Diverzita kvasinkovej mikroflóry v procese výroby vín z Nitrianskej vinohradníckej oblasti II.
Počas kvasenia hroznového muštu pôsobí na prítomné kvasinky viacero stresových faktorov, s ktorými sa kvasinky musia vysporiadať a ktoré môžu ovplyvniť priebeh tohto kvasenia. K najvýznamnejším patrí osmotický tlak, narastajúca koncentrácia etanolu a teplota počas procesu fermentácie.
Osmotický tlak je sila, ktorá vzniká medzi roztokmi s rôznou koncentráciou oddelenými polopriepustnou membránou, v prípade kvasiniek hlavne medzi sacharidmi rozpustenými v mušte a sacharidmi prítomnými v cytoplazme, pričom polopriepustnou membránou je cytoplazmatická membrána kvasinkových buniek. Membrána prepúšťa dovnútra bunky vodu z okolitého roztoku, ak má tento roztok nižší osmotický tlak ako cytoplazma bunky, pretože oba roztoky sa snažia vyrovnávať svoje osmotické tlaky. Keďže však hroznový mušt predstavuje prostredie s vyšším osmotickým tlakom ako je v bunkách kvasiniek, pôsobí silou odoberajúcou vodu bunkám. Pretože kvasenie, rozmnožovanie a všetky ostatné metabolické procesy predstavujú enzýmové reakcie, ktoré sa uskutočňujú iba vo vodných roztokoch, proces odoberania vody z buniek musí nevyhnutne spôsobiť zabrzdenie týchto reakcií, a teda spomaľovanie až zastavenie životných funkcií bunky.
Osmotolerancia je schopnosť kvasiniek odolávať osmotickému tlaku. Na zvýšený osmotický tlak prostredia bunka reaguje zmenšovaním objemu a znižovaním svojej životaschopnosti, t.j. inhibíciou rastu, reprodukčnej schopnosti a fermentačnej výkonnosti. Nastáva strata turgoru, zmraštovanie celej bunky, deformácii cytoplazmatickej membrány i bunkovej steny až nakoniec dochádza k plazmolýze (odchlípeniu cytoplazmatickej membrány od bunkovej steny) a bunkovej smrti.
Mušty s priemerným alebo podpriemerným obsahom cukru (15-18 hmotnostných percent) kvasia ľahšie a rýchlejšie ako mušty s vyššou cukornatosťou (22-25 hmotnostných percent). Pri vyšších koncentráciách sacharidov (všeobecne nad 30 hmotnostných percent) sa odďaľuje začiatok kvasenia, kvasenie je pomalšie, aj dosiahnutá koncentrácia alkoholu vo víne je nižšia. Veľmi vysoké osmotické tlaky, ktoré sa vyskytujú napríklad v muštoch na výrobu špeciálnych vín (ľadové víno, slamové víno) alebo muštoch z cibéb pri výrobe tokajských vín spôsobujú, že spontánne kvasenie týchto muštov autochtónnou mikroflórou je veľmi zdĺhavé a nedokonalé. Docieľujú sa len nízke hladiny alkoholu a tvorí sa viac prchavých kyselín. Pri výrobe takýchto vín sa s výhodou uplatňujú čisté kultúry osmotolerantných kvasiniek.
Teplota má značný vplyv na všetky aspekty rastu, metabolizmus a prežívanie kvasiniek. Termotolerancia je schopnosť kvasiniek odolávať teplotám vyšším alebo nižším ako je optimálna teplota.
Rozmnožovanie a fermentačná aktivita vínnych kvasiniek sa prejavuje len v určitom rozpätí teplôt. Optimálna teplota pre činnosť kvasiniek je medzi 22-27 °C. Najnižšia teplota, pri ktorej sú kvasinky ešte schopné reprodukcie, je asi medzi 0 a 1 °C, najvyššia teplota je približne 40 °C, hoci niektoré termofilné kvasinky rastú ešte aj pri teplotách 40-50 °C. Pri vyšších a nižších teplotách ako sú tieto extrémne hodnoty sa kvasinky už nerozmnožujú.
Alkoholové kvasenie je exotermický proces, počas ktorého sa vždy uvoľňuje určité množstvo tepla. Pretože sa však sacharidy skvasujú postupne, uvoľňuje sa aj teplo pozvoľna a pohlcuje ho nielen kvasný substrát (mušt), ale aj okolité prostredie. Pri teplotách nad 25-28 °C vznikajú straty na buketných látkach i alkohole jednak tým, že ich strháva prudko unikajúci oxid uhličitý pri búrlivom kvasení a tiež odparovaním. Vysoké teploty môžu občas spôsobiť aj predčasné zastavenie kvasného procesu, a tým nedokvasenie mladých vín, čo môže byť príčinou prípadnej bakteriálnej kontaminácie.
Aby nedochádzalo k týmto nežiadúcim procesom, je potrebné udržiavať kvasenie pri teplote 15-20 °C. Kvasením pri nižšej teplote si víno uchová aj viac oxidu uhličitého, ktorý je pri nižšej teplote lepšie rozpustný, takže mladé vína chutia plnšie a sviežejšie. Aplikáciou chladnomilných kvasiniek možno zabezpečiť plynulé kvasenie aj pri nižších fermentačných teplotách.
V kvasiacom mušte sa postupne zvyšuje koncentrácia etanolu ako produktu metabolickej činnosti kvasiniek počas alkoholového kvasenia. Schopnosť kvasiniek odolávať zvýšenej koncentrácii etanolu v prostredí sa nazýva etanoltolerancia. Tolerancia k etanolu je dôležitou vlastnosťou kmeňov kvasiniek používaných pri výrobe vína, pretože pri kvasení muštu sa kvasničné bunky nachádzajú v prostredí s relatívne vysokou koncentráciou etanolu. Kvasinky rodu Saccharomyces sú pomerne dosť odolné proti alkoholu. Vo všeobecnosti etanol inhibuje rast kvasiniek nad koncentráciou 10 objemových percent. 18 objemových percent etanolu možno pokladať za hraničnú hodnotu, na ktorú sú kvasinky schopné v praxi prekvasiť mušty.
|
Obr. 1: Saccharomyces cerevisiae na WL médiu |
Nesacharomycétne druhy kvasiniek (Kloeckera, Candida)sú inhibované asi pri 4 objemových percentách etanolu, takže alkoholoké kvasenie hroznových muštov dokončujú sacharomycéty. Stupeň inhibície súvisí s faktormi prostredia a závisí od kmeňa. Etanol pôsobí na bunky kvasiniek toxicky; má na ne mnohé inhibičné účinky - inhibuje rast buniek, ich životaschopnosť a rýchlosť fermentácie, poškodzuje ich na subcelulárnej úrovni. Selektované kultúry etanoltoleratných kvasiniek sa uplatňujú pri výrobe vín, u ktorých chceme dosiahnuť vyšší obsah alkoholu, alebo na rozkvasenie nedokvasených muštov, u ktorých sa kvasenie predčasne zastavilo.
|
Obr. 2: Kloeckera apiculata na WL médiu |
|
Obr. 3: Candida pulcherrima na WL médiu |
Sledovali sme základné technologické vlastnosti (osmotolerancia, etanoltolerancia, termotolerancia) kvasiniek izolovaných z troch rôznych odrôd v ročníkoch 2018, 2019 a 2020, avšak v jednej vinohradníckej oblasti a rajóne – Nitrianská vinohradnícka oblasť, Šintavský rajón. Tieto vlastnosti sú dôležité pre posúdenie vhodnosti kmeňa pre konkrétnu technológiu výroby vína.
Technologické vlastnosti vybraných kvasiniek a podmienky pri ktorých boli testované sú uvedené v tabuľkách 1-2.
Tab. č. 1: Technologické vlastnosti vybraných kvasiniek – etanoltolerancia, termotolerancia a osmotolerancia (Rulandské šedé, ročník 2018).
Tab. č. 2: Technologické vlastnosti vybraných kvasiniek – etanoltolerancia, termotolerancia a osmotolerancia (Rizling vlašský, ročník 2019).
Čo sa týka osmotolerancie, väčšina izolátov nesacharomycétnych kvasiniek i sacharomycét bola schopná tolerovať okolo 40 hmotnostných percent glukózy v médiu, hoci niektoré izoláty rodov Rhodotorulla a Zygosaccharomyces vykazovali slabú resp. strednú mieru rastu aj v médiu s obsahom 60 hmotnostných percent glukózy.
|
Obr. 4: Rhodotorula glutinis na WL médiu |
Čo sa týka teploty, všetky izoláty najlepšie rástli v rozpätí 15-20 °C, kde vykazovali strednú až silnú mieru rastu, pričom sa našli viaceré izoláty nesacharomycétnych kvasiniek, ktoré pomerne dobre rástli aj pri 8 °C a jeden izolát kvasinky rodu Saccharomyces, ktorý vykazoval strednú mieru rastu aj pri 37 °C. Etanoltolerancia väčšiny nesacharomycétnych kvasiniek dosiahla maximálne 5 percent objemových etanolu v médiu (jeden izolát rodu Zygosaccharomyces vykazoval silnú mieru rastu ešte pri 10 percent objemových etanolu v médiu). U sacharomycét to bolo 12,5 percent objemových etanolu v médiu pričom jeden izolát vykazoval slabú mieru rastu ešte pri 15 percent objemových etanolu v médiu.
Originálne izoláty kvasiniek či už sacharomycét alebo nesacharomycét sú uchovávané v zbierke vínnych kvasiniek vo Výskumnom ústave potravinárskom (NPPC).
Poďakovanie:
Tento príspevok vznikol v rámci projektu 13/2023 „Monitorovanie kvasinkovej mikroflóry a vplyvov prostredia v ekosystéme viniča“ a úlohe odbornej pomoci 20/2023 „Obnova a udržiavanie zbierky vínnych kvasiniek“ MPRV SR, kontrakt č. 1092/2022/MPRVSR-930.
