Projekti / Programi
Geni, ki pogojujejo aromatiko vina
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 4.06.04 |
Biotehnika |
Biotehnologija |
Mikrobna biotehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T490 |
Tehnološke vede |
Biotehnologija |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.09 |
Tehniške in tehnološke vede |
Industrijska biotehnologija |
Ne-konvencionalne kvasovke, fermentacija vina, kvar, z aromo povezani kvasni geni, genomika, orodje RNAi, transkriptomika, metabolomika, aromatske spojine
Raziskovalci (17)
Organizacije (2)
Povzetek
Spojine, odgovorne za vidne karakteristike vina, aromo, strukturo in teksturo izvirajo iz vsaj treh večjih virov: gozdja, mikrobov in lesenih sodov. Grozdje kot osnovna surovina daje vinu primarno strukturo in sortne značilnosti. Kvasovke fermentirajo sladkorje v grozdnem moštu v etanol in dajejo vrsto senzorično pomembnih metabolitov, kar skupaj daje vinu njegov vinski značaj. Profil arome (oz. vonja in okusa) pri vinu določa skoraj neskončno število različnih kombinacij. Iz določenega grozdja lahko z izbiro različnih tehnoloških postopkov pridelamo vino z značilnim aromatičnim profilom. Izbira kvasovk za fermentacijo je lahko zelo močno orodje pri doseganju zaželenih senzoričnih rezultatov, vendar je njihov potencial še vedno preslabo poznan in razvit.
Kvasovke so med glavnimi mikroorganizmi pri proizvodnji hrane in se že tisočletja uporabljajo za proizvodnjo vina, piva in peko kruha. V zadnjih desetletjih je bilo v laboratoriju raziskanih le malo vrst kvasovk in samo nekatere so bile uporabljene v različnih kontroliranih biotehnoloških procesih. Biodiverziteta kvasovk tako predstavlja zelo velik, še neizkoriščen rezervoar za potencialne inovacije v živilskem sektorju, na primer v obliki novih izolatov, ki bi razvili karakteristične aromatične profile.
V tem projektu želimo preučevati gene pri kvasovkah, ki so odgovorni za specifične znane arome pri vinu kot tudi raziskati nove potencialne aromatične snovi in razviti/izbrati seve kvasovk z različnimi aromatičnimi profili. Vpeljali bomo raziskave na področju molekularne biologije, genetike, genomike, transkriptomike in metabolomike na z vinom povezanimi kvasovkami v Vipavski dolini (in drugod po Sloveniji), ki postaja prepoznavna po svojih visoko kakovostnih vinih in edinstvenih vinskih stilih. S tem bomo prvi, ki bomo prestopili v novo obdobje pridelovanja vin, pri katerem se bo lahko vnaprej oblikovalo ponovljive kompleksne aromatične profile.
Naraščajoči trend uporabe čistih starterjev v živilski industriji je močno zmanjšal diverziteto med trenutno uporabljenimi vrstami/sevi kvasovk. Ta trend bomo spremenili z uvajanjem novih vrst in izbranih sevov, kot tudi mešanimi kulturami. Osredotočili se bomo na dve večji skupini kvasovk: Saccharomyces/Kluyveromyces in Brettanomyces/Dekkera, ki sta znani po svoji vpletenosti v procese pridelave vin. Izvedli bomo naslednje poskuse: (i) bioinformatske analize za prisotnost genov, ki prispevajo k nekaterim aromatičnim spojinam; (ii) razvoj novih orodij za zvišanje/znižanje izražanja domnevnih genov pri ne-konvencionalnih kvasovkah; (iii) najti gene, ki so odgovorni za določene aromatične profile in razviti mutantne seve; (iv) fermentacije v definiranem gojišču z različnimi sevi, sledile bodo še analize transkriptoma in kemijske analize; (v) fermentacije pravega mošta inokulacijami posameznih kvasovk in ko-inokulacij, sledenje razvoju mikro-flore in analiza aromatičnih spojin; (vi) kot bodoči cilj projekta bo sledilo uvajanje novih sevov z navdušujočimi aromatičnimi profili lokalnim vinarjem.
Največji del tega projekta bo potekal na UNG, nekateri specializirani poskusi in začetna uvajanja bodo potekala drugje, npr. bioinformatika in genomika na Univerzi v Lundu (Švedska) in metabolomika na inštitutu Fondazione Edmund Mach (FEM) v San Michelah (Italija). Pridobljeni podatki bodo osnova za sekveniranje novih petih kvasnih genomov, ki se bo izvedel v sklopu sodelovanja med sodelujočo skupino v Lundu in skupinama Kena Wolfe-ja (Trinity College, Dublin) in Zhenglong Gu-ja (Cornell, ZDA). Ti podatki bodo nudili močno orodje za naš raziskovalni ARRS projekt. Naš cilj je vzpostaviti tesno sodelovanje z lokalnimi vinarji. Naš projekt bo prispeval k pridobitvi novega znanja o ne-konvencionalnih kvasovkah in aromah ter privedel do novih izolatov, potencialnih za komercializacijo in uporabo v živilski industriji.
Pomen za razvoj znanosti
Pivska kvasovka S. cerevisiae je najbolj raziskan evkariontski organizem, ki je služil tudi kot osrednji organizem za razvoj orodij genskega inženiringa in pristopov v genomiki in post-genomiki. Ta orodja danes uporabljamo kot platformo za razvoj podobnih orodij za študij drugh evkariontskih mikroorganizmov ter celo sesalcev in ljudi. Večina ljudi kvasovke enači s S. cerevisiae, vendar obstaja še zelo veliko drugih vrst kvasovk, od katerih jih samo do danes poznamo več kot 1500, ki predstavljajo pomembno skupino organizmov v naravi. Nekatere izmed njih so imele pomembno vlogo že v tradicionalni predelavi hrane, vendar pogosto kot mešane kulture v spontanih fermentacijah, o katerih še vedno zelo malo vemo in jih je zato zelo težko kontrolirati. Naš projekt je obogatil obstoječe znanje o kvasovkah, prav tako pa je pomemben pri razvoju platforme za nadaljnja preučevanja kvasovk in za razvoj splošnih principov in orodij, namenjenih preučevanju katerega koli drugega živega organizma, še posebej na področju tvorbe aromatskih spojin. Ta projekt se je osredotočal na manj raziskane kvasovke, kar prispeva dragocene podatke za boljše razumevanje akademske ravni biotske raznovrstnosti, genomike, genetike in fiziologije kvasovk kot tudi njihove evolucije. Razvili smo nova raziskovalna orodja, kot npr. RNAi za preučevanje razmerja med genom in njegovim fenotipom, kar bo na voljo tudi širši svetovni skupnosti. Prispevali smo tudi k razumevanju molekularnega ozadja za tvorbo aromatskih spojin. Novo znanje bo odprlo nove potenciale za razvoj živilskih izdelkov in za izboljšanje sodobnih biotehnoloških procesov. Pridobili smo znanje o uporabi nekonvencionalnih vrst kvasovk in hkrati vpeljali novosti z možnostmi industrijske komercializacije, oboje pa bo predstavljalo zelo pomemben korak pri krepitvi položaja tovrstnega raziskavnega dela in njegove aplikativnosti. Projekt bo nenazadnje povzročil tudi povečanje zagona evropskega prostora za raziskave vina in inovacije s tega področja in sicer preko sinergije med javnimi temeljnimi in aplikativnimi raziskovalnimi laboratoriji ter zasebnimi industrijskimi partnerji, kar bo vodilo v razvoj bolj konkurenčnega in dinamičnega, z znanjem podkrepljenega strokovnega področja.
Pomen za razvoj Slovenije
Vzpostavili smo mednarodno sodelovanje štirih raziskovalnih organizacij z združitvijo multidisciplinarnega znanja sodelujočih znanstvenikov kot tudi strokovnjakov s praktičnim znanjem in izkušnjami. Partnerji smo vzpostavili dolgoročno sodelovanje za izmenjavo strokovnega znanja, materiala / opreme in različnega “know-how-a” na področju raziskav izbranih nekonvencionalnih kvasovk, njihovih posebnih karakteristikah in osnovah vpletenih molekularnih mehanizmov, o pogojih za kultiviranje in analitiko, orodjih za rekombinantne genske spremembe, genomskih in proteomskih analizah ter pri razvoju fermentacijskih poskusov v laboratorijskem, pilotskem in industrijskem merilu. Prof. Jure Piškur je svoje bogato znanje in izkušnje prinesel nazaj v Slovenijo in ga delil s slovenskimi znanstveniki. Bil je zelo priznan raziskovalec na področju genetike kvasovk in področju strukture in funkcije encimov (z več kot 100 znanstvenih člankov, dvema knjigama in štirimi patenti). Imel je tudi izkušnje z uvedbo in upravljanjem spin-off podjetja in je bil član večih upravnih odborov biotehnoloških podjetij ter akademskih inštitucij. Dr. Urška Vrhovšek je še ena izmed zelo uspešnih slovenskih raziskovalk (več kot 50 znanstvenih člankov), ki živi in dela v Italiji. Njeno prednostno raziskovalno področje je kakovost živil, zlasti grozdja, sadja in vina. Trenutno vodi metabolomično platformo na FEM, ki je ključna tehnologija, potrebna za izvajanje konkurenčnih raziskav na področju funkcionalne genomike in nutrigenomik. Vzpostavitev sodelovanja, preko katerega je svoje izkušnje delila in izmenjevala s slovenskimi strokovnjaki na področju enologije, je bilo prav tako zelo dobrodošlo in koristno. Rezultati projekta ponujajo novitete v Vipavsko dolino in druge slovenske vinorodne pokrajine, kar lahko v prihodnosti daje slovenskim vinarjem veliko prednost, boljšo prepoznavnost in večjo konkurenčnost na svetovnem vinskem trgu. Zelo pomemben posredni učinek projekta za družbo, je tudi razvoj vrhunskih strokovnjakov področja, ki bodo sposobni prenašati svoje znanje v znanstvene in strokovne kroge z objavami in ki bodo uvajali nova znanja tudi v druge industrijske panoge, jih vključevali neposredno v pedagoški proces.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2011,
2012,
2013,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
