Sběrem kvasinek přímo na vinici, jejich konzervací a následným použitím při kvašení vína se zabývá Lukáš Dvořák se svým týmem z Oddělení technologie životního prostředí CXI TUL. Jejich jedinečné řešení kombinuje nejnovější poznatky z nanomateriálového inženýrství s tradičními vinařskými postupy. Abychom si mohli nalít „čistého vína“ a mohli si plně vychutnat jeho autentický terroir charakter.
Kdy jste se poprvé potkal s vínem? Jak vznikl nápad na tento projekt?
S vínem jsem se samozřejmě prvně potkal, respektive ho ochutnal, den po svých 18. narozeninách 🙂 Nápad na náš projekt s pracovním názvem „Na víno“ vznikl v úzké spolupráci se společností EPS biotechnology, s.r.o., se kterou dlouhodobě spolupracujeme i na jiných vědeckovýzkumných (VaV) projektech. A protože se EPS biotechnology, s.r.o. v posledních letech silně orientuje na výzkum pokročilých biotechnologií včetně vinařství a pivovarnictví, „Na víno“ je první projekt, který kombinuje nejnovější poznatky z nanomateriálového inženýrství s tradičními vinařskými postupy[LD1] [L2] . Zkoušíme oba obory posunout a inovovat o doposud nepoznaný směr, proto chceme vyvinout dvě technologická řešení pro moderní vinařskou produkci. Konkrétně se jedná o nosiče vhodné pro sběr kvasinek přímo na vinicích a dále pro jejich konzervaci a následné použití při rozkvášení vinného moštu a kvašení vína.
Na čem je založená manipulace s vinařskými kvasinkami?
Naši práci primárně zaměřujeme na kvasinky přirozeně se vyskytující na vinicích. Ty jsou mnohdy poněkud citlivější než jejich „průmyslově“ kultivované příbuzné, snažíme se jim proto „dopřát“ prostřednictvím nanovlákenných nosičů co nejvhodnější prostředí, tzn. že kromě nanovláken jsou do struktury nosiče zabudovány specifické látky, které kvasinky preferují, čímž posilujeme kolonizační účinek vyvíjených nosičů. Do vlastností kvasinek samotných nijak nezasahujeme, naopak se je snažíme v maximální možné míře zachovat. Díky tomu, že je takto „nasbíráme“ přímo z dané vinice a pro danou odrůdu, je s jejich pomocí možné získat specifická a jedinečná vína, ve kterých se odráží vliv vinice a vliv odrůdy i „terroir“, než pokud by byly použity „průmyslově“ kultivované kvasinky.
Jak se vytvářejí nosiče biomasy?
V první řadě je třeba si říci, jaké mikroorganismy tvořící biofilm chceme podporovat v jejich růstu, v jakém prostředí a za jakým účelem je chceme na nosičích mít. Poté přistoupíme k výběru vhodného materiálu (důležitá je především struktura povrchu), jeho tvaru a celkové architektuře nosiče. Různé typy mikroorganismů se vyznačují úzkou vazbou na určitý typ prostředí, což při vývoji nosiče biomasy zohledníme především při samotném testování nosičů. Právě testování nosičů v definovaném prostředí a sledování růstu biofilmu pomocí moderních metod jako jsou molekulární genetika a respirometrie nám řekne, zda jsme zvolili parametry nosiče správně. Pokud se nosič mikroorganismům z nějakého důvodu „nelíbí“, musíme jej modifikovat, popřípadě přistoupíme k volbě jiných materiálů, upravíme jeho prostorovou strukturu, přidáme vhodná aditiva a podobně.
Jaká dvě řešení pro vinaře vyvíjíte?
Pro vinařství vyvíjíme 2 typy nanovlákenných nosičů kvasinek, které budou sloužit pro zefektivnění dvou odlišných procesů. První (tzv. prospekční nosič) bude sloužit pro zachytávání, chcete-li sběr, vinařských kvasinek nacházejících se přímo v prostředí dané vinice. To se jeví jako velmi perspektivní, s vysokým aplikačním potenciálem, protože velký důraz se dává tzv. „terroir“ vína. Aditiva a vysoká afinita materiálu a kvasinek zaručí velmi efektivní a optimální sběr pouze požadovaných mikroorganismů přímo v reálném prostředí vinic, které bude možné následně přenést do sklípku, respektive použít pro rozkvášení vinného moštu a produkci vína.
Druhý typ nosiče (tzv. konzervační/inokulační) poslouží vinařům pro šetrné uchování vinařských kvasinek a jejich následné použití pro inokulační procesy, tedy opět pro rozkvášení a kvašení vinného moštu. Podmínkou je, aby zvolený materiál nosiče a jeho modifikace poskytovaly vinařským kvasinkám velmi přívětivé prostředí, tzn. aby byl udržovaný jejich dobrý fyziologický stav po celou dobu konzervace, a zároveň musí splňovat nároky na snadnou manipulaci. Samozřejmě použité materiály nesmí v žádném případě ovlivňovat charakter vína, zejména jeho organoleptické vlastnosti, tedy buket, aroma a barvu.
V čem budou tato řešení jiná než dosavadní technologie? Co umožní „nového“?
Námi vyvíjený typ nanovlákenných nosičů biomasy pro vinařské účely se dosud nikde ve světě nepoužívá, jedná se o zcela nové a unikátní řešení. Nanovlákenné nosiče díky svým specifickým vlastnostem poslouží pro zefektivnění práce s vinařskými kvasinkami. To může mít pozitivní dopad nejen na efektivitu vinařských procesů, ale také na kvalitu samotného vína, podtržení jeho charakteru a specifického buketu, který je charakteristický pro danou odrůdu, danou oblast a daný proces výroby vína. To se však přesně ukáže až po sériích testů, které nám lépe objasní výsledky našeho snažení… Jak se říká: ve víně je pravda!
S kým na vývoji spolupracujete?
Na vývoji velmi intenzivně spolupracujeme s partnerskou společností EPS biotechnology, s.r.o., která má na starosti „vinařskou“ část včetně testování organoleptických vlastností vína. To je také velmi důležité, jelikož použité (nano)materiály nesmí v žádném případě ovlivňovat charakter vína. Nezbytnou součástí projektu jsou také řízené degustace. Profesionální hodnotitelé mají za úkol zjistit, zdali nedošlo k ovlivnění charakteru vína právě použitím vyvíjených (nano)materiálů. Do vývoje nanovlákenných nosičů je také formou subdodávek zapojena společnost Nanopharma, která nám pomáhá s inkorporací vybraných aditiv do nanovlákenné struktury, abychom co nejvíce podpořili vlastnosti povrchu nosičů, které vinařským kvasinkám vyhovují a které přímo vyžadují. Jedná se o velmi komplexní spolupráci odborníků z několika oborů.
Jak náročný je tento vývoj? Může vás takový výzkum opít?
Vývoj nanovlákenných nosičů je pro nás velmi zajímavý a leckdy také zapeklitý. Až nyní se naplno ukazuje, jaké výzvě ve skutečnosti čelíme. Objevují se nové souvislosti, na které jsme při plánování a přípravě projektu ani nepomysleli, ale tak už to u kvalitně řešených projektů bývá. Samozřejmě o to víc nás tento projekt baví, navíc spolupráce se všemi partnery je naprosto profesionální. Možná je to dáno také tím, že výsledek začínáme mít na dosah, navíc jasně představitelný a uchopitelný a v tomto konkrétním případě i ochutnatelný, což beze sporu motivaci významně zvyšuje 🙂 A jestli nás může takový výzkum opít? Samozřejmě, že ano… pokud se vývoj posouvá správným směrem, tak nás opíjí poznáním a radostí z dobře odvedené práce a snad nás brzy odmění i finálním produktem 🙂
Snímek z elektronového mikroskopu ilustrující strukturu povrchu nanovlákenného nosiče vyrobeného z polyvinylbutyralu prostřednictvím AC elektrospinningu (zvlákňování ve střídavém elektrickém poli). 
Měření kontaktního úhlu povrchu nanovlákenného nosiče. Je to jeden ze základních parametrů, který ukazuje potenciální afinitu kvasinek k vyvíjenému nanovlákennému nosiči. Testovaný povrch je hydrofobní. 
Struktura povrchu nanovlákenného nosiče pořízená konfokálním mikroskopem. 
Fluorescenční mikroskop zachytil časovou sekvenci v rozsahu 0 – 3 – 20 hodin, ve které kvasinky kolonizují povrch nanovlákenného nosiče. Na snímku je patrné, jak se jednotlivé adherované buňky rozrůstají nejdříve do klastrů, a až poté vytvářejí souvislou vrstvu. 
Optimalizace složení živinové složky jako aditiv použitých do nanomateriálů při výrobě nosičů. Plocha znázorňuje růstovou odezvu kvasinek na různé koncentrace jednotlivých aditiv. Červeným bodem je zvýrazněno maximum růstu, které odpovídá optimálnímu složení živinové složky. 
S týmovým kolegou Karlem Havlíčkem.
24. června 2021