Kvasinky žijící v přírodě: Mikroskopičtí pomocníci i skrytá nebezpečí

Kvasinky jsou sice mikroskopické, ale bez nich by to prostě nešlo. Patří mezi houby a v přírodě je najdete téměř všude. Na slupkách hroznů, ve sklepním vzduchu, dokonce i na stěnách nebo nářadí ve vinařství. A právě díky téhle jejich přirozené přítomnosti mohla vznikat vína už dávno předtím, než měl někdo vůbec tušení, co je to mikrobiologie. Kvasinky mají na svědomí alkohol, to ví každý. Ale tím to zdaleka nekončí. Právě ony totiž rozhodují o tom, jak bude víno vonět, chutnat a jestli v sobě bude mít to něco navíc, co si člověk zapamatuje.

Kvasinky a fermentace

Říká se, že bez kvašení by nebylo víno. A něco na tom bude. Právě při fermentaci se cukr z hroznů mění na alkohol. Kvasinky se pustí do práce, zhltnou glukózu a fruktózu, a výsledek? Alkohol, oxid uhličitý a trocha tepla k tomu. To vše se odehrává v tichosti, bez přístupu vzduchu, ale zato pod pečlivým dohledem vinaře. Ten pravidelně měří cukry, teplotu i hustotu, aby měl jistotu, že všechno probíhá tak, jak má.

Jakmile se kvasinky dostanou do moštu, začnou pracovat na plné obrátky. Množí se, „svačí“ cukr a jako vedlejší produkty vytvářejí alkohol a oxid uhličitý (to jsou ty známé bublinky během kvašení). Ale tím jejich práce nekončí. Po několika dnech až týdnech, když už není co kvasit nebo je víno na alkoholu nasycené, kvasinky odumírají. Ale i tehdy ještě vínu něco předají. Jejich odumřelé buňky totiž procházejí tzv. autolýzou neboli procesem, díky kterému může být víno jemnější, kulatější a plnější.

Fermentace není jen o tom, aby to „mělo grády“. Je to i o tom, co pak ucítíte ve vůni a v chuti. Kvasinky totiž během kvašení vytvářejí desítky aromatických látek jako třeba estery, které připomínají jablka, broskve nebo banány. Nebo vyšší alkoholy, které vínu dodávají hřejivost. Zajímavé je, že i když vezmete stejnou odrůdu, výsledek může chutnat úplně jinak podle toho, jaký kmen kvasinek použijete, jakou nastavíte teplotu, a jak dlouho necháte kvasit. Fermentace je trochu jako vaření. Záleží na surovinách, teplotě i nádobí. Kvasinky pracují jinak v nerezu, jinak ve dřevě nebo betonu. Teplota je klíčová: čím vyšší, tím rychleji to kvasí, ale může se ztratit jemná vůně. Do hry vstupuje i pH, přístup kyslíku nebo kolik mají kvasinky živin. Vinař si s tím vším hraje jako s laděním hudebního nástroje.

Spontánní vs. řízená fermentace

Spontánní fermentace je tak trochu magie a trochu taky návrat ke kořenům. Vinař do ní totiž nijak nezasahuje. Žádné přidávání kvasinek, žádné laboratorní kultury. Naopak řízená fermentace je cesta, kdy vinař vezme věci do vlastních rukou. Do moštu přidá konkrétní kmen kultivovaných kvasinek - většinou osvědčenou Saccharomyces cerevisiae - a tím si zajistí, že všechno proběhne hladce.

Čtěte také: Gorily a jejich přirozené prostředí

Rozdíl mezi spontánním a řízeným kvašením není jen v tom, jak proces začíná, ale hlavně v tom, jak víno chutná. Spontánní fermentace často přináší vína víc „divoká“, vrstevnatá a plná charakteru místa. Řízená fermentace naopak vede k větší čistotě a stabilitě. Chutě jsou jasně čitelné, aroma čisté, a víno se drží stylu, který vinař zamýšlel. Dnes už vinaři vybírají z desítek, možná stovek druhů kvasinek. Některé fungují líp při nižší teplotě, jiné zvládnou vyšší alkohol. A některé se doslova specializují na výrobu ovocitých tónů. Zkrátka: výběr kvasinek je jako výběr nástrojů do kuchyně. Každý kmen kvasinek pracuje trochu jinak. Některé vytvoří tóny tropického ovoce, jiné přidají do vína špetku kořenitosti nebo „minerální švih“. Některé kvasinky umí vyrobit víc glycerolu a najednou je víno jemnější, kulatější a má větší „tělo“.

Mnohdy vinaři kombinují spontánní a řízenou fermentaci. Část šarže nechají „na volno“, zbytek pod dohledem a pak to spojí. Zkušený vinař ví, kdy nechat věci plynout a kdy je naopak potřeba přiložit ruku k dílu. Někdy stačí přidat výživu pro kvasinky, jindy je potřeba snížit teplotu nebo provzdušnit mošt. A občas se začne spontánně, ale když kvasinky ztratí dech, vinař jim pomůže kultivovanou posilou. Říká se tomu „no-inoculation s pojistkou“ - příroda dostane první slovo, ale vinař má v záloze plán B.

Díky výzkumu se objevují nové druhy kvasinek, které zvládnou víc stresu, vyšší alkohol nebo umí vyrobit víc vůní. Čím dál víc vinařů hledá cesty, jak vyrábět víno s minimem zásahů. Kvasinky v tom hrají klíčovou roli. Mnoho vinařů dnes dává přednost ne-GMO kvasinkám a pracuje se směsnými kulturami. Ty kombinují více kmenů a napodobují rozmanitost, kterou by jinak přinesla spontánní fermentace, ale s větší mírou kontroly. Někdo sází na čistou technologii, jiný na intuici a tradici. Ale právě výběr kvasinek a způsob práce s nimi prozradí, jaký má vinař přístup.

Kvasinky v přírodě a jejich rozmanitost

Možná si to neuvědomujete, ale kvasinky jsou všude kolem vás i ve vašem těle! Nenacházejí se jen na povrchu ovoce a bobulí, ale také v rostlinách, půdě, a dokonce i ve vašem organismu! Kvasinky lze najít i v nejhlubších hlubinách Tichého oceánu. Jsou velmi běžné v přírodě a dají se izolovat z mnoha materiálů bohatých na cukry. Jak kvasinky rostou, přeměňují svou potravu, ve formě cukru nebo škrobu, na alkohol a oxid uhličitý (CO2). Tento proces se nazývá fermentace. Kvasinky používají organické sloučeniny, jako je cukr, jako zdroj energie a k jejich růstu není potřeba sluneční světlo.

Různé druhy kvasinek mohou přežít v širokém rozmezí teplot. Kvasinky mohou přežít při teplotách od -2 do 45 °C. To činí kvasinky odolné a schopné přežít v širokém spektru prostředí. Bylo dosud identifikováno více než 1 500 druhů divokých kvasinek. Kvasinky jsou obzvlášť hojné v cukerných prostředích, jako jsou ovoce a nektar květin. Kvasinky na pletivu ovoce a bobulí se ukázaly jako nejvíce přítomné během rozkladu ovoce.

Čtěte také: Jak se slepice chovají v přírodě?

Ačkoli kvasinky lze najít na pevnině i v moři, mohou se vyskytovat i tak blízko, jako mezi vašimi vlastními prsty! Kvasinky se mohou také přirozeně vyskytovat uvnitř nás! Kvasinky podporují mnoho organismů v přírodě tím, že je chrání nebo usnadňují jejich zdraví a rozmnožování. U některých květin kvasinky, které je osidlují, zvyšují teplotu květu a přitahují opylovače, kteří pomáhají šířit jejich pyl. U lidí přirozeně se vyskytující kvasinky ve střevě tvoří součást naší mikrobioty a rozmanitost těchto kvasinek nám pomáhá zůstat silní a zdraví.

Historie využití kvasinek člověkem

Od počátků lidstva mají lidé zvláštní vztah ke kvasinkám. Historické důkazy ukazují, že lidé ze severní Číny vyráběli fermentované nápoje z divokých kvasinek, které vznikaly z medu, rýže, hroznů a hlohů již kolem roku 5000 př. n. l. Důkazy o použití přirozených kvasinek pro výrobu piva byly nalezeny v dnešním Iránu na hliněných fragmentách, které byly staré alespoň 5 000 let. Egypťané také vyráběli kyprý chléb pomocí divokých kvasinek (kyselého těsta) kolem roku 1000 př. n. l., jak ukazují archeologické nálezy. Přírodní kvasinky byly také běžně používány při výrobě vína. Nejčastějšími kvasinkami používanými pro tyto produkty jsou Saccharomyces cerevisiae. Mořské kvasinky se naopak používají k výrobě mnoha bioaktivních látek, jako jsou aminokyseliny, enzymy, glukany, glutathion, fitáza a vitamíny.

Kvasinky a ochrana životního prostředí

Čeští vědci zjistili, jak odstranit pesticidy z vody a půdy. Našli totiž bakterie a kvasinky, které rozkládají pesticidy a další škodlivé látky rozptýlené v přírodě. Praktické využití budou mít například v reaktoru, který čistí vodu a odstraňuje z ní řadu těchto nebezpečných látek. Experti z Výzkumného ústavu rostlinné výroby nadnárodní společnosti ALS Czech Republic a firmy EPS biotechnology použili tradiční analytické a biotechnologické metody, aby zlepšili detekci agresivních nebezpečných pesticidů. Ty sice byly v některých zemích včetně Česka zakázány, přesto rozbory zásob podzemních vod a povrchových zdrojů potvrzují dlouhodobě přetrvávající množství těchto látek nebezpečných pro lidský organismus. Všechno svědčí o tom, že se z kontaminovaných lokalit uvolňují pesticidy do okolí.

Projekt je založený na moderních výzkumných metodách s využitím vysokokapacitního OMICs přístupu. Studuje různé varianty skupin molekul, biologické procesy, fyziologické funkce a struktury jako systémy, především po stránce genetiky. „Cíleně jsme získali mikroorganismy, dva druhy bakterií a dva druhy kvasinek, využitelné pro dekontaminaci od cizích biologických látek, především perzistentních pesticidů. Součástí výsledků využitelných v praxi jsou vylepšené analytické postupy a také ověřená technologie na odstraňování pesticidů a metabolitů z vod a navržené metody detekce chloracetanilidových pesticidů včetně metabolitů v půdním prostředí,“ uvedl Tomáš Erban, hlavní řešitel projektu a vedoucí výzkumný pracovník z Výzkumného ústavu rostlinné výroby.

Sbírky kultur kvasinek v České republice

V České republice existuje několik sbírek kultur kvasinek, které slouží k uchovávání, studiu a poskytování kmenů pro výzkumné, výukové a průmyslové účely. Mezi nejvýznamnější patří:

Čtěte také: Život v parcích

• Sbírka pivovarských mikroorganismů (RIBM) (VÚPS, a. s.) - Obsahuje Sbírku pivovarských kvasinek a Sbírku bakterií, a divokých a vinařských kvasinek. V současné době zahrnuje celkem 308 kmenů kvasinek a bakterií.
• Sbírka kultur basidiomycetů (CCBAS) (MBÚ AV ČR, v. v. i.) - Uchovává kultury basidiomycetů hospodářsky významných pro zemědělství.
• Česká sbírka fytopatogenních oomycetů (CCPO) (VÚK, v. v. i.) - Soustřeďuje se na uchovávání genetických zdrojů vybraných zástupců řádu Pythiales z území České republiky, zejména pak na aktuální hrozby - na druhy recentně pronikající na území ČR, které mají zároveň potenciál uniknout do volné přírody.
• Sbírka kultur mikroorganismů CARC - Sbírka obsahuje bakterie, kvasinky a plísně důležité v potravinářském průmyslu a zemědělství. Nejpočetnější skupinou mikroorganismů ve Sbírce jsou kvasinky - 135 kmenů.

Mnohobuněčnost u kvasinek

Výzkumná práce v následujících letech však ukázala, že kultivace individuálních buněk v třepaných laboratorních kulturách je spíše artefaktem, který v přírodě nenajdeme. Mikroorganismy v přírodním prostředí dávají naopak jednoznačně přednost mnohobuněčnému způsobu života (příkladem jsou velmi rozšířené biofilmy). Jejich mnohobuněčné struktury mají řadu unikátních vlastností a možností, které jednotlivé mikroorganismy postrádají. Patří mezi ně schopnost signalizovat jak mezi buňkami jedné populace, tak mezi populacemi, synchronizovat změny metabolismu a následně docílit přizpůsobení celé mikrobiální populace změněným podmínkám. Dále schopnost vytvářet specializované buňky fungující ve prospěch celku.

Schopnost přizpůsobit se nepříznivému prostředí a úspěšně čelit hladovění a stresu je základním předpokladem pro přežití jakéhokoli organismu. Kvasinkové kolonie pro tyto účely využívají signální systém založený na jednoduchém plynném metabolitu, amoniaku. Mechanismy, které rozrůznění koloniálních buněk řídí, jsou většinou neznámé, stejně jako je často neznámá funkce jednotlivých typů buněk. Je to i z toho důvodu, že přístupy používané pro studium individuálních mikrobiálních buněk nelze obvykle využít pro výzkum diferencovaných mnohobuněčných struktur a je potřeba vyvíjet metody a přístupy nové.

Schizosaccharomyces pombe - poltivá kvasinka

O vlastnostech kmenů poltivé kvasinky, které využívají vědci v laboratořích, dnes víme skutečně mnoho. O to překvapivější je zjištění, že o divoce žijících kvasinkách tohoto druhu, jejich způsobu života a šíření po světě nevíme prakticky vůbec nic. Toto bílé místo na mapě lidského poznání živého světa začalo být zaplňováno teprve díky práci kolektivu koordinovaného Danielem C. Jeffaresem z laboratoře Jürga Bählera na University College London, jehož součástí byl i Martin Převorovský.

„V průběhu poslední zhruba stovky let se podařilo objevit 161 různých kmenů této kvasinky. Tyto izoláty pocházejí z procesů souvisejících s lidskou činností, kde se naleznou relativně snadno,“ popisuje Martin Převorovský. Rozsáhlé porovnávání genových sad umožnilo také identifikovat nové, u laboratorních kvasinek neznámé geny. Z asi třicítky nových objevů byla většina typicky „houbových“. Našel se zde však i gen, jenž pochází z jednoho druhu bakterie, která je rostlinným patogenem. „Získání tohoto genu od bakterie je dalším z náznaků ekologie divokých kvasinek.“

Kvasinky a lidské zdraví

Plísně jsou v přírodě všeobecně rozšířené a mohou se vyskytovat v rozmanitých formách a velikostech. Mnohé z nich se používají jako potraviny, tak jako kvasnice - droždí, rovněž je třeba počítat s houbami také při výrobě potravin, např. chleba, piva nebo vína. Kvasinky nejsou schopné zaútočit u člověka, který má zdravý imunitní systém. Zdravý člověk toleruje na svých sliznicích malé množství kvasinek, bez toho, že by měl nějaké problémy. Předpoklad pro to, že se kvasinka uplatní, je, že imunitní systém člověka je oslaben. Potom se může kvasinka na sliznicích usadit a rozmnožit. Jedna z mnoha příčin, které jsou za to zodpovědné, je narušené vnitřní prostředí stresem, špatnou stravou, nikotinem, alkoholem, pojídáním velkého množství sladkostí, špatným osídlením střeva nebo zatížením těžkými kovy.

Ohroženi jsou také ti pacienti, kteří kvůli jiné nemoci musí užívat imunitu potlačující terapii. Všechny druhy rakovin, AIDS, ale také diabetes mellitus a časté podávání antibiotik a kortikoidů, tedy i hormonální antikoncepce, usnadňují cestu kvasinkám. Příznaky kvasinkové infekce mohou být rozmanité. Mohou přicházet jako moučnivka v ústech nebo bolestivé záněty v dutině ústní a nosohltanu. Také průjem nebo zácpa. Je málo známé, že také symptomy vzniklé u dospělých lidí jakožto alergie, infekce, chronické stavy únavy, pokles výkonu a deprese mají souvislost s kvasinkovou infekcí ve střevu.

Zatím se dá dokázat, že kvasinka má pro organizmus velmi nepříznivý vliv. Částice kvasinky mohou vyprovokovat mnoho alergických reakcí a potlačit imunitní obranu. Proto se díky přítomným kvasinkám vytvoří náchylnost k infektům nebo se zvýší, jestliže již existuje. Z tohoto důvodu je třeba u netypických chronických nemocí počítat s přítomností kvasinky. Léčení takové nemoci musí být komplexní, kdy vedle klasických postupů mají své místo také postupy týkající se přírodní léčby.

Candida auris - superodolná kvasinka

Superodolná smrtelně nebezpečná kvasinka Candida auris, která se zhruba před deseti lety záhadně objevila v nemocnicích po celém světě, byla poprvé objevena ve "volné přírodě". Vědci ji našli na jedné vzdálené pláži v souostroví Andamanské ostrovy. "Odkud tato kvasinka pochází, je lékařská záhada. Kvasinka Candida auris byla poprvé objevena v roce 2009, kdy infikovala jednoho pacienta v Japonsku. Tyto infekce mohou být obtížně léčitelné, protože kvasinka je vůči řadě antifungálních léků (tedy léků proti kvasinkám a houbám) odolná, a navíc je schopná přežívat nějakou dobu na různých površích v prostředí. Jeden izolát z mokřadu naproti tomu nebyl odolný vůči lékům vůbec a při vyšších teplotách rostl v porovnání s ostatními pomaleji.

tags: #kvsinky #ziji #v #prirode

Oblíbené příspěvky:

• Ubytování Krinice: Tipy a recenze
• Použití látkového kolečka
• Opatření pro čistší ovzduší ve Zlínském kraji
• Kontrola před SZZK z Ekologie
• Jak správně vyčistit pračku