Úvod / Informácie / Rastlinná výroba / Vinič a víno

Zázračná kvasinka menom Metschnikowia pulcherrima

27-09-2018
RNDr. Attila Kántor, PhD. | attila.kantor@uniag.sk
Slovenská poľnohospodárska univerzita v Nitre

Úvod

Kvasinka Metschnikowia pulcherrima je úzko spätá s výrobou vína. Hoci sa najčastejšie vyskytuje na zrelých bobuliach hrozna, v čerstvo vylisovanom mušte, a vyšší obsah alkoholu jej robí problém (4-6 % v prostredí), je zaujímavá hlavne produkciou pigmentu pulcherimínu, ktorému sa podľa viacerých autorov pripisuje antimikrobiálna aktivita. Je zaujímavé, že za celým procesom produkcie pulcherimínu sú železnaté ióny (Fe2+), ktoré kvasinka prijíma z anorganických, alebo organických zlúčenín. Pokiaľ je železa v prostredí maximálne 20 mg.l-1, kvasinka produkuje extracelulárny pulcherimín do prostredia. Naopak pokiaľ je železa v prostredí dostatok, kvasinka produkuje iba intracelulárny (vnútrobunkový) pulcherimín, a tým je antimikrobiálna aktivita potlačená.

Metschnikowia pulcherrima patrí medzi rozšírený druh kvasiniek, ktorý sa najčastejšie vyskytuje na rôznych častiach rastlín, predovšetkým na kvetoch a rôznych plodoch. Veľmi často je jej výskyt spájaný s hroznom. Prenosnými vektormi týchto kvasiniek je hmyz, najčastejšie drozofily (vínne mušky). Tento druh kvasinky spolu s kvasinkou Hanseniaspora uvarum (anamorfa Kloeckera apiculata) je veľmi rozšírená na zrelých bobuliach hrozna a primárne sa po lisovaní dostáva aj do muštu. Literatúra uvádza, že výskyt kvasinky H. uvarum je vyšší ako 50 % z celkovej mikroflóry hrozna, nižšie percentuálne zastúpenie patrí rodom ako Metschnikowia, Pichia, Candida, Rhodotorula, Aureobasidium atď. (König et al., 2009). U kvasinky Metschnikowia pulcherrima (obr. 1) boli preukázané antimikrobiálne vlastnosti pigmentu pulcherimín, ktorý aktívne produkuje do prostredia (extracelulárny) alebo sa kumuluje v bunkách (intracelulárny).

Obr. 1: Metschnikowia pulcherrima na modifikovanom Czapek dox agare (Kántor, 2015)

Obr. 1: Metschnikowia pulcherrima na modifikovanom Czapek dox agare (Kántor, 2015)

Preukázateľné antimikrobiálne vlastnosti má pigment len vtedy, pokiaľ sa produkuje do prostredia. Na to, aby mohol byť pigment produkovaný do prostredia je nutné kvasinky nechať rásť v laboratórnych podmienkach na modifikovanom agare, ktorý sa zložením veľmi podobá Czapek Dox-ovmu agaru. Bežne dostupné Czapek Dox médiá sa používajú skôr na kultiváciu mikroskopických húb ako kvasiniek. Zloženie agaru na produkciu pulcherimínu je nutné upraviť nasledovným spôsobom: NaNO3 2 g.l-1; KH2PO4 1 g.l-1; MgSO4.7H2O 0,5 g.l-1; KCl 0,5 g.l-1; FeSO4.7H2O 0,010 g.l-1; glukóza 10 g.l-1; kvasničný extrakt 5 g.l-1; agar 15 g.l-1 (Kántor et al., 2015). Pulcherimín sa javí ako červeno-hnedý pigment, ktorý kvasinky produkujú do prostredia pokiaľ majú nedostatok železa (max. 20 mg.l-1) v anorganickej forme napr. FeSO4.7H2O (síran železnatý heptahydrát), alebo FeCl3 (chlorid železitý), ktorý použili v štúdii Oro et al. (2014). Pulcherimín totiž reaguje so železom v prostredí za vzniku chelátového komplexu. Pokiaľ je železa v prostredí dostatok (v mušte 5 až 10 násobne vyššie množstvo ako 20 mg.l-1) kvasinka neprodukuje pulcherimín do prostredia (Kluyver et al., 1953; Sipiczki, 2006; Türkel a Ener, 2009; Oro et al., 2014), ale kumuluje ho v bunkách, tým pádom sú kolónie sfarbené intenzívnejšie do smotanovo-ružovej farby (kultivácia po 5 dňoch pri 25 °C) a pigment (červeno-hnedý) je veľmi dobre viditeľný zo spodnej časti Petriho misky (obr. 2).

Obr. 2: Kolónia kvasinky M. pulcherrima s kvasinkami H. uvarum (Kántor, 2015)

Obr. 2: Kolónia kvasinky M. pulcherrima s kvasinkami H. uvarum (Kántor, 2015)

Antimikrobiálna aktivita sa prejavuje už spomínanou extracelulárnou produkciou pulcherimínu do prostredia a tým znemožňuje rast iných kvasiniek proti M. pulcherrima (obr. 3).

Obr. 3: Inhibičná zóna pulcherimínu proti testovanej kvasinke (C. saitoana) (Kántor, 2015)

Obr. 3: Inhibičná zóna pulcherimínu proti testovanej kvasinke (C. saitoana) (Kántor, 2015)

Proti niektorým rodom kvasiniek je však pulcherimín neúčinný, napr. Saccharomyces, Aureobasidium, Wickerhamomyces atď. V praxi je táto produkcia široko využiteľná napríklad pri fermentácii muštu zmiešanou kultúrou kvasiniek S. cerevisiaeM. pulcherrima, poprípade využitie M. pulcherrima proti patogénnym baktériám, kvasinkám či vláknitým mikroskopickým hubám (Türkel a Ener, 2009).

Literárne zdroje

KÁNTOR, A., PETROVÁ, J., HUTKOVÁ, J., HLEBA, L., KAČÁNIOVÁ, M. 2015. Antimicrobial activity of pulcherrimin pigment produced by Metschnikowia pulcherrima against various yeast species. Journal of Microbiology Biotechnology and Food sciences, 5 (3), s. 282-285

KLUYVER, A., VAN DER WALT, J.P., VAN TRIET, J. 1953. Pulcherrimin, the pigment of Candida pulcherrima. Proceedings of the National Academy of Sciences, 39 (7), 583-593.

KÖNIG, H., FRÖHLICH, J., UNDEN, G. 2009. Biology of Microorganisms on Grapes, in Must and in Wine, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, ISBN 978-3-540-85462-3, 47-61.

ORO, L., CIANI, M., COMITINI, F. 2014. Antimicrobial activity of Metschnikowia pulcherrima on wine yeasts. Journal of Applied Microbiology, 116 (5), 1209-1217.

SIPICZKI, M. 2006. Metschnikowia strains isolated from botrytized grapes antagonize fungal and bacterial growth by iron depletion. Applied and Environmental Microbiology, 72 (10), 6716-6724.

TÜRKEL, S., ENER, B. 2009. Isolation and characterization of new Metschnikowia pulcherrima strains as producers of the antimicrobial pigment pulcherrimin. Zeitschrift Für Naturforschung C, 64 (5-6), 405-410.