Bibliotecar Dunoiu Andy Bogdan

LEVURI - DROJDII - CIUPERCI ZAHARATE
istoric, rol și funcționalitate

“Rolul unor fiinţe infinit de mici este infinit de mare.”

Louis Pasteur

Microbiologia industrială s-a dezvoltat pornind de la descoperirea proceselor fermentative de către Pasteur. Ea studiază utilizarea microorganismelor producătoare de substanţe şi procese utile pentru industria alimentară, terapeutică sau pentru diverse alte industrii. Domeniul s-a extins la studiul proceselor de biosinteză şi bioconversie.

Microorganismele au roluri multiple în industria alimentară. Majoritatea microorganismelor contaminante au acţiune degradativă şi de aceea alimentele trebuiesc protejate prin conservare chimică, prin îngheţare sau uscare. Unele microorganisme au efecte favorabile asupra unor produse alimentare: brânzeturile, iaurtul şi alte derivte din lapte sunt rezultatul activităţii fiziologice a unor microorganisme asupra substratului.

Dospirea aluatului din pâine dar şi vinului sunt rezultătul fermentaţiei produsă de levuri.

Importanţa microorganismelor a fost subliniată de Pasteur în aserţia “rolul unor fiinţe infinit de mici este infinit de mare”.

Levurile, datorită efectului exercitat de prezența lor în mediile bogate în zaharuri, au atras atenția, au incitat curiozitatea și au stârnit dispute între oamenii de știință, încă din cele mai vechi timpuri.

La început, rolul acestor microorganisme nu era cunoscut astfel că utilizarea lor nu putea fi decât empirică și ca urmare cu rezultate întâmplătoare.

Dar cum în toate domeniile trebuie să fie un început, un punct de origine, la care se raportează apoi toate observațiile, cercetările și studiile întreprinse, în microbiologie în general și în microbiologia vinului în special a existat acest punct de plecare, care este și va rămâne descoperirea microscopului.

De numele lui Anthony van Leeuwenhoek - inventatorul microscopului - se leagă și primele observații asupra vinului, mai precis a sedimentului format. Leeuwenhoek a observat încă din 1687, la microscopul construit de el, că în sedimentul vinului se regăsesc niște "corpi ovali sau sferici", care a presupus el ar avea legătură cu procesul fermentativ.

Deși observațiile lui Leeuwenhoek în ceea ce privește levurile se opresc numai la aceste sedimente, el își merită rolul de a fi primul care semnalează existența unor forme de viață care mai târziu au fost denumite drojdii (levuri). Următorul pas a fost făcut abia în 1818 de către Erxleben care a adus dovezi despre existența unor organisme care au ca funcție vitală fermentarea mediilor bogate în zaharuri. Observații în legătură cu prezența acestor organisme microscopice au fost făcute și de Carniard de la Tour; F.T. Kutzing și Schwann care în 1837 ajung la concluzia că există o relație strictă între masiva prezență a celulelor de levuri și fermentația alcoolică a mustului de struguri (Martini A. și colab., 1990).

De asemenea, cei trei au ajuns la concluzia că organismele microscopice care au legătură cu procesul fermentativ sunt plante care se înmulțesc prin înmugurire.

Alte nume care se leagă de observații asupra levurilor sunt: Mitscherlich și Ferdinand Meyen Ress ultimul având o contribuție considerabilă prin aceea că a stabilit numele genului de ciuperci implicate în fermentația alcoolică și anume Saccharomyces (ciuperci de zahăr).

Cu toate că preocupările pentru observarea levurilor au început încă din anul 1687, abia 200 de ani mai târziu au putut fi fundamentate și aceasta datorită lucrărilor celui care este considerat pe bună dreptate a fi "părintele" microbiologiei - francezul Louis Pasteur.

Pasteur este cel care face trecerea de la observația simplă la cercetarea pe baza unor experiențe, cercetare care permite fundamentarea unor concluzii în legătură cu formele de viață implicate în procesele fermentative.

Prin numeroasele experiențe efectuate asupra vinului, Pasteur a fost primul care a explicat conceptul că transformarea mustului în vin este un fenomen spontan cauzat de levurile rezidente din flora spontană, mai precis de cele care se instalează pe suprafața strugurilor.

Pasteur a demonstrat în mod decisiv că în interiorul bobului, sucul nu fermentează datorită absenței levurilor, nu a aerului așa cum se credea, că levurile se află pe pielița boabelor, dar nu de la formarea lor ci numai când încep să se coacă pe cele verzi fiind absente. Tot Pasteur demonstrează că levurile se pot instala pe suprafața bobului de strugure numai atunci când strugurii se află în aer liber, nu în recipiente sau spații aseptice (Popa A.; Teodorescu Șt., 1990).

Deși Pasteur adusese dovezi în ceea ce privește existența unor germeni care provoacă fermentația alcoolică, rămăseseră încă fără răspuns foarte multe întrebări, în special în ceea ce privește ecologia levurilor, circuitul lor în natură și modul de diseminare al acestora pe suprafața strugurilor.

De la primele observații ale lui Pasteur, numeroase studii și cercetări ecologice începute în urmă cu 100 de ani, au căutat să stabilească adevărata origine a levurilor care induc fermentația spontană a mustului de struguri și să confirme ipoteza că diferite genuri și specii de levuri sunt responsabile pentru caracteristicile organoleptice specifice ale diferitelor vinuri.

În "cursa" primilor cercetători în domeniul ecologiei levurilor, Emil Christian Hansen a găsit în anul 1881 că o levură apiculată, cunoscută azi ca fiind Kloeckera apiculata, este totdeauna asociată cu epiderma diferitelor fructe coapte, a cireșelor, strugurilor, căpșunilor, prunelor și coacăzelor.

Hansen este renumit și pentru studiile și tehnicile sale privind izolarea levurilor în culturi pure precum și pentru inițierea în practică a utilizării levurilor starter în industria berii.

În perioada 1883 - 1900, Robert Koch a utilizat mediile de cultură solide; el a dispersat celulele de levuri mai întâi într-un mediu lichid pe care l-a fixat prin gelificare obținând astfel colonii ce provin dintr-o singură celulă.

Cu timpul, metodele lui Hansen și Koch, la care se adaugă și cele ale lui Linder, s-au perfecționat dând posibilitatea să se descopere un număr mare de specii.

În următorii ani, un număr mare de studii ecologice și fiziologice au fost canalizate spre levurile implicate în procesul fermentației alcoolice a mustului de struguri, un interes particular prezentându-l observațiile lui Martinand și Riestsch care în 1891 au găsit o asociere considerabilă între strugurii în pârgă și levurile apiculate: 2-4 x105 celule/gram struguri proaspăt zdrobiți.

Müller-Thurgau arată că în aer nu sunt levuri și că solul este locul unde acestea iernează și în care se găsesc levuri tipice "de vin" până la o adâncime de 30-40 cm. El, apoi Sergent, Cordier, Rougerbief și alții dovedesc că însăși solul viilor, încărcat cu spori de levuri de la boabele căzute la cules, poate provoca fermentația alcoolică a mustului. S-a constatat că particulele de pământ purtate de vânt nu au importanță pentru împrăștierea sporilor de levuri.

Adevărații agenți purtători ai levurilor sunt stropii de ploaie căzuți pe sol care răspândesc fragmente mici de pământ pe ciorchinii de la baza butucului și odată cu aceste fragmente ajung pe suprafața boabelor și levurile. În partea superioară a butucului, levurile ajung prin intermediul insectelor (Popa A., Teodorescu Șt., 1990).

De asemenea, Müller-Thurgau a găsit pe boabele de struguri vătămate și crăpate, o cantitate de levuri aproape de 40 de ori mai mare decât pe cele nevătămate. Pe un singur bob de strugure crăpat el a putut determina opt milioane de spori de levuri. O picătură de suc ce se scurge dintr-un bob de strugure acționează ca o cultură îmbogățită ce permite infectarea unor locuri asemănătoare de pe suprafața bobului de strugure prin intermediul, în special, al insectelor (Hugo Schanderl, 1959).

Müller-Thurgau a stabilit că pe boabele de struguri încărcătura levuriană este diferită în fucție de gradul de sănătate al boabelor și de înălțimea la care se află strugurii față de sol: pe boabele de pe ciorchinii situați mai aproape de sol se găsesc cam de cinci ori mai multe celule de levuri decât pe ciorchinii situați mai sus.

S-a stabilit de asemenea că în timpul verilor uscate și foarte călduroase, un mare număr din levurile existente în straturile superficiale ale solului sunt distruse prin uscare, la o adâncime de 20-30 cm ele sunt protejate în cele mai bune condiții, în timp ce la peste 40 cm nu au mai fost găsite "levuri de vin".

Activitatea specifică a levurilor

Progresul în domeniul fermentativ, l-a adus Emil Hansen, care lucrează pentru prima dată cu culturi pure de drojdii. El dovedeşte că există deosebiri mai între diferitele specii de drojdii. Unele drojdii transformă zahărul în alcool, altele sunt la fel de dăunătoare ca şi alte microorganisme industriei fermentaţiei alcoolice. În timpul transformării zahărului în alcool, levurile pot de asemenea influenţa gustul, aroma, buchetul şi chiar culoarea în cazul berii. Ele realizează acest lucru prin secreţia unei varietăţii de compuşii în concentraţii foarte mici.

Rasele diferite de levuri produc aceşti compuşi în concetraţii diferite şi astfel conferă caracteristci diferite mustului în care se dezvoltă. Deşi levurile pot fi toate din aceiaşi specie, ele nu au aceleaşi proprietăţi. Astfel, o levură folosită în industria panificaţiei nu poate produce o bere de calitate şi acelaşi lucru poate fi spus pentru o levură folosită în industria vinului. Chiar şi levurile folosite într-o industrie, diferă mult între ele, spre exemplu acest lucru se poate observa în industria berii prin gustul diferit pe care îl au diferitele sortimente de bere. Aşa cum malţul şi apa trebuie anume alese pentru un sortiment de bere, aşa si levurile trebuie alese.

Dezvoltarea culturilor pure de levuri şi importanţa acestora în industria băuturilor a luat o mare amploare în ultimul secol şi încă reprezintă o zonă activă de cercetare.

Culturile pure de levuri au revoluţionat industria băuturilor şi a fost implementată în producţia la scară largă. Şi în prezent, tehnicile de înmulţire a levurilor sunt similare acelor descrise de Hansen în 1883, deşi anumite caracteristici ale psihologiei levurilor şi tehnologiei fermentaţiei au influenţat metodele actuale de reproducere şi dezvoltare.

Ciclul de existenţa al levurilor

Levurile sunt facultativ anaerobe, ceea ce înseamnă că pot supravieţui şi creşte în prezenţa (aerob) sau absenţa (anaerob) oxigenului. Prezenţa sau absenţa oxigenului determină tipul metabolismului celulii. Pentru levuri, supravieţuirea, creşterea şi metabolismul sunt optime în prezenţa oxigenului. În condiţii de aerare, levurile cresc repede, îşi măresc densitatea şi transformă zahărul (glucoza) în CO2, alcool şi apă. În condiţii de anaerobioză, levurile cresc mult mai încet, iar glucoza este incomplet metabolizată în etanol şi CO2.

Drojdiile au un ciclu de existenţă. Prima încercare de a trasa acest ciclu a fost făcută în 1882 de către Hansen, care distinge habitate primare – în care drojdiile cresc şi se înmulţesc şi habitate secundare în care drojdiile se propagă într-o oarecare măsură şi în care hibernează. După Hansen, drojdiile se întâlnesc în principal pe fructele dulci, coapte, în cursul verii şi toamna timpuriu, fiind răspândite de către insecte şi păsări. Drojdiile iernează în sol şi sunt răspândite primăvara următoare de către insecte şi păsări. Acesta este un ciclu perfect.

Bibliografie selectivă

1. Anghel I. și colab. - 1989 - "Biologia și tehnologia drojdiilor" Vol.I, Ed.Tehnică, București;

2. Anghel I.,Tatiana Vassu, - 1991 - "Biologia și tehnologia drojdiilor";

3. Barnett J.A. și colab. - 1972 - “The number of yast associated with wine grapes of Bordeaux”. Arch. Microbiol. 83:52-55;

4. Belin J.M . - 1981 - “Biologie des levures liées à la vigne et au vin”. Thèse Docteur en sciences naturelles, Université de Dijon;

6. Charpentier Claudine - 1994 - “Les levures font de la résistance.” Vitis, 190: 42s;

7. Coarer M., Charrier F. - 1999 - “Microflore levuriene et typicite des vins”. XXIV-éme Congrés Mondial de la Vigne et du Vin, Mainz-Deutshaland, pp. 123-130;

8. Coratza G., - 1992 - “L´evoluzione della popolazione di lieviti durante la Masmanno R.A. și col.. fermentazione”. Vignevini, nr.9:24-27;

9. Domerq S. - 1956 - "Etudes et clasification des levures de vin de la Gironde". These ing. Docteur, Bordeaux;

10. Martini A. - 1984 - "Contributi recenti nel campo della microbiologia enologica". Atti. Accad. Ital. Vite e Vino, Nr.36.;

11. Martini A., Martini A.V. - 1990 - "Grape must fermentation. Past and present". Yeast Technology, Sprinces Verlag, New York;

12. Martini A., M. Ciani, - 1996 - Direct enumeration and isolation of wine yeasts from grape surfaces. Am. J. Enol., Vitic. 47:435- 440;

13. Popa A., Teodorescu Șt., - 1990 - "Microbiologia vinului". Ed. Ceres, București;

14. Popa A., Daniela Popa, Felicia Dragomir - 1995 - “Stimularea și inhibarea activității levuriene, Posibilități biotehnologice”. Buletinul Societății Naționale de Biologie Celulară, nr. 23:32-33.