Pivovarské kvasnice Saccharomyces cerevisiae sú technologickým biokatalyzátorom, ktorý vyrába pivo z fermentovateľného substrátu alkoholovým kvasením. Po 10-15 po sebe nasledujúcich fermentáciách kvasinky v dôsledku zvyšujúcej sa kontaminácie strácajú svoju životaschopnosť a vitalitu a už nie sú vhodné na výrobu piva. Tieto kvasinky sú druhým hlavným vedľajším produktom pivovarníckeho priemyslu s dopadom na životné prostredie v dôsledku likvidácie veľkého množstva biomasy (1 hl piva vytvára 2–4 kg kvasiniek). Tento materiál je možné odoberať z fermentačných a skladovacích nádrží, skladu kvasníc a z filtračnej linky. Množstvo a kvalita zberu biomasy na konci výroby piva závisí od rýchlosti zmáčania, životaschopnosti kvasiniek, kmeňa kvasiniek, čistoty kultúry kvasiniek, zloženia mladiny, obsahu častíc v mladine, rozsahu prevzdušňovania/okysličovania mladiny a podmienok fermentácie. Nakladanie s týmto odpadom je jednou z najdôležitejších starostí pivovarov. Kvasnice obsahujú vysoký podiel vody – 85 až 90 %, čo sťažuje a predražuje manipuláciu a likvidáciu. Osvedčeným postupom je, že pivovarníci koncentrujú odpadové kvasnice (na 22–25 % sušiny) a tiež regenerujú pivo, aby sa znížili straty.
Hlavné chemické zlúčeniny kvasníc predstavujú sacharidy, bielkoviny, voľné aminokyseliny, minerálne látky, vitamíny a mastné kyseliny. Prevládajúce aminokyseliny sú leucín, lyzín, tyrozín, arginín, cysteín, histidín, izoleucín, metionín, fenylalanín, treonín, tryptofán a valín. Kvasnice sú teda vynikajúcim zdrojom vysokokvalitného proteínu, ktorý je svojou hodnotou porovnateľný so sójovým proteínom. Tiež uvádzané vysoké hodnoty obsahu kyseliny glutámovej a glutamínu zvyšujú potenciálne využitie kvasničného extraktu v potravinárskom priemysle ako „skrytej zložky“ prírodného glutamanu sodného, o ktorom je známe, že poskytuje typickú „umami“ arómu, veľmi podobnú mäsovej aróme. Vnútorná vrstva bunkovej steny kvasiniek obsahuje 8 % β‐glukánov (hmotnosť sušiny) a vonkajšiu vrstvu tvoria manoproteíny. Tieto dve triedy zlúčenín majú imunomodulačné, antimutagénne a antikarcinogénne účinky, pričom sa využívajú aj v kozmetických výrobkoch a v poslednej dobe aj v potravinách ako prírodné emulgátory. Fyzikálno-chemické vlastnosti β‐glukánov závisia od charakteristík ich primárnej štruktúry, vrátane typu väzby, stupňa rozvetvenia a molekulovej hmotnosti. β‐glukány z kvasiniek, ktoré pozostávajú z (1, 3)‐β‐spojeného hlavného reťazca s malým počtom (1, 6)‐β‐postranných reťazcov, sú v podstate známe pre svoje imunomodulačné účinky. Stimulujú reakciu kožných buniek na boj s voľnými radikálmi, čím výrazne odďiaľujú proces starnutia. Európsky úrad pre bezpečnosť potravín (EFSA) už schválil použitie Saccharomycesβ‐glukánov ako novej zložky potravín a navrhuje použitie v rozmedzí 50 až 200 mg na porciu. β‐glukány z kvasníc majú potenciálne využitie v potravinárskom priemysle ako zahusťovadlá potravín, náhrada tukov, vlákniny, látky dodávajúce viskozitu a emulgátory. Napríklad vďaka svojmu nižšiemu obsahu kalórií môže byť cenným zdrojom lacnej, ľahko dostupnej vlákniny, s nedávno overeným prebiotickým efektom, ktorý ich robí zaujímavým pre cukrársky priemysel s cieľom vyvinúť produkty s pridanou hodnotou.
Pivovarské kvasnice majú silnú antioxidačnú aktivitu, porovnateľnú s aktivitou pravého čaju, vďaka fenolovým zlúčeninám adsorbovaným zo sladu a chmeľu v procese varenia piva. Kvasnice obsahujú vysokú hladinu fenolových zlúčenín vo voľnej aj vo viazanej forme: kyselinu galovú, kyselinu protokatechovú, (±) katechín, kyselinu p-kumarovú, ferulovú a škoricovú, čo z nich robí potenciálnu funkčnú zložku. Ďalšie zlúčeniny odvodené z chmeľu zahŕňajú α - a β-kyseliny, ktoré majú silnú antimikrobiálnu aktivitu. Obsah α-kyselín sa pohybuje medzi 167 a 2074 μg/g. Keď sa pri separácii kvasiniek používa odstreďovanie, je množstvo chmeľových kyselín vyššie, čo dokazuje kvasinkovú afinitu k týmto zlúčeninám. Tuky predstavujú v kvasinkách podiel 4,4 % (na sušinu), z čoho 58 % je neutrálnych tukov. V tejto neutrálnej frakcii boli identifikované mono‐, di‐ a triacylglyceroly, skvalén, lanosterol, ergosterol, sterylestery a voľné mastné kyseliny. Hoci pivovarské kvasnice nepatria medzi takzvané lipidové kvasinky, vysoký obsah skvalénu dáva dôvod na ďalšie využitie tohto vedľajšieho produktu. Využitie kvasníc ako zdroja bielkovín pre ľudskú výživu je limitovaná vysokou úrovňou nukleových kyselín (6–15 %), čo môže spôsobiť zvýšenie hladiny kyseliny močovej v krvi a tkanivách. To obmedzuje ich používanie na status doplnku stravy ako prášky, vločky, tablety alebo v tekutej forme, bohaté na bioaktívne zlúčeniny: vitamíny, najmä vitamíny skupiny B a minerálne látky (vápnik, fosfor, draslík, horčík, meď, železo, zinok, mangán, selén a chróm). Aby sa kvasnice mohli použiť ako doplnok stravy, musia byť podrobené procesu odstránenia horkosti, ktorý možno bežne dosiahnuť premytím alkalickým vodným roztokom alebo destiláciou vodnou parou s alebo bez úpravy organickým rozpúšťadlom.
Autolyzovaný extrakt kvasníc nastáva prirodzeným pôsobením endogénnych enzýmov, keď bunky ukončia svoj rastový cyklus. Bunková stena sa naruší, pretože kvasinkové enzýmy rozkladajú bielkoviny a uvoľňujú aminokyseliny, soli a sacharidy. Rozpustné časti sa oddelia od nerozpustných zložiek centrifugáciou a niekoľkými filtračnými krokmi, vrátane ultrafiltrácie. Konečný produkt je buď skladovaný v tekutej alebo pastovej forme, alebo môže byť sušený na prášok. Hydrolyzáty kvasníc sa získavajú kyslou alebo enzymatickou (proteolytické enzýmy) hydrolýzou. Extrakty vyrábané autolýzou a hydrolýzou sa používajú ako funkčná zložka v rôznych spracovaných potravinách: mäsové výrobky, polievky, omáčky, pochutiny a vegetariánske jedlá, ale kvôli vysokému obsahu soli môžu mať obmedzené použitie. Kvasinkový extrakt je vhodný v potravinách ako zvýrazňovač chuti. Intracelulárne enzýmy nukleázy produkujú nukleotidy a nukleozidy, z ktorých 5'-guanozínmonofosfát a 5'-inozínmonofosfát pôsobia ako zosilňujúce chuť – takzvaný umami efekt. Proteázy rozkladajú proteíny na menšie polypeptidy a sírne aminokyseliny, ktoré dodávajú komumi chuť. Za tento účinok je zodpovedných niekoľko zlúčenín obsahujúcich síru, identifikovaných ako S‐alyl‐cysteínsulfoxid (alliín) a glutatión (GSH, γ‐Glu‐Cys‐Gly). Kokumi je chuť, ktorú objavili Japonci a nemá vlastnú chuť, ale zvýrazňuje intenzitu iných chutí aktiváciou vápnikových receptorov na jazyku. To je vraj dôvod, že pomaly pečené mäso alebo odležaný syr chutí lepšie.
V pivovarníctve máme ešte jeden odpad, použitý chmeľ. Len 15 % chmeľových zložiek sa využije do piva, zatiaľ čo 85 % sa stane použitým chmeľovým materiálom. Časť chmeľových zložiek skončí v potrubí, najmä ak sa v procese varenia používajú práškové chmeľové pelety alebo extrakty. V porovnaní s mlátom nie je priame použitie chmeľu ako doplnku krmiva žiaduce z dôvodu prítomnosti 2-metyl-3-butén-2-olu, ktorý je produktom rozkladu horkej kyseliny a má hypnoticko-sedatívne vlastnosti. Tradične sa použitý chmeľ používa ako hnojivo a ozdravovač pôdy kvôli vysokému obsahu dusíka alebo sa mieša s mlátom a využíva na kŕmenie zvierat. Existuje však niekoľko zlúčenín, ktoré je možné získať z použitého chmeľu, ako sú príchute, sacharidy a organické kyseliny, ktoré možno získať po oxidácii alebo hydrolýzou tohto materiálu. Spomedzi týchto zlúčenín majú antibakteriálny potenciál najmä chmeľové kyseliny, ktoré sú bezpečnou alternatívou kontroly baktérií pri etanolových fermentáciách a sú schopné účinne nahradiť antibiotiká pri výrobe etanolu.*
Ing. Eva Ivanišová, PhD.
Ústav potravinárstva a Potravinový inkubátor SPU v Nitre s.r.o.
