Drożdże Brettanomyces („Bretano” British brewer – angielski piwowar, „myces” grzyby) nazwano tak ze względu na produkowane przez nie charakterystyczne zapachy, które przypominają typowe angielskie piwo. Powstałe w wyniku fermentacji drożdżami Brettanomyces piwo opisywane jest jako „wine-like” („jak wino”), ponieważ charakteryzuje je podobny smak i aromat jak przy belgijskich Lambikach.

Ze względu na sposób rozmnażania drożdże te dzieli się na dwie grupy: Brettanomyces rozmnażające się bezpłciowo i Dekkera rozmnażające się płciowo. Jednak zwyczajowo przyjęło się nazywać obie grupy jako Brettanomyces, do których zalicza się obecnie pięć gatunków: Brettanomyces custersianus, Brettanomyces naardenensis, Brettanomyces nanus, Brettanomyces anomalus i Brettanomyces bruxellensis, przy czym największe znaczenie enologiczne wykazują te ostatnie.

Źródła zakażenia

Brettanomyces to organizmy naturalnie bytujące na winoroślach, czyli stanowią tzw. mikroflorę natywną owoców. Należą do grupy drożdży dzikich często przyczyniających się do zakłócenia prawidłowej fermentacji moszczu. Dlatego też klasyfikowane są jako non-Saccharomycetaceae. Owoce, liście, gleba to zagrożenia pochodzące z winnicy. Zdecydowanie większe prawdopodobieństwo zakażenia znajduje się w winiarni. Urządzenia produkcyjne, sprzęt laboratoryjny, tanki, kadzie oraz beczki to główne miejsca, w których te mikroorganizmy mogą w niekorzystnych warunkach przetrwać nawet kilkanaście lat. Dlatego zalecana jest wielka ostrożność przy używaniu starych beczek, które przez jakiś czas stały puste, lub przy kupowaniu beczek z drugiej ręki. Dębowe beczki, w których przechowywane jest wino, zostały wręcz uznane za niszę ekologiczną dla Brettanomyces. Drewno dębowe charakteryzuje się wysoką porowatością, a obecne w nim zagłębienia są doskonałym miejscem dla Brettanomyces.

Warunki rozwoju

Brettanomyces to względne beztlenowce, świetnie czują się w środowisku o niskim pH i choćby niewielkich ilościach cukru resztkowego. Nie przeszkadza im też obecność alkoholu w środowisku oraz duża ilości polifenoli. Prawdopodobnie dlatego częściej spotyka się je w winach czerwonych niż białych.

Brettanomyces charakteryzują się tym że nie mają wysokich wymagań w stosunku do źródeł węgla. Do wzrostu nie potrzebują czystych, prostych cukrów jak glukozy czy fruktozy. Doskonale rozwijają się wykorzystując cukier zawarty w produktach ubocznych przemysłu spożywczego np. w soku oraz melasie z trzciny cukrowej czy buraka cukrowego. Potrafią również zadowolić się niewielka ilością cukrów resztkowych pozostałych po fermentacji alkoholowej np. w winie czy piwie. Niektóre z nich np. Brettanomyces custersii oraz Dekkera intermedia potrafią wykorzystywać glukozę zawartą w celulozie jako źródło węgla i energii. Potrafią również wykorzystywać różne źródła azotu zdecydowanie lepiej w porównaniu z drożdżami szlachetnymi. Wystarczającym źródłem azotu są dla nich np. azotany (w takich warunkach modyfikują metabolizm i glukoza przekształcana jest do kwasu octowego a nie etanolu).

Generalnie drożdże te wykazują bardzo niewielkie wymagania środowiskowe i odżywcze. Potrafią zaadoptować się do bardo surowych warunków, zmodyfikować odpowiednio swój metabolizm lub wręcz wprowadzić się w stan „uśpienia”.  

Żyją, ale nie tworzą kolonii

Jednym z najciekawszych zjawisk, jakie dotyczy Brettanomyces, jest stan VBNC (viable but non-culturable state). Oznacza on stan w jaki drożdże wprowadzone są w wyniku warunków stresowych. W wyniku tego procesu, komórki są aktywne metabolicznie tworząc lotne niepożądane metabolity, jednak nie tworzą koloni podczas posiewów płytkowych. Powoduje to ogromne utrudnienia w detekcji tych mikroorganizmów i kontroli stanu mikrobiologicznego procesu. Wykonując posiewy płytkowe, nie hodujemy koloni drożdży i wydaje się że wino pozbawione jest Brettanomyces, a pomimo to wyczuwany niekorzystne fenolowe aromaty. Poza tym wchodząc w stan VBNC komórki zmniejszają swoje rozmiary i kurczą się na tyle istotnie, że bez problemu pokonują membrany filtracyjne powszechnie stosowane przy produkcji wina – przechodzą przez membrany o średnicy por 0,45μm. Stanowi to poważny problem, gdyż okazuje się że stosowana dotąd filtracja nie zapewnia bezpieczeństwa mikrobiologicznego wina w przypadku wystąpienia Brettanomyces.

Wady wina wynikające z obecności Brettanomyces bruxellensis

Najpoważniejszą wadą, jaka występuje w winach zakażonych tymi mikroorganizmami, jest przykry, odrzucający zapach. Po licznych badaniach stwierdzono, że za nieprzyjemny odór odpowiada pięć szczepów drożdży z  rodziny Brettanomyces: Brettanomyces bruxellensis, Brettanomyces intermedia, Brettanomyces clausseni, Brettanomyces custers, i Brettanomyces lambicus. Przy czym ten pierwszy B. bruxellensis odgrywa zdecydowanie największą rolę w procesie winifikacji.

Brettanomyces jest głównym sprawcą powstawania w winie związków o nazwie: 4 – etylofenol oraz 4-etylogwajakol. Mechanizm powstania tych związków oparty jest na dwóch enzymatycznych reakcjach. Substratami tych reakcji są kwasy hydroksycynamonowe: p-kumarowy, ferulowy. W pierwszej reakcji działa dekarboksylaza hydroksycynamonowa, w wyniku czego następuje dekarboksylacja kwasów w winylowe pochodne, czyli 4-winylofenol z kwasu p-kumarowego i 4-winylogwajakol z kwasu ferulowego. W drugiej części reakcji działa reduktaza winylofenolowa i zachodzi przekształcenie grup winylowych w odpowiednie grupy etylowe. W wyniku tej dwuetapowej reakcji, powstają: 4 – etylofenol oraz 4-etylogwajakol. Enzym, który umożliwia dekarboksylację kwasów hydroksycynamonowych posiada wiele gatunków bakterii, grzybów i drożdży. Natomiast enzym umożliwiający reakcję redukcji do grup etylowych jest obecny tylko u  Dekkera/Brettanomyces bruxellensis, Dekkera anomala, Pichia guillermondii, Candida versatilis, Candida halophila i Candida mannitofaciens. Początkowo uważano, że obecność etylofenoli w winie jest spowodowana działalnością bakterii kwasu mlekowego. Udowodniono, że rzeczywiście produkują one te związki, ale w warunkach produkcji wina jest ich tak mało, że nie odgrywają istotnej roli. Natomiast inne drożdże obecne w winie, mają zdolność przeprowadzenia reakcji dekarboksylizacji, ale nie mogą zredukować otrzymanych związków do etylofenoli. Dopiero w latach 90 XX wieku udowodniono, że to właśnie metabolizm Brettanomyces jest przyczyną powstawania dużych ilości etylofenoli w winie.

 

Cały artykuł został opublikowany w nr 2/2017 kwartalnika "Kierunek spożywczy''.