Δείτε με ποιό τρόπο δημιουργείται το σκόμπι (SCOBY) στο ποτό Κομπούτσα (Kombucha) –
Τί είναι το σκόμπι (SCOBY) στο ποτό Κομπούτσα (Kombucha)
Κατά την παρασκευή του ποτού κομπούτσα, μια πολύπλοκη μικροβιακή κοινότητα αναπτύσσεται.
Βακτήρια και ζυμομύκητες συνυπάρχουν συμβιώνουν και αλληλεπιδρούν, διαμορφώνοντας μια διαρκώς εξελισσόμενη ισορροπία.
Κατά την παρασκευή της κομπούτσας, το σύστημα μπορεί να θεωρηθεί ότι αποτελείται από δύο διακριτές φάσεις. Η πρώτη φάση είναι η υγρή, η οποία αποτελείται από το ζυμούμενο ρόφημα. Η δεύτερη φάση είναι το βιοφίλμ που σχηματίζεται και επιπλέει στην επιφάνεια του υγρού. Το βιοφίλμ αυτό ονομάζεται SCOBY (Symbiotic Culture of Bacteria and Yeasts).
Αυτή η συμβίωση δημιουργεί σταδιακά στην δημιουργία μιάς πολυσύνθετης βιολογικής δομής, γνωστή ως SCOBY (Symbiotic Culture ή Community Of Bacteria and Yeasts).
Το σκόμπι (SCOBY) αναπτύσσεται στην επιφάνεια του ποτού ως ένα χαρακτηριστικό βιοφίλμ.
Η μικροχλωρίδα του σκόμπι αποτελείται κυρίως από βακτήρια του οξικού οξέος (Acetic Acid Bacteria, AAB) και ζυμομύκητες.
Το σκόμπι (SCOBY) είναι ένα τρισδιάστατο πλέγμα βακτηριακής κυτταρίνης, μέσα στο οποίο ενσωματώνονται και αναπτύσσονται ζυμομύκητες, βακτήρια του οξικού οξέος και άλλοι μικροοργανισμοί, σχηματίζοντας μια συμβιωτική μικροβιακή κοινότητα.
Σε ορισμένες περιπτώσεις συμμετέχει και μικρός πληθυσμός οξυγαλακτικών βακτηρίων (Lactic Acid Bacteria, LAB), ο οποίος εμπλουτίζει περαιτέρω τη μικροβιακή κοινότητα.
Η σακχαρόζη (sucrose) είναι ένας δισακχαρίτης. Δείτε με ποιό τρόπο δύναται να μεταβολισθεί η σακχαρόζη από τους μικροοργανισμούς της κομπούτσας. Lactic acid bacteria: οξυγαλακτικα βακτήρια, yeasts: ζυμομύκητες, Acetic acid Bacteria: Βακτήρια του οξικού οξέος. Η συνύπαρξη και η μεταβολική αλληλεπίδραση των μικροοργανισμών αυτών καθιστούν τη ζύμωση της κομπούτσας μια σύνθετη βιολογική διεργασία, στην οποία εξελίσσονται ταυτόχρονα αλκοολική ζύμωση, ζύμωση οξικού οξέος και, σε μικρότερο βαθμό, οξυγαλακτική ζύμωση.
Ζυμώσεις των σακχάρων στο ποτό Κομπούτσα (Kombucha)
Η παρασκευή της κομπούτσας προϋποθέτει την παρουσία ζυμώσιμων σακχάρων στο μέσο ανάπτυξης των μικροοργανισμών.
Σχηματική απεικόνιση ενός ζυμομύκητα. Η γλυκόζη εισέρχεται απευθείας στο κύτταρο μέσω ειδικών μεταφορέων και φωσφορυλιώνεται σε γλυκόζη-6-φωσφορική, η οποία εισέρχεται στη γλυκόλυση. Ως δισακχαρίτης γλυκόζης και φρουκτόζης, η σουκρόζη διασπάται εξωκυτταρικά από την ινβερτάση (β-φρουκτοφουρανοσιδάση) σε γλυκόζη και φρουκτόζη, οι οποίες στη συνέχεια μεταφέρονται στο κύτταρο. Η μαλτόζη, αντίθετα, εισέρχεται ανέπαφη μέσω ειδικών μεταφορέων και υδρολύεται στο κυτταρόπλασμα από τη μαλτάση σε δύο μόρια γλυκόζης. Η μαλτοτριόζη μεταφέρεται επίσης στο κύτταρο μέσω ειδικών μεταφορέων και διασπάται από α-γλυκοσιδάσες. Ωστόσο, η ικανότητα ζύμωσής της μαλτοτριόζης διαφέρει σημαντικά μεταξύ των Στελεχών των ζυμομυκήτων.
Τα σάκχαρα αυτά παρέχουν την απαραίτητη πηγή άνθρακα και ενέργειας για την ανάπτυξη και τη μεταβολική τους δραστηριότητα.
Ως υπόστρωμα χρησιμοποιούνται κυρίως η σακχαρόζη, η γλυκόζη και η φρουκτόζη, ενώ μπορούν να αξιοποιηθούν και άλλα ζυμώσιμα σάκχαρα, όπως η μαλτόζη.
Κατά τα αρχικά στάδια της ζύμωσης, η σακχαρόζη υδρολύεται στους μονοσακχαρίτες γλυκόζη και φρουκτόζη.
Η γλυκόζη μεταφέρεται στους μικροοργανισμούς της kombucha και φωσφορυλιώνεται προς γλυκόζη-6-φωσφορική είτε από τη γλυκοκινάση ή την εξοκινάση, με κατανάλωση ATP, είτε, σε ορισμένα βακτήρια, μέσω του συστήματος μεταφοράς φωσφοτρανσφεράσης (PTS), χωρίς κατανάλωση ATP. Στα βακτήρια οξικού οξέος, ιδιαίτερα του Γένους Komagataeibacter, μέρος της γλυκόζης-6-φωσφορικής μετατρέπεται σε UDP-γλυκόζη και χρησιμοποιείται από τη συνθετάση της κυτταρίνης για τη σύνθεση της βακτηριακής κυτταρίνης, η οποία αποτελεί το δομικό υπόστρωμα του SCOBY. Το υπόλοιπο της γλυκόζης-6-φωσφορικής, καθώς και η γλυκόζη-6-φωσφορική των υπόλοιπων μικροοργανισμών της kombucha, εισέρχεται στη γλυκόλυση, οδηγώντας στην παραγωγή πυροσταφυλικού, ATP και NADH. Το πυροσταφυλικό είτε ζυμώνεται από τις ζύμες προς αιθανόλη και CO₂ είτε, παρουσία οξυγόνου, μετατρέπεται σε ακετυλο-CoA και εισέρχεται στον κύκλο του Krebs, ενώ η αιθανόλη που παράγεται οξειδώνεται από τα βακτήρια οξικού οξέος προς οξικό οξύ.
Αρχικά τα σάκχαρα ακολουθούν την μεταβολική οδό της Γλυκόλυσης
Η γλυκόζη προσλαμβάνεται από τα βακτηριακά κύτταρα και εισέρχεται στις κύριες μεταβολικές οδούς, κυρίως στη γλυκόλυση και στην οδό των φωσφορικών πεντοζών.
Το χρώμα του SCOBY καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από το χρώμα του τσαγιού που χρησιμοποιείται για την παρασκευή της κομπούτσας. Ένα σκουρόχρωμο τσάι, όπως το μαύρο, οδηγεί συνήθως στον σχηματισμό υμενίου με καφέ ή μπεζ αποχρώσεις. Από την άλλη μεριά ένα ανοιχτόχρωμο τσάι, όπως το πράσινο ή το λευκό, παράγει πιο ανοιχτόχρωμο SCOBY. Ο χρωματισμός οφείλεται κυρίως στην προσρόφηση των φυσικών χρωστικών του τσαγιού από την βακτηριακή κυτταρίνη και δεν αποτελεί ένδειξη αλλοίωσης ή μειωμένης ποιότητας.
Μέσω των μεταβολικών αυτών διεργασιών μετατρέπεται σε Γλυκόζη-1-φωσφορική, η οποία αποτελεί βασικό ενδιάμεσο μεταβολίτη για τη βιοσύνθεση της κυτταρίνης και άλλες κυτταρικές λειτουργίες.
Εμφάνιση μικροϊνιδίων βακτηριακής κυτταρίνης στο ποτό Κομπούτσα (Kombucha)
Η ουριδινοδιφωσφορική γλυκόζη (uridine diphosphoglucose, UDP-glucose) είναι ένας ενεργοποιημένος μεταβολίτης της γλυκόζης και αποτελεί τον άμεσο πρόδρομο για τη βιοσύνθεση της κυτταρίνης. Η ουριδινοδιφωσφορική γλυκόζη λειτουργεί λοιπόν ως ΄΄δομική μονάδα΄΄ για τη σύνθεση πολυσακχαριτών, συμπεριλαμβανομένης της κυτταρίνης.
Στην συνέχεια, η Γλυκόζη-1-φωσφορική μετατρέπεται σε ουριδινοδιφωσφορική γλυκόζη με την βοήθεια του ενζύμου πυροφωσφοριλάση της ουριδινοδιφωσφορικής γλυκόζης (UDP-glucose pyrophosphorylase).
Το ένζυμο αυτό πολυμερίζει την ουριδινοδιφωσφορική γλυκόζη σε αλυσίδες κυτταρίνης.
Τα βακτήρια του οξικού οξέος βρίσκονται στο υγρό και καταναλώνουν το διαθέσιμο οξυγόνο. Επειδή είναι αερόβια, τα ενεργά κύτταρα μετακινούνται στη διεπιφάνεια αέρα–υγρού, όπου υπάρχει περισσότερο οξυγόνο. Εκεί όσα Είδη έχουν την ικανότητα παράγουν κυτταρίνη μέσω του ενζύμου της συνθετάσης της κυτταρίνης (cellulose synthase) και σχηματίζουν λεπτά στρώματα στην επιφάνεια. Τα στρώματα κυτταρίνης συσσωρεύονται και δημιουργούν τη χαρακτηριστική παχιά μεμβράνη. Έτσι από τα μικροϊνίδια κυτταρίνης περνάμε στην προοδευτική δημιουργία του βιοφίλμ/SCOBY.
Στη συνέχεια, η κυτταρίνη με την μορφή μικροσκοπικών ινών εκκρίνεται έξω από το βακτηριακό κύτταρο με την βοήθεια του ενζύμου κυτταρική συνθετάση (cellulose synthase).
Στην αρχή της διεργασίας, οι ζυμομύκητες της κομπούτσας παράγουν σημαντικές ποσότητες αιθανόλης. Η αιθανόλη αποτελεί ένα απαραίτητο υπόστρωμα για την ανάπτυξη και τη μεταβολική δραστηριότητα των βακτηρίων του οξικού οξέος. Η οξείδωση της αιθανόλης προς οξικό οξύ απαιτεί 1 mol οξυγόνου (32 g) για την πλήρη οξείδωση 1 mol αιθανόλης (46 g). Επομένως, η δραστηριότητα των βακτηρίων του οξικού οξέος, τα οποία είναι υποχρεωτικά αερόβιοι μικροοργανισμοί, εξαρτάται από τη μεταφορά οξυγόνου από τον ατμοσφαιρικό αέρα προς το μέσο ζύμωσης.
Οι ίνες συσσωρεύονται στην επιφάνεια του υγρού, όπου υπάρχει υψηλή διαθεσιμότητα οξυγόνου.
Το σκόμπι (SCOBY) στο ποτό Κομπούτσα (Kombucha) είναι αποτέλεσμα της συσσώρευσης μικροϊνιδίων βακτηριακής κυτταρίνης
Ως αποτέλεσμα δημιουργείται η χαρακτηριστική μεμβράνη του σκόμπι (SCOBY).
Η συνθετάση της κυτταρίνης (cellulose synthase) είναι το ένζυμο που χρησιμοποιεί την ήδη παραγόμενη UDP-γλυκόζη για να φτιάξει την ίδια την κυτταρίνη. Η αντίδραση είναι: UDP-glucose → αλυσίδα β-1,4-D-γλυκάνης (κυτταρίνη) + UDP Δηλαδή προσλαμβάνει την UDP-glucose, αφαιρεί το UDP, προσθέτει τη γλυκόζη στην αναπτυσσόμενη αλυσίδα κυτταρίνης. Το UDP δεν “χάνεται”. Ανακυκλώνεται μέσα στο κύτταρο μέσω του μεταβολισμού των νουκλεοτιδίων και χρησιμοποιείται ξανά για τη σύνθεση νέας UDP-γλυκόζης.
Όταν η μεμβράνη γίνει πολύ παχιά, εμποδίζει την είσοδο οξυγόνου στα κατώτερα στρώματα. Τα εγκλωβισμένα βακτήρια μειώνουν τη δραστηριότητά τους και παραμένουν σε κατάσταση ΄΄λήθαργου΄΄. Έτσι ευνοείται η ανάπτυξη του σκόμπι (SCOBY) προς την επιφάνεια επειδή τα βακτήρια που το παράγουν χρειάζονται οξυγόνο. Η κυτταρίνη λειτουργεί ως ένα πλέγμα στο οποίο διαβιεί η συμβιωτική κοινότητα των μικροοργανισμών. Ωστόσο, όταν αυτό το πλέγμα γίνει πολύ παχύ, η πρόσβαση στο οξυγόνο περιορίζεται η περαιτέρω παραγωγή της κυτταρίνης επιβραδύνεται.
Ποιοί μικροοργανισμοί είναι υπεύθυνοι για την δημιουργία του του σκόμπι (SCOBY) στο ποτό Κομπούτσα (Kombucha)
Αρκετά Είδη βακτηρίων είναι ικανά να συνθέτουν μικροβιακή κυτταρίνη, όπως εκείνα που ανήκουν στα Γένη Komagataeibacter, Gluconacetobacter, Acetobacter, Agrobacterium, Rhizobium και Azotobacter.
Η βιομεμβράνη του SCOBY αποτελείται κυρίως από βακτηριακή κυτταρίνη που παράγεται από βακτήρια του οξικού οξέος, ιδιαίτερα του Γένους Komagataeibacter. Για παράδειγμα τα Είδη Komagataeibacter xylinus, Komagataeibacter hansenii και Komagataeibacter rhaeticus θεωρούνται ιδιαίτερα αποδοτικοί παραγωγοί βακτηριακής κυτταρίνης Ωστόσο, το SCOBY αποτελεί ένα σύνθετο συμβιωτικό βιοφίλμ, στο οποίο συνυπάρχουν βακτήρια οξικού οξέος, ζυμομύκητες και, σε ορισμένες περιπτώσεις, οξυγαλακτικά βακτήρια.
Ωστόσο, στο ποτό κομπούτσα η παραγωγή κυτταρίνης οφείλεται μόνο σε ένα μέρος της μικροβιακής κοινότητας.
Η βιοσύνθεση της κυτταρίνης πραγματοποιείται κυρίως από βακτήρια του Γένους Komagataeibacter, τα οποία αποτελούν τους σημαντικότερους παραγωγούς της χαρακτηριστικής κυτταρινούχας βιομεμβράνης (SCOBY).
Δεν παράγουν όλα τα βακτήρια του οξικού οξέος κυτταρίνη. Στην κομπούτσα μπορεί να υπάρχουν επίσης Είδη των Γενών Acetobacter και Gluconobacter, τα οποία συμβάλλουν κυρίως στην οξείδωση της αιθανόλης σε οξικό οξύ, αλλά δεν αποτελούν σημαντικούς παραγωγούς της κυτταρινούχας βιομεμβράνης.
Τα βακτήρια αυτά αξιοποιούν τη γλυκόζη όχι μόνο για την παραγωγή οργανικών οξέων, αλλά και για τη σύνθεση εξωκυτταρικής κυτταρίνης, η οποία σχηματίζει τον τρισδιάστατο σκελετό του βιοφίλμ.
Η δημιουργία πολλαπλών στρωμάτων SCOBY αποτελεί μια φυσιολογική διαδικασία ανανέωσης και αναπαραγωγής της καλλιέργειας. Σε κάθε νέο κύκλο ζύμωσης, τα βακτήρια του οξικού οξέος συνθέτουν ένα νέο λεπτό στρώμα βακτηριακής κυτταρίνης στην επιφάνεια του υγρού. Αυτό το στρώμα αναπτύσσεται πάνω από το προϋπάρχον στρώμα (mother), σχηματίζοντας ένα νέο στρώμα (child). Τα δύο στρώματα συχνά παραμένουν ενωμένα, δημιουργώντας επάλληλα υμένια που αυξάνουν το συνολικό πάχος του βιοφίλμ.
Το χαρακτηριστικότερο Είδος του Γένους είναι το Komagataeibacter xylinus.
Σκόμπι (SCOBY) στο ποτό Κομπούτσα (Kombucha) – Σημείωση
Το Komagataeibacter xylinus περιγράφηκε αρχικά ως Acetobacter xylinum, στη συνέχεια επαναταξινομήθηκε ως Gluconacetobacter xylinus και, σύμφωνα με τη σύγχρονη βακτηριακή ταξινόμηση, ανήκει πλέον στο Γένος Komagataeibacter, με την ονομασία Komagataeibacter xylinus. Τα Είδη Komagataeibacter ξεκίνησαν ιστορικά ως Acetobacter, μετά έγιναν Gluconacetobacter και πλέον αποτελούν αυτόνομο Γένος. Τα Γένη Acetobacter και Gluconacetobacter συνεχίζουν να υπάρχουν κανονικά στην επιστήμη, αλλά περιλαμβάνουν πια άλλα, διαφορετικά Είδη βακτηρίων.
ΔΕΙΤΕ ΤΟ ΒΙΝΤΕΟ
Δείτε περισσότερα:
Enhancement of the fermentation process and properties of bacterial cellulose: A review. Campano, C., Balea, A., Blanco, A., & Negro, C. (2016). Cellulose, 23(1), 57–91.
Microstructureand physical properties of microbial cellulose produced during fermentation of black tea broth(Kombucha). Goh, W. N., Rosma, A., Kaur, B., Fazilah, A., Karim, A. A., & Bhat, R. (2012). II., International Food Research, 19(1), 153–158.
Current challenges, applications and future perspective of SCOBY cellulose of Kombucha fermentation. Laavanya, D.; Shirkole, S.; Balasubramanian, P. J. Clean. Prod. 2021, 295, 126454
Kombucha Bacterial Cellulose: A Promising Biopolymer for Advanced Food and Nonfood Applications. Gagliardi, T.R.; Nascimento, A.D.F.; Valencia, G.A. Foods 2025, 14, 738
 στο ποτό Κομπούτσα (Kombucha). Δημιουργία σκόμπι (SCOBY) στο ποτό Κομπούτσα (Kombucha).){kind=link}