Ключевые микробные сообщества для производства вин типа херес определили российские генетики
🔹
Виноделы работают с различными микроорганизмами, такими как дрожжи и бактерии, которые имеют значительное влияние на процесс производства вина и его качество. В рамках исследования ученые из ФИЦ Биотехнологии РАН изучали совместный геном (метагеном) дрожжей и других микроорганизмов, присутствующих в дрожжевой пленке при изготовлении российских хересных вин.
Целью исследования было проверить стабильность производственных штаммов дрожжей, отчет опубликован в журнале Fermentation. Работа проводилось в рамках проекта научного центра мирового уровня «Агротехнологии будущего», который реализуется при поддержке нацпроекта «Наука и университеты».
Хересные вина имеют крепость более 15%, что делает их средой, где дрожжевым клеткам трудно могут выжить из-за высокой концентрации этанола. Поэтому дрожжи развиваются на поверхности вина, образуя флор — пленку. Благодаря длительному созреванию под этой пленкой хересные вина приобретают свой особый вкус и аромат.
Впервые херес начали производить в южной части Испании, но со временем виноделы научились делать вина такого типа и в других регионах мира. Некоторые виды хересных вин, такие как мансанилья и фино, созревают под пленкой до достижения необходимых характеристик, в то время как другие, например, амонтильядо, проводят определенное время без флора.
В рамках данного исследования генетики из ФИЦ Биотехнологии РАН исследовали микробные сообщества, которые присутствуют в пленке, и изучили устойчивость производственных штаммов дрожжей, используемых для производства хересных вин в Крыму.
«Главную роль в создании такой пленки играют дрожжи Saccharomyces cerevisiaeно. За длительный цикл жизни пленки в ней могут развиваться и другие микроорганизмы. В научной статье мы рассказываем о результатах метагеномного анализа флора на поверхности хересных вин. Также мы сравниваем геномы заводских образцов флора с исходным штаммом I-329, чтобы предположить сохранение его генетической стабильности и конкурентоспособность в стрессовых условиях промышленных виноделен», — рассказывает доктор биологических наук Андрей Марданов, заведующий лабораторией геномики микроорганизмов и метагеномики ФИЦ Биотехнологии РАН.
В исследовании использовался штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae под названием I-329 (херес 96-KM) из коллекции микроорганизмов виноделия «Магарач», которая в течение более 60 лет поддерживается Всероссийским научно-исследовательским институтом виноградарства и виноделия «Магарач» РАН и используется на винодельнях Ореанды (Ялта, Крым). Первая серия этого вина была запущена в производство в 1962 году.
Вино выдерживается в дубовых бочках объемом 500 литров (по 300 литров в каждой) в течение трех месяцев, после чего треть объема сливается и заменяется равным количеством крепленого вина. В результате было получено два образца вина, которые были обозначены как M6 и M11.
Вторая серия производится с 1992 года и хранится в металлических бочках объемом 16500 литров, заполненных на 60%. Каждый день 100 литров вина переливают в следующую по старшинству бочку, добавляя свежее крепленое вино в первую бочку и сливая готовое вино из последней. Для исследования были взяты образцы пленки из первой бочки (M7 (M3)) и предпоследней бочки (M9 (M4)).
Обе серии вин производились десятилетиями без искусственной замены флора. Таким образом, ученые имели возможность сравнить исходный образец с двумя вариантами-потомками, разница между которыми составляла 30 лет.
Несмотря на то, что дрожжи были подвержены длительной эволюции в условиях стресса, они накопили всего несколько мутаций. Метагеномный анализ также показал, что помимо основного вида дрожжей, в образцах присутствовали также небольшие количества других видов, таких как Pichia membranifaciens и Malassezia restricta.
Примерно 20% сообщества микроорганизмов, найденных в образце вина возрастом 60 лет, состояли из молочнокислых бактерий Oenococcus oeni и Lentilactobacillus hilgardii, тогда как в образце возрастом 30 лет их присутствие было менее 1%
«Штамм Saccharomyces cerevisiae I-329 имел тройной набор всех хромосом, помимо первой и третьей, которых у него две копии. Учитывая, что за 60 лет в используемых на винодельнях штаммах появилось всего 54 однонуклеотидных полиморфизма, это показывает высокую генетическую стабильность штамма в производственных условиях», сказал Андрей Марданов.
(Источник: ФИЦ Биотехнологии РАН. Фотография: ФИЦ Биотехнологии РАН).
