ABC wina Wino i nauka

Drożdże 3. Kwestia terroir

06-02-2012

Należąca do Kumeu River winnica Mates, z której Matt Goddard pobrał część próbek | fot. Kumeu River

Czy drożdże są elementem terroir? Okazuje się że tak – przynajmniej w Nowej Zelandii. A odpowiedzieć na to pytanie można wykorzystując najnowsze osiągnięcia genetyki, w tym technikę markerów genetycznych, stosowaną na przykład w kryminalistyce.

W pierwszej części tego cyklu wspomniałem, że najważniejszym dla wina gatunkiem drożdży są Saccharomyces cerevisiae (dalej w skrócie S. cerevisiae), gdyż to one jako najbardziej odporne na alkohol niemal zawsze doprowadzają fermentację do końca. Z nielicznymi wyjątkami wszystkie dostępne w handlu drożdże selekcjonowane należą właśnie do tego gatunku. Ponieważ stanowią zdecydowaną mniejszość drożdży występujących w naturze, za to są powszechnie stosowane nie tylko w winiarstwie, ale i (jak sama nazwa wskazuje) przy produkcji piwa, a także w piekarnictwie, wielu badaczy skłaniało się ku poglądowi, że jest to gatunek całkowicie udomowiony i jeśli występuje w naturze, to właściwie tylko jako ponownie zdziczały „uciekinier”, rodzaj drożdżowego psa dingo.

Selekcja pozytywna

Warto tu przedstawić (bardzo uproszczony) mechanizm selekcji, który hipotetycznie doprowadził do powstania S. cerevisiae. Pierwsze prowadzone przez ludzi fermentacje (czy to piwowarskie, czy winiarskie) były całkowicie samoistne, brała w nich udział mieszanka różnych gatunków drożdży występujących w środowisku. Wraz ze wzrostem zawartości alkoholu w fermentującej cieczy stopniowo zmieniał się procentowy udział różnych gatunków drożdży w mieszance, gdyż ginęły te najmniej odporne. Drożdże najbardziej odporne żyły do końca i później żywe wracały do środowiska (choćby jako składnik nawozu, do produkcji którego wykorzystywano kompostowane pozostałości po fermentacji, jak skórki, szypułki itp.). W ten sposób przybywało w winnicy drożdży skuteczniejszych, kolejne fermentacje przebiegały coraz lepiej, co skutkowało z kolei kolejnym zwiększeniem obecności „dobrych” drożdży w środowisku. Proces ten trwał przez tysiące lat i w końcu doprowadził do powstania gatunku S. cerevisiae w jego dzisiejszej postaci. Teoria wygląda pięknie, ale czy na pewno tak było?

S. cerevisiae nie jest gatunkiem jednorodnym genetycznie, dzieli się na wiele różnych szczepów i dopóki mobilność ludzi, a w szczególności winiarzy, była niewielka, w różnych regionach ewolucja S. cerevisiae mogła przebiegać nieco inaczej, doprowadzając do zróżnicowania genetycznego populacji drożdży żyjących w różnych siedliskach. Jedne drożdże fermentowały cabernety i merloty w Bordeaux, nieco inne zaś pracowały z pinotem i chardonnay w Burgundii. Wtedy nasze drożdże niewątpliwie mogły stać się istotnym elementem lokalnego terroir.

Przesyłka w beczce

Matt Goddard podczas World Sauvignon Congress w roku 2008 | fot. World Sauvignon Congress

Dziś sprawa jest oczywiście dużo bardziej skomplikowana. Drożdże wyselekcjonowane z najlepszych winnic (a właściwie fermentujących moszczy) z – dajmy na to – Burgundii są stosowane do inicjowania fermentacji pinotów na całym świecie i nawet jeśli nie trafiają potem wraz z nawozem do winnicy, to i tak przedostają się do środowiska: czy to roznoszone na butach enologa, czy też wydmuchiwane przez systemy wentylacyjne – w latach 1990. w Kalifornii wykazano dużą skuteczność tej ostatniej metody rozprzestrzeniania selekcjonowanych drożdży na całkiem sporą odległość od winiarni. W opublikowanej kilka miesięcy temu ważnej pracy zespołu nowozelandzkich naukowców z Uniwersytetu w Auckland kierowanego przez Matta Goddarda wykazano, że takie uwolnione z winiarni drożdże są dalej bardzo sprawnie roznoszone przez pszczoły. Widać więc, że istnieje mechanizm mogący z jednej strony rozpowszechniać w środowisku nowy szczep drożdży, z drugiej zaś homogenizować skład populacji drożdży żyjących w niezbyt od siebie odległych winnicach. Jeśli więc drożdże mają być czynnikiem różnicującym terroir, to tylko na stosunkowo dużą skalę.

Oczywiście pszczoły rzadko podróżują na dalsze odległości, w tej samej pracy zespół Goddarda pokazuje jednak, że nie trzeba ani pszczół, ani nawet świadomego sprowadzania wyselekcjonowanych drożdży, wystarczy sprowadzić beczki, i to niekoniecznie używane! Już kilka lat temu zarówno w Europie, jak i w Ameryce północnej znaleziono S. cerevisiae na dziko rosnących dębach. Tym razem Goddard zbadał nową, nieużywaną jeszcze beczkę sprowadzoną do Nowej Zelandii z Burgundii i znalazł na niej aż 40 różnych genotypów S. cerevisiae.

W poszukiwaniu terroir

Dwa opisane (a to na pewno nie jedyne) mechanizmy propagacji szczepów drożdży w środowisku nie są jednak najważniejszymi wynikami badań zespołu Goddarda. Główna część tej pracy jest poświęcona porównaniu kilku populacji drożdży. Jedna z nich to wspomniana już populacja zamieszkująca nową baryłkę z Burgundii, dwie kolejne to drożdże wyizolowane z dwóch kadzi z fermentującym samoistnie moszczem, pochodzącym z dwóch różnych winnic położonych w okolicy Auckland, kilkadziesiąt kilometrów od siebie. Następną była populacja wyizolowana z gleby, kory i kwiatów trzeciej winnicy; kolejną wyizolowano z ula stojącego w pasiece blisko Auckland, a ostatnia byłą mieszanką 34 najpopularniejszych szczepów komercyjnych. Co się okazało?

Otóż po badaniu grupy markerów genetycznych i skomplikowanej analizie statystycznej uzyskanych wyników stwierdzono, że żaden z 172 szczepów S. cerevisiae odnalezionych w fermentujących kadziach, glebie, korze i kwiatach nie był blisko spokrewniony z żadnym z badanych szczepów komercyjnych. Populacje drożdży pochodzące z różnych winnic też w istotny sposób różniły się między sobą. Podobieństwa wystąpiły jedynie między drożdżami pochodzącymi z jednej z fermentujących kadzi a dominującym szczepem drożdży znalezionym w nowej baryłce. Matt Goddard wynik interpretuje jednoznacznie: Nowa Zelandia ma własne, niespotykane w innych częściach świata szczepy S. cerevisiae. Co więcej, populacje drożdży wyodrębnione z różnych winnic w istotny sposób różnią się. Drożdże są więc istotnym elementem nowozelandzkich siedlisk. Jest to niewątpliwie mocny argument dla zwolenników spontanicznych fermentacji i to paradoksalnie przede wszystkim w Nowym Świecie, zwłaszcza w tych jego częściach, gdzie winiarstwo jest wciąż stosunkowo młode (w Nowej Zelandii ma niewiele więcej niż 100 lat), a różne lokalne oraz importowane populacje drożdży nie zdążyły się jeszcze wymieszać.

Kolejny wniosek, jaki ze swych badań wysuwają Goddard i jego współpracownicy, dotyczy samego pochodzenia S. cerevisiae – w szczególności modelu powstania i ewolucji tego gatunku drożdży, jaki przedstawiłem na początku artykułu. Zdaniem Goddarda cała ta teoria musi odejść do lamusa: drożdże winiarskie istniały dużo wcześniej niż samo winiarstwo (i piwowarstwo) się pojawiło, a ludzie szczęśliwie i całkiem nieświadomie wykorzystali uboczny efekt przystosowania S. cerevisiae do nisz środowiska, w których zawartość fermentowalnych cukrów jest szczególnie wysoka.

Matt Goddard jest dziś jednym z najważniejszych badaczy zarówno różnych gatunków i szczepów drożdży, jak i samej fermentacji. W następnej części naszego cyklu artykułów przedstawię inne jego badania, dotyczące tym razem prób okiełznania dzikiej fermentacji, by z jednej strony uzyskać bezpieczeństwo, jakie daje fermentacja z wykorzystaniem drożdży selekcjonowanych, a z drugiej bogactwo i złożoność wina, jakie dziś może zrodzić jedynie fermentacja spontaniczna.

Literatura
Matthew Goddard i in., „Environmental Microbiology” 12 (2010) nr 1, s. 63–73.

[Przyp. autora: Pod koniec roku 2011 ukazał się kolejny artykuł zespołu kierowanego przez Goddarda, w którym wykazuje on istotne różnice genetyczne w populacjach dzikich drożdży zamieszkujących trzy różne regiony winiarskie Nowej Zelandii. Do tego tematu na pewno powrócimy.]

Drożdże, drożdże, cz. 1
Drożdże cz. 2: chemia w kadzi i w kieliszku

Artykuł ukazał się w numerze 46 (4/2010)