Úžasný svet kvasiniek

15. feb. 2017 • Chemické vedy

Úžasný svet kvasiniek

Vedeli ste, že názov kvasinky vznikol od slova kvasiť (slovenčina), levare (dvíhať, latinčina), yeasts (penenie, angličtina)? Kvasinky sú jednobunkové eukaryotické mikroorganizmy, ktoré patria medzi huby. „Možno ich pozorovať len pod mikroskopom, pretože sa ich veľkosť pohybuje medzi 2,5 až 100 µm (pre ilustráciu, zrnko prachu má 2,5 µm). Bunky môžu mať rôzny tvar: guľatý, oválny, elipsoidný, citrónikový, ogiválny, fľaškovitý, podlhovastý, vláknitý,“ vysvetľuje Ing. Renáta Vadkertiová, PhD., z Chemického ústavu Slovenskej akadémie vied.

Kvasinky sa podľa nej vyskytujú všade okolo nás, nachádzajú sa vo vode (sladkej aj morskej), v pôde (lesnej, poľnohospodárskej aj lúčnej), na pokožke, aj v ľudskom a živočíšnom tele, v tráviacom trakte hmyzu a na rôznych rastlinách aj ich častiach (listoch, kvetoch, plodoch aj koreňoch). „Niektoré kvasinky vytvárajú červené (karotenoidné pigmenty, podobné ako sa nachádzajú v mrkve) alebo čierne pigmenty, ktoré ich chránia pred UV žiarením, iné druhy vytvárajú na povrchu buniek odolné kapsule, ktoré ich chránia pred vysúšaním.“

Názvy kvasiniek, podobne ako aj ďalších mikroorganizmov sú dvojslovné a latinské, prvé slovo je rodový názov napr. Saccharomyces, druhé slovo je názov druhu napr. cerevisiae. Ako vysvetľuje Ing. Renáta Vadkertiová, PhD., kvasinky sa pomenúvajú buď podľa ich vlastností (napr. Metschnikowia pulcherrima – pulcherrimus – latinsky nádherný), podľa mena významného vedca (napr. Rhodosporidium kratochvilovae, rod Kockovaella – podľa zakladateľky Zbierky kultúr kvasiniek A. Kockovej-Kratochvílovej) alebo podľa miesta alebo zdroja nálezu (napr. Leucosporidium antarcticum, Pichia cactophila).

Pomáhajú ľudstvu už stáročia

Kvasinky sprevádzajú ľudstvo už stáročia pri výrobe piva, vína a chleba. Starí Babylončania už v rokoch 6000 – 4000 pred n. l. pripravovali polievku z naklíčeného obilia, ktorá počas teplých a vlhkých dní skvasila, čím získala príjemnú a opojnú chuť. „Preto začali podobne robiť nápoj do hlinených nádob (predchodcu piva) a pili ho dlhou násoskou. Chlieb z múky a vody pomocou kvasníc vyrábali už starovekí Egypťania 3000 rokov pred n. l., a dokonca vymysleli aj pec. Chlieb sa v tejto dobe používal ako platidlo pre staviteľov pyramíd. Recept na prípravu chleba priniesli do Palestíny Židia, odkiaľ si ho odniesli aj Rimania, ktorí 150 rokov pred n. l. navrhli aj kužeľové pece, vodné mlyny a začali zakladať pekárske spoločnosti. Výjavy z pestovania viniča a tvorby vína vo svojich hrobkách zaznamenávali starí Etruskovia už 2500 rokov pred n. l.,“ približuje Ing. Renáta Vadkertiová, PhD.

Výroba chleba, piva aj vína je podľa nej založená na pomnožení kvasiniek a prekvášaní cukru na alkohol a oxid uhličitý. „Samozrejme, obsah alkoholu je rôzny. Pri kysnutí chlebového cesta kvasinky z droždia vytvárajú oxid uhličitý, ktorý spôsobuje, že sú v ceste bubliny. Cesto sa stane nadýchané a zväčší svoj objem. Alkoholu sa vytvorí len málo, ten sa pri pečení odparí. Pri výrobe vína a piva je vytváranie alkoholu žiaduce. Pivné kvasinky zvyčajne vytvárajú približne 4,5 5 objemových percent alkoholu, zatiaľ čo vínne kvasinky 11 až 12 objemových percent alkoholu,“ hovorí odborníčka z Chemického ústavu Slovenskej akadémie vied.

Rôzne tvary buniek

Dodávajú aj arómu

Pri výrobe chleba a piva sa využívajú len kvasinky rodu Saccharomyces, pri prekvášaní muštu sú prítomné okrem Saccharomyces cerevisiae aj ďalšie druhy kvasiniek, ktoré sa nachádzajú na bobuliach hrozna a dodávajú vínu chuť a arómu. Podobne, iné druhy kvasiniek dodávajú arómu a chuť niektorým syrom a mäsovým výrobkom. Odborníčka ďalej vysvetlila, že okrem uplatnenia v klasických potravinárskych výrobách sa kvasinky využívajú aj pri výrobe pigmentov, vitamínov a enzýmov. „Keďže kvasinky sú eukaryotické bunky, podobne ako ľudské bunky, používajú sa ako modelové organizmy pre rôzne medicínske štúdie.“

Kvasinky však podľa Ing. Renáty Vadkertiovej, PhD., môžu byť aj patogénne a spôsobovať ochorenia u ľudí aj zvierat – mykózy. U ľudí môžu zapríčiňovať ochorenia kože, orgánov, uší a nechtov, zatiaľ čo u zvierat napr. zápaly uší, oblastí medzi prstami a záhybmi pri pysku. Podľa druhu kvasinky, ktorá mykózu spôsobila, existujú kandidózy, kryptokokózy, trichosporonózy a pityrosporózy. Kvasinkový druh Malassezia furfur (pôvodný názov Pityrosporum ovale) je známym pôvodcom lupín a zápalov kože.

„Kvasinky môžu spôsobiť aj kazenie potravín. Sú zodpovedné za nežiaduce prekvášanie sladkých nápojov a slizovitý povrch a zmenu farby u niektorých mäsových alebo mliečnych výrobkov. S kvasinkou Pichia membranifaciens sa môžeme stretnúť vtedy, ak necháme dlhšiu dobu otvorený pohár s olivami. Kvasinka vytvorí na povrchu nálevu bielu pokrčenú blanku,“ hovorí expertka.

Teplota hrá rolu

Väčšina kvasiniek rastie pri teplote medzi 20 a 30 °C, niektoré kvasinky uprednostňujú teplotu pre svoj rast v rozmedzí 5 až 10 °C, ale z oblasti Antarktídy boli izolované kvasinky, ktoré rastú pri teplote nižšej ako 0 °C. Niektoré druhy (hlavne patogénne) dobre rastú pri teplotách 37 až 42 °C. Najvyššia teplota, pri ktorej sú schopné kvasinky rásť je 47 °C.

Ako ďalej popísala Ing. Renáta Vadkertiová, PhD., veľké množstvo rôznych kvasiniek je schopné rásť v umelých živných prostrediach, z ktorých získavajú všetky látky potrebné pre svoj rast. Na pestovanie kvasiniek sa používa napr. sladina (medziprodukt pri výrobe piva), alebo živné médiá obsahujúce glukózu, peptón a kvasničný extrakt. „Vďaka schopnosti kvasiniek rásť na umelých pôdach je možné využívať ich pri rôznych výrobách a študovať ich vlastnosti. Kvasinky sa však musia uchovávať v takej forme, aby nezmenili svoje vlastnosti. Na dlhodobú úschovu sa používa najčastejšie lyofilizácia (zmrazenie buniek vo vhodnom ochrannom médiu a následné odstránenie vody sublimáciou) alebo úschova pri ultra nízkych teplotách (zmrazenie buniek v ochrannom médiu a úschova pri teplote -86 °C v kryo mrazničke alebo pri -196 °C v kvapalnom dusíku).“

Zbierky mikroorganizmov majú podľa nej nenahraditeľnú funkciu pri udržiavaní čistých kultúr mikroorganizmov v takej forme, aby si čo najvernejšie zachovali vlastnosti. Zbierky slúžia jednak vlastnému pracovisku a tiež i celej ďalšej výskumnej a priemyselnej verejnosti a aj výučbe na školách. Často sú mnoho rokov prácne budované a sú perspektívnou a nezastupiteľnou zložkou pre biotechnológie. Význam zbierok, ich funkcia a rozsah sú veľmi rôzne. Riadia sa vlastným štatútom alebo štatútom materskej organizácie.

Zbierka kultúr kvasiniek

Zbierka kultúr kvasiniek (Culture Collection of Yeasts – CCY), predtým Československá zbierka kvasiniek, sa nachádza v Chemickom ústave Slovenskej akadémie vied v Bratislave. Je v nej uložených vyše 3 600 kmeňov kvasiniek, medzi ktoré patria kvasinky dôležité z hľadiska medicínskeho (patogénne kvasinky) a priemyselného (pivovarnícke a vinárske kvasinky), ako aj izoláty z rôznych prírodných zdrojov (voda, pôda, rastlinný materiál, hmyz), ktoré pochádzajú väčšinou z územia Slovenska.

Obrovské kolónie

Ing. Renáta Vadkertiová, PhD., priblížila aj históriu Zbierky kultúr kvasiniek (akronym CCY). V roku 1946 bola založená Československá zbierka kvasiniek RNDr. Annou Kockovou-Kratochvílovou, DrSc., vo Výskumnom ústave pivovarskom a sladárskom v Prahe. V roku 1947 sa Zbierka stala členom Medzinárodného centra čistých kultúr mikroorganizmov v Laussane vo Švajčiarsku, vďaka čomu získala kmene z Japonska, Brazílie a neskôr po zriadení Medzinárodnej komisie pre kvasinky pri IAMS pribudli aj kmene z Ruska a Ameriky.

V roku 1953 došlo k zrušeniu Výskumného ústavu pivovarského a sladárskeho v Prahe, čo viedlo Dr. Kockovú-Kratochvílovú k presťahovaniu zbierky do Bratislavy na Chemickú fakultu STU. “Neskôr sa zbierka presťahovala do Západoslovenského pivovaru a nakoniec v roku 1962 na Chemický ústav SAV, kde je až do dnešného dňa.”

Ing. Renáta Vadkertiová, PhD, ďalej uvádza, že až do roku 1986 pani RNDr. Kocková-Kratochvílová, DrSc., rozšírila zbierku o kmene z Holandska (Zbierka CBS), Dánska (Carlsberg laboratória), z rôznych pivovarov, zo zbierky Výskumného ústavu liehovarov a konzervární v Bratislave (1966), o monosporické a hybridné kultúry, klinické izoláty, vínne kvasinky a kmene izolované z rôznych prírodných zdrojov na území Československa.

V roku 1986 Dr. Kocková-Kratochvílová odišla do dôchodku a jej zástupkyňou sa stala Ing. Elena Sláviková, PhD., ktorá zbierku rozšírila o kmene pochádzajúce zo sladkovodných jazier, rybníkov a riek (Dunaj a Morava), z lesnej, zatrávnenej a poľnohospodárskej pôdy, z listov lesných a ovocných stromov. „Neskôr boli do zbierky zaradené kvasinkové kultúry izolované z plodov a kvetov ovocných stromov. V súčasnosti je výskum zameraný na kvasinky osídľujúce pôdu pod ovocnými stromami.“

V roku 1993, po rozdelení Československa, bola zbierka premenovaná na Zbierku kultúr kvasiniek (Culture Collection of Yeasts, aby mohol zostať zachovaný akronym).

Zbierka kultúr kvasiniek je členom európskeho (ECCO, European Culture Collection’s Organization) a svetového (WFCC, World Federation for Culture Collection) združenia zbierok mikroorganizmov a je zaregistrovaná vo Svetovom katalógu zbierok mikroorganizmov pod číslom 333. Je autorizovaná (ako jediná na Slovensku) pre ukladanie právne chránených kmeňov kvasiniek.

Na Noci výskumníkov kvasinky zaujali

Stánok s názvom „Úžasný svet kvasiniek“ bol tiež prezentovaný v bratislavskej Starej tržnice počas Noci výskumníkov 2016. Návštevníci sa pri tomto zastavovali s otázkami typu: Aký je rozdiel medzi kvasinkami a baktériami a plesňami? Kde sa nachádzajú kvasinky? Čo robia kvasinky v prírode? Na čo ich využívame? Sú všetky patogénne, spôsobujú ochorenia? Ako sa dá zbaviť infekcie spôsobenej kvasinkami? „Ľudia boli fascinovaní kvasinkami, ich rôznorodosťou, schopnosťami a užitočnosťou, ale tiež nepríjemne prekvapení typmi ochorení, ktoré spôsobujú patogénne druhy,” spomína Ing. Renáta Vadkertiová, PhD.

 

Informácie aj foto poskytla: Ing. Renáta Vadkertiová, PhD. z Chemického ústavu Slovenskej akadémie vied.

Spracovala: Slávka Habrmanová, NCP VaT pri CVTI SR

Uverejnil: MZ

 

Súvisiace:

Hore
CVTI SR 80. výročie
QUARK
Prechod VK na VND
Noc výskumníkov 2018
kúpa časopisov jún 2016
Atmosféra počas TVT 2017
Publikácie Veda v CENTRE
Aurelium - centrum vedy
TVT 2017 články
TAG Rozhovor
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
TAG Centrum vedy
TAG Mládež
TAG QUARK
TAG Ženy vo vede
TAG Spektrum vedy
TAG Slovenská veda
TAG História
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Majoritnými zložkami čokolády sú najmä (poly)ne/nasýtené tuky a cukor (najčastejšie sacharóza).
Zistite viac