Rozmnožovanie kvasiniek pučaním a ich význam

Kvasinky sú jednobunkové eukaryotické organizmy, ktoré patria medzi huby (Fungi). Tieto mikroorganizmy sú schopné prežívať v rôznorodých podmienkach a majú významnú úlohu v prírode aj v ľudskom organizme. Kvasinky sa veľmi dobre vedia prispôsobiť na rast a rozmnožovanie v rôznych prostrediach a vyskytujú sa všade okolo nás. Nachádzajú sa vo vode, pôde, vo vzduchu, na ľudskom tele aj v jeho vnútri. Kvasinky sa nachádzajú vo vnútorných aj na vonkajších častiach tiel živočíchov a hmyzu, ako aj na nadzemných a podzemných častiach rastlín. Niektoré druhy kvasiniek sa vyskytujú v extrémnych prostrediach s nízkymi teplotami (napr. na Antarktíde), v prostrediach s vysokým obsahom soli alebo cukru (môžu rásť v prítomnosti 10-20-percentnej glukózy, extrémom je ich rast v prostredí s 50-percentnou glukózou, napr. v sirupoch), alebo v prítomnosti soli (10 - 20 percent), s vysokým alebo nízkym pH (vo všeobecnosti kvasinky rastú v rozmedzí pH 3 až 10, ale niektoré druhy môžu rásť aj v silne kyslom prostredí s pH 1,5), ako aj v prostrediach znečistených iónmi ťažkých kovov.

Kvasinky sú nielen prispôsobivé, ale aj nesmierne odolné. Rozmnožujú sa oboma spôsobmi, no v prírode je oveľa častejšie nepohlavné rozmnožovanie.

Nepohlavné rozmnožovanie kvasiniek

U kvasiniek prebieha nepohlavné rozmnožovanie najčastejšie delením alebo pučaním (gemácia) z materskej bunky. Pučanie (iné názvy: gemiparia, gemácia) je druh nepohlavného rozmnožovania u živočíchov a kvasiniek. U jednobunkovcov ide o zvláštny spôsob tzv. binárneho delenia. Na povrchu materského jedinca (u niektorých druhov smerom dovnútra) sa vytvoria bunkové výrastky, do ktorých prechádzajú dcérske jadrá. Pri vegetatívnom množení môžu bunky vytvárať pseudomycélium. Kvasinky, ktoré sa množia iba vegetatívne, sa radia medzi fungy - imperfekty.

Kvasinkotvaré (Saccharomycetales) sú výnimočné tým, že nevytvárajú plodnicu (askokarp) ako všetky ostatné vreckaté huby a vrecká vznikajú jednotlivo po karyogamii. Ich stielka je zväčša jednobunková. Rozmnožujú sa nepohlavne pučaním (gemácia), pričom pri neúplnom oddelení buniek môže vzniknúť nepravé pučivé pseudomycélium. Generačná doba kvasiniek za optimálnych podmienok je 3 až 4 hodiny. Bunky spodných pivovarských kvasiniek sa rozmnožujú takmer výhradne vegetatívne pučaním. Po oddelení dcérskej bunky zostáva v raste jej vzniku materská jazva, na oddelenej bunke jazva dcérska. Podľa počtu jaziev je možné určiť individuálny vek bunky, a preto sa kvasničné bunky používajú pri štúdiu mechanizmov starnutia. Jedna materská bunka môže poskytnúť 10 až 30 dcérskych buniek, než zostarne a odumiera.

Pohlavné rozmnožovanie kvasiniek

Pohlavne sa rozmnožujú splývaním haploidných buniek, výsledkom čoho je diploidná zygota, ktorá sa meioticky rozdelí na 4 askospóry. Niekedy sa zygota delí len mitoticky na diploidné dcérske bunky, ktoré žijú ako samostatné organizmy. Pohlavné rozmnožovanie sporuláciou je možné skôr pri vrchných pivovarských kvasinkách. Kvasinky tvoriace askospóry sú zástupcovia rodov, ktoré majú túto schopnosť.

Charakteristika a druhy kvasiniek

Kvasinky sú jednobunkové organizmy (veľkosti 2 až 40 µm), ktoré majú väčšinou okrúhly alebo oválny tvar, avšak môžu mať aj iné tvary. Rod Saccharomyces a Candida patria medzi kvasinky. Slovenský názov kvasiniek bol odvodený od schopnosti väčšiny druhov týchto mikroorganizmov skvasovať monosacharidy, niektoré disacharidy, prípadne trisacharidy na etanol a CO2. Pivovarské kvasinky sú spravidla mierne oválneho tvaru s dĺžkou 6 až 10 μm a so šírkou 5 až 8 μm. Priemerný objem jednej bunky je 175 rnm3 a povrch je okolo 150 μm2.

Saccharomyces cerevisiae pod mikroskoppom

Patria medzi fakultatívne anaeróbne organizmy, tzn. že ku svojmu životu potrebujú malé množstvo kyslíka.

Rozdelenie kvasiniek podľa spôsobu kvasenia:

Spodne kvasené (Saccharomyces pastorianus): Používajú sa na výrobu ležiakov a ich teplota kvasenia sa pohybuje od 7-15 °C, majú čistejší profil kvasenia a doba kvasenia trvá cca. 7-14 dní.
Vrchne kvasené (Saccharomyces cerevisiae): Používajú sa na výrobu ejlov a ich teplota kvasenia sa pohybuje od 15-25 °C, počas kvasenia môžu vytvárať fenoly a estery a doba kvasenia trvá 3-8 dní.

Základné rozdiely medzi spodnými a vrchnými kvasinkami:

zloženie genetického materiálu;
rozdielne zloženie bunkových stien, zistené imunochemickými či biochemickými metódami;
stupeň skvasovania α ,α-rafinózy;
rast na špecifických pôdach;
náročná sporulácia spodných kvasiniek;
rozdielne technologicky významné vlastnosti;
vyššia maximálna teplota rastu u vrchných kvasiniek;
vyššia tepelná odolnosť vrchných kvasiniek.

Využitie kvasiniek v priemysle a prírode

Kvasinky majú veľmi dôležité funkcie v prírode - prispievajú k tvorbe agregátov v pôde, zapájajú sa do premeny rôznych látok a tým sa zapájajú do kolobehu uhlíka, dusíka a fosforu. Produkujú tiež látky, pomocou ktorých zabraňujú rastu niektorých fytopatogénnych húb, alebo skonzumujú živiny prítomné v prostredí a tým zabránia týmto hubám rásť. Ľudia kvasinky využívajú pri tradičných fermentáciách, v biotechnológii aj vo vedeckých výskumoch. Niektoré druhy kvasiniek majú význam pri výrobe enzýmov, vakcín, aminokyselín, vitamínov a nachádzajú uplatnenie aj pri výrobe biopalív a biopesticídov. Saccharomyces cerevisiae je najznámejším kvasinkovým druhom, ktorý sa už tisíce rokov uplatňuje pri výrobe chleba, piva a vína. Okrem toho sa kvasinky nachádzajú v kefírovom mlieku a využívajú sa pri výrobe destilovaných produktov (whisky, rum, brandy), ako štartovacie kultúry pri výrobe niektorých druhov syrov a salám a pri fermentovaní kakaových bôbov alebo olív. Kvasinky v procesoch, v ktorých sú zapojené, produkujú aj rôzne metabolity (napr. vyššie alkoholy, estery, karbonylové zlúčeniny), ktorými prispievajú ku konečnej aróme a chuti produktov. Hospodársky najvýznamnejším druhom je kvasinka pivná (Saccharomyces cerevisiae). Veľmi podobným a úzko príbuzným druhom je kvasinka vínna (Saccharomycetes cerevisiae var. ellipsoideus).

Kvasinky majú vynikajúce fermentačné schopnosti. Pri kvasných procesoch produkujú alkoholy, organické kyseliny a oxid uhličitý. Využívajú sa v potravinárskom priemysle (najmä tie, ktoré produkujú etanol) a vo farmácii, keďže niektoré sú významnými producentmi vitamínov.

Kvasenie piva

Primiešavanie kvasiniek do mladiny sa nazýva očkovanie (pitching). Počas kvasenia sa množstvo kvasinkovej hmoty zvyšuje trojnásobne až šesťnásobne. Kvasenie zvyčajne prebieha v dvoch fázach:

Primárna fermentácia: Uskutočňuje sa v rozmedzí odporúčaných kvasiacich teplôt určených pre vybraný druh kvasiniek. Fermentácia zahŕňa 4 fázy kvasenia:
- zaprašovanie,
- nízke biele krúžky,
- hnedé krúžky,
- hnedé krúžky - prepadávanie deky.
Sekundárna fermentácia: Uskutočňuje sa pri teplote 1 °C až +4 °C. Je to fáza zretia piva a jej dĺžka trvá v závislosti na stupňovitosti, zložitosti daného pivného štýlu:
- výčapné pivá 21 až 30 dní,
- ležiaky 31 až 45 dní,
- exkluzívne ležiaky 90 - 120 dní,
- ejly 21 až 40 dní,
- barley wine 360 dní.

Počas primárnej fermentácie sa spotrebuje 90 - 95 % skvasiteľných látok a väčšina kvasiniek sa zhlukuje ako pivovarnícka kvasničná biomasa na dno kvasiacej nádoby. Po primárnej fermentácii sa kvasinky „odstrelujú.“ Po sekundárnej fermentácii je fermentácia dokončená.

Kvasinkové infekcie a ich liečba

Kvasinková infekcia je problém, ktorý trápi mnohých ľudí, ale zároveň často zostáva podceňovaný. Kvasinky sú prirodzenou súčasťou ľudského organizmu, ale ich premnoženie môže spôsobiť nepríjemné zdravotné komplikácie. Kvasinky, najmä druh Candida albicans, sa prirodzene nachádzajú na slizniciach, v tráviacom trakte a na pokožke. V primeranom množstve plnia dôležitú úlohu v trávení a rovnováhe mikroflóry. Problémy však nastávajú, keď sa ich množstvo nekontrolovane zvýši. Ochoreniami spôsobenými kvasinkami sú ohrození najmä pacienti, ktorí majú onkologické ochorenia, pacienti po transplantácii orgánov, pacienti s popáleninami, HIV a nedonosené deti, pretože sú všetci imunodeficientní a môžu mať nejakým spôsobom porušenú prirodzenú slizničnú bariéru. Títo pacienti môžu byť ohrození endogénnymi infekciami, čo znamená kvasinkami, ktoré majú prirodzene prítomné v tele, ale aj exogénnymi infekciami. Kvasinky prítomné v tele aj kvasinky, ktoré sa do tela dostanú z externých zdrojov, môžu pacientom spôsobiť vážne mykotické ochorenia až smrť.

Príčiny a následky kvasinkových infekcií

Typy kvasinkových infekcií

Kvasinková infekcia u mužov: Často sa prejavuje ako zápal žaluďa, teda balanitída, svrbenie, začervenanie alebo biely povlak. Liečba zvyčajne zahŕňa lokálne antimykotiká, dôslednú hygienu a obmedzenie dráždivých faktorov. Dôležité je, aby bola súčasne liečená aj partnerka.
Kvasinková infekcia v ústach (soor): Môže sa prejaviť bielym povlakom na jazyku, pálením alebo citlivosťou sliznice. Odporúčajú sa šetrné výplachy bylinkami a podpora prirodzenej rovnováhy ústnej mikroflóry. Možné je tiež aplikovať lokálny antimykotický gél na kvasinky v ústach s účinnou látkou miconazol.
Kvasinková infekcia v tehotenstve: Je pomerne bežná, pretože hormonálne zmeny menia prostredie slizníc a podporujú premnoženie kvasiniek. Hoci býva nepríjemná, vo väčšine prípadov nejde o nič nezvyčajné, no jej liečba by mala byť vždy konzultovaná s lekárom.

Prevencia a liečba

Silný imunitný systém pomáha predchádzať premnoženiu kvasiniek. Oslabená imunita, či už v dôsledku stresu, choroby alebo zlého životného štýlu, zvyšuje riziko infekcie. Ak infekcia pretrváva dlhodobo, opakovane sa vracia alebo spôsobuje výrazné nepohodlie, je vhodné navštíviť lekára. Zmeny v stravovaní sú kľúčové: nevyhnutné je vylúčenie cukrov, piva, plesňových syrov a podpora zdravej mikroflóry užívaním probiotík a tiež prebiotík. Správna strava môže pomôcť znížiť rast kandidy a obnoviť rovnováhu črevného mikrobiómu. Ak riešite, ako sa zbaviť kvasiniek v tele, v prvom rade je nevyhnutná úprava stravy, vylúčenie sladkostí, mlieka a mliečnych produktov, múčnych jedál, piva a vína. Dôležitá je aj podpora črevného mikrobiómu a nasadenie kvalitných probiotík.

Antifungálne doplnky a esenciálne oleje

Štúdie preukázali, že viaceré esenciálne oleje majú silný antifungálny účinok proti candide. Medzi najúčinnejšie patria oregánový, klinčekový a škoricový olej. Oreganový olej obsahuje fenoly ako tymol a karvakrol, ktoré majú silné antifungálne účinky proti Candida albicans. Klinčekový olej a jeho hlavná zložka eugenol vykazujú silné antifungálne účinky proti Candida albicans a môžu tiež zosilniť účinnosť antifungálnych liekov. Škoricový olej a citrónová tráva majú výrazné fungicídne účinky tým, že narúšajú bunkovú stenu kandidy, čo vedie k jej deštrukcii. Levanduľový olej preukázal silný účinok proti biofilmom tvoreným kandidou, čo z neho robí vhodnú alternatívu pre liečbu odolných infekcií.

Rozdiel medzi kvasinkami a plesňami

Plesne (nazývané aj mikromycéty, vláknité huby), ako aj kvasinky, sú mikroskopické huby a patria do ríše húb. Tieto mikroskopické huby na rozdiel od rastlín nevytvárajú chlorofyl, ale podobne ako živočíchy využívajú ako zdroj živín rôzne organické látky. Pri charakterizácii plesní sa väčšinou uvádza, že sú to viacbunkové mikroorganizmy, ktoré vytvárajú vlákna (hýfy) rôznych dĺžok, ktoré môžu byť jednoduché, rozvetvené a môžu byť rozrastené až do sietí. Okrem toho vytvárajú vzdušné hýfy, na konci ktorých sa vytvárajú spóry (konídie), ktoré môžu byť sexuálne alebo asexuálne. Plesne môžu vytvárať na povrchu materiálu alebo na živných pôdach kolónie rôznej farby (bielej, žltej, červenej, hnedej, čiernej, modrej, zelenej). Špeciálne kultúry plesní sa využívajú napríklad pri výrobe syrov camembertového a rokfortového typu alebo pri výrobe niektorých mäsových výrobkov. Kvasinky sú jednobunkové organizmy (veľkosti 2 až 40 µm), ktoré majú väčšinou okrúhly alebo oválny tvar, avšak môžu mať aj iné tvary.

Presne vymedzená hranica medzi vláknitými hubami a kvasinkami však nie je. Existujú kvasinkovité organizmy, ktoré sa za určitých podmienok nachádzajú v prostredí vo forme jednotlivých buniek, ale väčšinou tvoria, podobne ako vláknité huby, rozvetvené vláknité štruktúry. Aj niektoré druhy kvasiniek dokážu vytvárať vlákna. Podobne ako vláknité huby, kvasinky aj kvasinkovité organizmy môžu byť rôznej farby. Náter väčšiny kvasiniek je na povrchu živných médií bielej alebo smotanovej farby, niektoré kvasinky vytvárajú pigmenty a nátery týchto kvasiniek môžu byť ružové, červené, oranžové (vplyvom karotenoidných pigmentov), hnedé alebo čierne (vplyvom melanínových pigmentov), ale nevytvárajú zelený pigment. Na webových stránkach sa často vyskytujú názvy rodov Aspergillus a Penicillium, tie patria medzi vláknité huby. Rody Saccharomyces a Candida patria medzi kvasinky.

Kvasnice (droždie) a kvások

Kvasnice (droždie) sú lisované kvasinky druhu Saccharomyces cerevisiae, ktoré premieňajú sacharidy prítomné v ceste na etanol a oxid uhličitý. Ten ostane v ceste uzatvorený a alkohol sa pri pečení vyparí. Pekárske kvasinky musia mať špeciálne vlastnosti, ktorými sú hlavne schopnosť rýchlo prekvášať a rozmnožovať sa, tolerovať vyššie koncentrácie sacharidov alebo soli (sladké alebo slané cestá) a byť odolné voči chladu. Ak sa použije droždie, pojmom kvások sa označuje zmes droždia, mlieka (alebo vody), malého množstva cukru a múky. V súčasnej dobe sa pojmom kvások označuje zmes pripravovaná podľa starej receptúry z múky (napr. ražnej, špaldovej, pšeničnej) a vlažnej vody. K pripravenému riedkemu cestu sa postupne v určitých časových intervaloch pridáva ďalšia múka a vlažná voda. Týmto procesom, ktorý trvá niekoľko dní, sa aktivujú a množia hlavne mikroorganizmy, ktoré boli prítomné v múke. Kvások obsahuje baktérie mliečneho kvasenia, ale aj kvasinky. Baktérií mliečneho kvasenia je približne 80 až 100-krát viac ako kvasiniek.

Pri fermentácii sacharidov baktérie mliečneho kvasenia produkujú kyselinu mliečnu a oxid uhličitý, kým kvasinky produkujú alkohol a oxid uhličitý. Pri pečení sa mikroorganizmy prítomné v ceste (kvasinky aj baktérie) pôsobením vysokej teploty zabijú a rozložia.

tags: #rozmnozovanie #kvasiniek #pucanim