera en öljäsning bottnar väl på sätt och vis i informatik, jag har andra idéer om intelligenta algoritmer som automatiskt ska processa information (abstrakt information i den allmänna fallet) och kunna forma sin egen världsbild. Den djupare baktanken bakom simuleringen är att jag i efterhand ska analysera min egen metodik, och kanske tom jämföra mina egen metodik med algoritmens metodik. Fast där spårar det lite ur och har inte ett skvatt med öl att göra smile men varför inte slå ihop två goda ting smile

/Fredrik

  • Registrerad: 2004-12-06
  • Inlägg: 1,225

Sv: Handhavande av jäststammar

Lite mer tester...

Jag tinade upp lite an min 6.5 månader gamla frysta jäst (WY3787) häromdagen, enligt methylenblått metoden är nu ~12% av cellerna levande.

jag gjorde en liten förkultur, och efter 48 timmar började det komma igång, och efter 60 timmar var jästoppen nådd.

Har även uppdaterat datamängden i kylskåpsslurry experimentet, och nu börjar kurvan flacka av. Jag har två teorier, antingen firgörs näring från autolys och/eller att storleksordningen 5-10% av populationen har bättre överlevnadsstrategier och därför klarar sig längre? 

http://hem.bredband.net/frerad/beer/mod … s/123d.jpg

Jag kommer göra mer tester, frågan är om nivån när det börjar flacka av alltid är kring 10%? Det skulle kanske isåfall säga någonting om populations distributionen, vad tror du Peter? Du kanske har bättre idéer än jag har.

Jag försöker även göra en modell för hur cellerna dör, tanken är att ta hänsyn till framförallt glycogen men även autolys etc. Högre autolys takt relativt dödstakt borde ge en snabbare avflackning av kurvan tycker jag.

/Fredrik