Een initiatief van :




Wageningen Universiteit





Sitekeuring.NET Award

Food-Info.net> Onderwerpen > Literatuurverslagen

Interacties van gisten en bacteriën in kefir

Literatuuronderzoek en schriftelijk rapporteren

Nienke Peerlkamp
Wageningen Universiteit

Inhoudsopgave



Samenvatting 4

1 Inleiding 5

2 Productieproces 6

3 Microbiële samenstelling, veranderingen en interacties 8
3.1 De samenstelling 8
3.2 Interacties tussen micro-organismen 11

4 Eigenschappen 14
4.1 Gezondheidsaspecten 14
4.2 Sensorische eigenschappen 14

5 Conclusie en discussie 16

Literatuurlijst

Samenvatting


Kefir is een gefermenteerd melkproduct dat in tegenstelling tot andere zuivelproducten de typische gistsmaak behouden heeft. Afhankelijk van de fermentatietijd wordt een “zachte kefir” zonder koolzuur en alcohol of een prikkelende drank met CO 2 en alcohol verkregen.
Bij het productieproces zijn er vele factoren die ervoor kunnen zorgen dat kefir een andere microbiële samenstelling of een andere smaak krijgt. Het zijn vooral de temperatuur, pH en samenstelling van de startercultuur die hierbij van belang zijn.
De korrels zijn samengesteld uit gisten en melkzuurbacteriën. De soorten en geslachten hiervan verschillen sterk en ook de aantallen waarin ze voorkomen. Dit laatste speelt een grote rol bij de interacties tussen de micro-organismen in kefir. Vanwege de moeilijkheid in het onderzoeken van deze interacties zijn er slechts een paar gevonden:
-symbiose van S. florentinus met Lact. hilgardii of C. lambica met Lact. hilgardii .
-mutualisme in het netwerk van polysacchariden in de korrel.
-commensalisme van lactose negatieve gisten met micro-organismen die lactose wel kunnen vergisten.
Kefir heeft de eigenschap dat het cholesterolgehalte verlaagd kan worden en dat de darmflora zich weer kan herstellen. Ook de smaak is een belangrijke eigenschap van kefir. De belangrijkste componenten die hiervoor verantwoordelijk zijn: melkzuur, propionzuur, azijnzuur, ethanol, aceton en diacetyl. De consument blijkt echter de voorkeur te geven aan een met vruchtenaroma gearomatiseerd product.

1 Inleiding


Kefir is een gefermenteerd product dat zijn oorsprong vindt in de Kaukasus. (Dit bergen-gebied ligt tussen de Zwarte zee en de Kaspische zee)
Oorspronkelijk werd de Kefir thuis gemaakt van geiten- of koemelk in leren zakken of in eikenhouten vaten.
De fermentatie is het resultaat van een complexe microflora die bestaat uit zowel gisten als bacteriën. Traditioneel wordt kefir gemaakt van volvette melk dat resulteert in een schuimende, zuur ruikende en zuur smakende drank met een romige consistentie. Behalve CO 2 bevat het oorspronkelijke product ook alcohol, dat een percentage van 2% kan bereiken. (Macrae et al, 1993) Het gehalte aan melkzuur is doorgaans 0,7-1,0 %. De genoemde gehalten, evenals die van andere gistingsproducten, variëren met de incubatie- en bewaartemperatuur en met de ouderdom van het product. Een harmonieuze vorming van stofwisselingsproducten is van groot belang. Bepaalde omzettingen, bv. de vorming van azijnzuur uit alcohol door de gisten bij toetreding van luchtzuurstof, zijn zeer nadelig voor de kwaliteit. (Noomen, 1996])
In tegenstelling tot andere gefermenteerde producten, zoals yoghurt, wordt kefir niet gemaakt door de metabolische activiteit van de microflora die door het hele product verspreid worden, maar met behulp van een starter die in de vorm van “korrels” wordt toegevoegd en die na afloop van de fermentatie weer opnieuw gebruikt kan worden. (Macrae et al, 1993) Tijdens het verzuren van de melk worden deze korrels groter, onder meer door de precipitatie van het eiwit, terwijl door de geproduceerde slijmstof (Kefiran, een matrix die bestaat uit de koolhydraten glucose en galactose, van beide ongeveer 50% aanwezig (Alan et al., 1996)) een samenhang wordt verkregen. In Nederland worden deze bloemkoolachtige korrels ook wel “yoghurtplantjes” genoemd, hetgeen niet terecht is. (Noomen, [1996])
Kefir is een van de weinige gefermenteerde melkproducten die het typische karakter van de fermentatie, de gistsmaak, nog bevat. (Rohm et al, 1992)
De microbiologische samenstelling van kefir varieert zeer sterk, afhankelijk van de gebruikte kefirkorrels. De korrels bestaan voor het grootste deel uit Lactococcen (80%), Lactobacillen (5%) en gisten (5%). De microflora die deelneemt aan de fermentatie vertoont in grote mate symbiose (samenlevingsverband waarbij beide partijen voordeel hebben met betrekking tot de groei) of op zijn minst een gemeenschappelijk metabolisme.

In dit verslag zal het productieproces, de eigenschappen van kefir en de interacties tussen gisten en melkzuurbacteriën hierin besproken worden. Ook zullen de gezondheidsapecten van kefir even aangestipt worden en zullen in het kort de sensorische eigenschappen besproken worden.

2 Productieproces


De productie van kefir kan op verschillende manieren uitgevoerd worden, afhankelijk van de samenstelling van de microflora in de kefirkorrel. Overige veranderlijke factoren die kritiek kunnen zijn bij de bereiding van kefir en die continu in de gaten gehouden moeten zijn: de stabiliteit van de korrelcultuur, het type, de kwaliteit en de behandeling van de melk, de temperatuur en de lengte van de fermentatie en de gebruikte apparatuur tijdens de bereiding. (Zourari en Anifantakis, 1988)

De algemene bereidingswijze wordt in figuur 1 weergegeven.


Figuur 1 : het algemene proces van de kefirbereiding (Naar: Zourari en Anifantakis, 1988)

Melk : er wordt gebruik gemaakt van koe-, geiten-, of schapenmelk.
Homogeniseren : om een betere textuur van het product te verkrijgen.
Hittebehandeling : zeer belangrijk voor de kwaliteit van het product. De albumines en de globulines (wei-eiwitten) in de melk moeten volledig gedenatureerd worden om een goede textuur en viscositeit te verkrijgen. (Door deze denaturatie kunnen de wei-eiwitten een grotere bijdrage leveren bij de vorming van een gel. (Macrae et al, 1993)) Door een voldoende lange hitte behandeling (of door dubbele pasteurisatie, Macrae et al, 1993) wordt de neiging tot synerese sterk teruggedrongen en wordt de viscositeit vergroot. Tevens wordt het merendeel van de micro-organismen in de melk gedood en wordt de beschikbaarheid van eiwitten voor de toekomstige microflora verbeterd.
Er zijn twee soorten temperatuurbehandelingen: 90-95 0 C gedurende een tijd die varieert van 2 tot 30 minuten of 85-87 0 C gedurende 5 minuten tot 1 uur. (in andere publicaties (bv. Macrae et al) worden vaak andere tijden gebruikt.)

Bereiding van de starter cultuur : meestal worden de kefirkorrels rechtstreeks besteld bij een gespecialiseerd bedrijf. Deze korrels bestaan voor het grootste gedeelte uit: lactobacillen, lactococcen en gisten. (Macrae et al, 1993)
De bereiding van de startercultuur kan in twee stappen onderverdeeld worden:
-1- de voorbewerkte melk wordt geënt met 5% kefirkorrels, waarna wordt geïncubeerd bij een temperatuur van 23 0 C gedurende 20 uur om de homogeniteit van het product te verbeteren. Na het verkrijgen van de juiste pH worden de korrels eruit gezeefd en gewassen met gekookt water, waarna de korrels weer opnieuw gebruikt kunnen worden om melk te beënten. De achtergebleven gezeefde melk wordt de moedercultuur genoemd.
-2- De voorbewerkte melk wordt beënt met 3-5% v/v van de bovengenoemde korrels om kefir te verkrijgen.
De omstandigheden waaronder de korrels bewaard worden zijn van groot belang. Als de korrels koel, in het water of in steriel serum bewaard worden verliezen ze hun activiteit in 8-10 dagen. Worden ze echter gedroogd gedurende 36-48 uur en koud bewaard, dan krijgen ze hun activiteit na twee tot drie keer overenten in melk weer terug. Tegenwoordig worden de korrels vaak ingevroren om ze te conserveren voor een volgend gebruik.
Afkoeling van de melk en incubatie : de melk wordt afgekoeld tot 20-25 0 C alvorens er beënt kan worden. Dan wordt er 2-8% cultuur toegevoegd waarna een incubatie van 20-22 0 C gedurende 8-20 uur plaatsvindt.
Afkoeling van de beënte melk : als de pH tussen de 4,5-4,6 ligt wordt het product afgekoeld tot zo'n 4-6 0 C in maximaal 20 minuten om te voorkomen dat de pH verder verlaagd wordt. Er moet vermeden worden dat er lucht in de melk komt die ervoor kan zorgen dat er lagen in het product ontstaan.
Rijping en opslag : na het afkoelen wordt het product naar een tank getransporteerd om te stabiliseren. De gedenatureerde proteïnen kunnen nu een maximale hoeveelheid water opnemen. Hierna wordt het product voorzichtig, om schade aan het stremsel te voorkomen, overgepompt en opgeslagen in een koude ruimte om te rijpen. De temperatuur gedurende deze rijping ligt tussen de 8 en 16 0 C en de rijping duurt tussen de 12 uur en 6 dagen. In de koude omgeving wordt de pH verder verlaagd tot 4,3-4,4. (Zourari en Anifantakis, 1988) Het product kan nu verkocht worden en is ongeveer drie dagen houdbaar. (Macrae et al, 1993)

Kefir verschilt van andere gefermenteerde melkproducten doordat er in kefir CO 2 en alcohol tijdens de fermentatie ontstaan. Dit levert ook de grootste problemen bij de productie op grote schaal. De traditionele kefir wordt gekenmerkt door zijn gistgehalte. Kefir heeft hierdoor een typische gistsmaak. Door de gasproductie is het moeilijk een materiaal te vinden dat de verhoogde druk aan kan. Traditioneel wordt de glazen fles met een kurk gebruikt, maar in de wegwerpcultuur van Europa wordt gewerkt met een plastic fles die afgesloten wordt met folie. Deze fles kan niet tegen een verhoogde druk (gaat “bollen”). Daarom wordt er een gaatje in het deksel gemaakt waardoor het product kan ademen, maar de typische gistsmaak van het product en ook een deel van de CO 2 verdwijnen hierdoor. (Macrae et al, 1993)

3 Microbiële samenstelling, veranderingen en interacties


3.1 De samenstelling

Kefirkorrels worden beschreven als natuurlijke starters waarvan de microbiologische samenstelling af blijkt te hangen van de soort korrel. De korrels zien eruit als bloemkoolroosjes, ze zijn wit en hebben een diameter van ongeveer 1 cm, hoewel ze bij de eerste verwijdering uit de melk groter kunnen zijn omdat ze dan nog aan de deeltjes uit de melk zijn gekleefd. De korrels in wording gaan van een platte, structuur met regelmatige vouwing over in een bolvormige structuur. De rangschikking van de microflora is asymmetrisch: het oppervlak bevat vooral korte staafjes van Lactobacillen terwijl andere zones meer ingewikkeld en ruwer zijn met vooral langere staafjes van Lactobacillen en een gemengde flora van gisten. (Macrae et al, 1993) Onderstaande figuur geeft dit schematisch weer.

Figuur 2 : de structuur van een kefirkorrel: schematisch diagram. Staafvormige bacteriën zijn dominant in de oppervlakte laag van de korrel (a). Hieronder bevindt zich een tussenlaag met een hoog aantal gisten (b). Het centrum van de korrel bestaat grotendeel uit gisten die ingebed liggen in de Kefiran matrix (c). (Alan et al, 1996)

Gedurende de fermentatie zullen sommige micro-organismen de korrels verlaten en in de melk terecht komen. Welke micro-organismen de korrels verlaten en de mate waarin dit gebeurt hangt af van het soort proces. Bijvoorbeeld, kefir die thuis gemaakt is vertoonde een gistpopulatie van 10 4 per ml tot 10 6 per ml in de kefirmelk onmiddellijk na de verwijdering van de korrels en deze verminderde niet gedurende de opslag bij 6-8 0 C. Bij commerciële kefir bleken de gisten geheel afwezig, of slecht in een hele kleine hoeveelheid aanwezig te zijn.
Niet alle gisten en bacteriën spelen een belangrijke rol in kefir. De heterofermentatieve lactobacillen en niet-lactose-fermenterende gisten zijn erg belangrijk voor de kefirkorrel. De aanwezigheid van streptococcen en lactococcen kunnen een belangrijke rol spelen in de aromavorming, maar hebben totaal geen effect op de structuur van de korrel. Voor commerciële productie is het tevens belangrijk dat er lactose fermenterende gisten aanwezig zijn die zorgen voor de alcohol productie. (Macrae et al, 1993)

De microflora van de korrels ligt ingebed in een onoplosbare matrix van polysacchariden die Kefiran wordt genoemd en samengesteld is uit vertakte ketens van glucose en galactose. (Angulo et al, 1993) Deze polysacchariden lijken een belangrijke rol te spelen in de ecologische niche van de organismen. (Leroi en Pidoux, 1993A) Er zijn veel pogingen gedaan om te onderzoeken welke organismen verantwoordelijk zijn voor de productie van deze polysacchariden. Er bestaat een vermoeden dat de organismen in het centrum van deze korrel hiervoor verantwoordelijk zijn, maar echt bewijsmateriaal is hier niet voor. Waarschijnlijk komt dit doordat deze organismen alleen produceren in hun natuurlijke omgeving en niet als ze geïsoleerd zijn uit de korrels. (Macrae et al, 1993)
De korrels ontwikkelen zich onder bepaalde fysische en chemische omstandigheden die de ontwikkeling van de meeste micro-organismen remmen (pH, temperatuur, a w, etc.). Niet alle micro-organismen komen altijd even vaak voor in kefir. Deze verschillen in microbiële samenstelling ontstaan door de verschillende technieken die gebruikt worden tijdens het proces of door de verschillende bronnen in startercultuur (zie hoofdstuk productieproces). (Angulo et al, 1993)
Een voorbeeld van de meest voorkomende micro-organismen in Kefir staat in onderstaande tabel.

Tabel 1 : microflora in kefir en kefirkorrels (Macrae et al, 1993)

Omdat de samenstelling zo veranderlijk is heeft iedere onderzoeker weer andere soorten gisten en bacteriën gevonden. Uit de grote variëteit zijn de meest voorkomende gisten en bacteriën geïsoleerd. Deze zullen hieronder in het kort besproken worden.

Gisten
Torulaspora delbruckii en Saccharomyces cerevisiae komen in de meeste korrels uit een gebied in Noordwest Spanje voor. Een belangrijke karakteristiek van deze gisten is dat ze niet in staat zijn om lactose te fermenteren (lactose negatief), hetgeen ze afhankelijk maakt van melkzuurbacteriën die deze disaccharide wel kunnen hydroliseren.
Tevens zijn twee lactose positieve gisten aanwezig, Candida kefir en Kluyveromyces lactis . Deze twee zijn uitzonderlijk omdat ze altijd in combinatie met lactose negatieve gisten voorkomen. (Angulo et al,1992)
De gist Saccharomyces florentinus komt vaak samen voor met de melkzuurbacterie Lactobacillus hilgardii . (Leroi en Pidoux, 1993A) Hun interactie wordt later besproken. (zie interacties tussen micro-organismen in kefir) Saccharomyces florentinus is ook lactose negatief (Lodder, 1967)

De samenstelling van de gistflora in kefir verandert niet wezenlijk als ze 3 tot 6 maanden elke week worden geproduceerd. Wel moet er een minimum aan lactose fermenterende gisten (1 x 105 per ml) aanwezig zijn om de karakteristieke kefirsmaak te verkrijgen. (Engel et al, 1986)

Melkzuurbacteriën
Binnen de groep van de homofermentatieve melkzuurbacteriën werden de volgende bacteriën voornamelijk geïsoleerd: Lactobacillus acidophilus en Lact. casei . Bij de heterofermentatieve groep waren dit: Lact. brevis en Lact. kefir . Verder kwamen voor: Lactococcus lactis, Lactobacillus florentinus en Leuconostoc cremoris . (Angulo et al, 1993) Er zijn meer heterofermentatieve lactobacillen geïsoleerd dan homofermentatieve lactobacillen, hoewel het gevonden percentage per onderzoeker aanzienlijk verschilt. Van deze heterofermentatieve micro-organismen is lactococcus erg belangrijk voor de aromavorming zoals eerder al is vermeld. Ook kunnen melkzuurbacteriën ongewenste effecten veroorzaken zoals uit het onderstaande zal blijken.

Contaminanten
Natuurlijk komen er ook contaminanten voor in kefir. De hoeveelheid hiervan hangt sterk af van de microbiologische kwaliteit van de melk en of er aseptisch wordt geproduceerd (hygiëne). Veelvuldig gevonden werden soorten van Bacillus, Micrococcus of Pediococcus. Door het onhygiënisch handelen tijdens de productie kunnen ook Acetobacter en Enterobacter soorten gevonden worden.
Zoals in het voorgaande is vermeld is er een overmaat aan heterofermentatieve melkzuurbacteriën aanwezig in kefir. Deze melkzuurbacteriën, die lactose afbreken tot melkzuur, kunnen ook oxidatieproducten zoals aldehyden en zuren (Fennema, 1996) vormen die afbreuk doen aan de kwaliteit van het product. Deze afbraakproducten worden door de andere bacteriën weer gebruikt als koolstofbron. Deze uitwisseling van C-bronnen maakt ze van elkaar afhankelijk. Een voorbeeld hiervan is het volgende: S. florentinus scheidt in een GYE medium verschillende metabolieten uit: 500 mg/l ethanol, 160 mg/l pyruvaat, 150 mg/l propionzuur, 80 mg/l azijnzuur, 60 mg/l succinaat en 6 mg/l fumaarzuur. Tabel 2 maakt duidelijk dat ethanol en fumaarzuur geen effect hebben op de groei en fermentatie van Lact. hilgardii , maar de overige metabolieten wel. Een mengsel gaf de beste resultaten. (Leroi en Pidoux, 1993B)

Tabel 2 : de effecten van de toevoeging van ethanol of organische zuren aan een GYE medium op de groei en zuurproductie van Lact. hilgardii na 8 dagen. Hetzelfde werd gevonden na 16, 24, 48 en 96 uur groeien. (Leroi en Pidoux, 1993B)

Er kunnen tevens allerlei organoleptische afwijkingen ontstaan door deze contaminanten. (Angulo et al, 1993)

3.2 Interacties tussen micro-organismen

Melkzuurbacteriën uit de kefirkorrels zijn niet in staat om alleen te leven op een simpele suikeroplossing. Voor hun groei en onderhoud hebben ze behalve suiker ook nog vitamines en groeifactoren nodig. Deze worden meestal door andere micro-organismen geleverd. Gisten kunnen vitamines, aminozuren en groeifactoren verschaffen aan de bacteriën, terwijl de bacteriële eindproducten weer door de gisten gebruikt kunnen worden als een energie bron. (Leroi en Pidoux, 1993A) Dit samenlevingsverband tussen gisten en melkzuurbacteriën dat leidt tot de alcoholische fermentatie van melk wordt een symbiotisch samenlevingsverband genoemd. (Angulo et al, 1993)
In de kefirsoorten die afkomstig zijn uit Noordwest Spanje zijn de belangrijkste gisten (Torulaspora delbruckii en Saccharomyces cerevisiae ) niet in staat om lactose te assimileren en zijn dus afhankelijk van andere lactose assimilerende micro-organismen (melkzuurbacteriën en een minderheid aan lactose positieve gisten) om aan hun koolstofbron te komen. Lactose positieve en lactose negatieve gisten komen bijna altijd samen voor. (Angulo et al, 1993)
Leroi en Pidoux deden een studie naar de interacties van gisten en melkzuurbacteriën in kefir. Zij vonden dat mutualisme afhankelijk is van het gebruikte medium. In een vloeibaar medium (GYE medium) met aparte cultures waren de resultaten heel anders dan op een gestold medium (Sabouraud agar). Agar cultures in petrischaaltjes gaven geen reproduceerbare resultaten. In afzonderlijke cultures (1 organisme, steriel gefilterd) daarentegen bleek dat de bacteriële groei in een arm glucose medium werd gestimuleerd. In gemengde cultures stimuleerde S. florentinus de overleving van Lact. hilgardii en een werd een toename in de melkzuurproductie gevonden. De groei van S. florentinus werd sterk geremd.
Een mogelijke oorzaak voor het ontbreken van groei in vaste media is dat er problemen optreden met de diffusie van de voedingsstoffen door het voedingsmedium. Ook is het moeilijk de gecontroleerde omstandigheden voor de optimalisatie van de interacties te handhaven.
Bij de interactie tussen Lactobacillus hilgardii en Saccharomyces florentinus werd het volgende gevonden:
De groei van Lactobacillus hilgardii en Lactobacillus casei ssp. paracasei werd gestimuleerd door deze lactobacillen te enten op een medium dat was voorgefermenteerd door S. florentinus, S. pretoriensis, S. cerevisiae en C. lambica . Dit is duidelijk te zien in figuur 3.


Figuur 3: Groei en overleving van Lact. hilgardii in GYE medium, niet (x) of wel voorgefementeerd door Saccharomyces florentinus (o) of Candida lambica (+). De pH was op 5,9 gebracht voordat er beënt werd met de bacteriën. De verticale streepjes wijzen de standaard afwijking aan van de drie experimenten.
O.D.=1 correspondeert met 4,6 x 10 8, 4,4 x 10 8 en 4,2 x 10 8 kolonievormende eenheden per ml voor resp. Lact. hilgardii , Lact. casei en Leuc. Mesenteroides . (Leroi en Pidoux, 1993A)

Er werd echter geen stimulerend effect ontdekt door het toevoegen van vitamines of stikstofcomponenten. Op media die arm waren aan voedingsstoffen en die niet goed gebufferd waren, bleek de groei van Lact. hilgardii kort en beperkt te zijn. (Leroi en Pidoux, 1993A) Saccharomyces florentinus stimuleerde de groei van Lact. hilgardii door verscheidene van zijn stofwisselingsproducten, onder meer CO 2, pyruvaat, propionaat, acetaat en succinaat (een van de zuren uit de Krebscyclus die nodig is voor de ontwikkeling van Lact. hilgardii ). Daarentegen heeft Lact. hilgardii ook een remmend effect op de groei en ethanol productie van Saccharomyces florentinus . (Leroi en Pidoux, 1993B)
Zoals in figuur 4 te zien is wordt de groei en melkzuurproductie van Lact. hilgardii in een gemengde cultuur iets geremd in aanwezigheid van C. lambica vanaf het begin van de fermentatie in vergelijking met een medium zonder C. lambica . C.lambica werd echter niet geremd door de groei van Lact. hilgardii .

Figuur 4 : Groei en overleving (•,^) en melkzuur productie (x,o) van Lact. Hilgardii in GYE medium alleen (open symbolen) of met 1% Saccharomyces florentinus (gesloten symbolen). (Leroi en Pidoux, 1993A)

Lage koolzuur concentraties stimuleerden de groei van melkzuurbacteriën.
Ook is de activatie van bacteriën waarschijnlijk gekoppeld aan de leeftijd van de gistcultuur. Bij een oudere cultuur bleek de stimulatie veel groter te zijn dan bij een jongere cultuur. Dit kan komen door het feit dat er in een oudere cultuur meer groeifactoren zijn geproduceerd dan in de jongere. (Leroi en Pidoux, 1993A)
Leroi en Courcoux (1995) bestudeerden het effect van de pH, temperatuur en de gist:bacterie-ratio op de stimulatie van Lact. hilgardii door S. florentinus . Zij vonden dat de temperatuur en, in mindere mate ook, de pH, factoren zijn die een groot effect hebben op de melkzuurproductie van Lact. hilgardii in een cultuur met S. florentinus . De stimulatie van de groei van S. florentinus door Lact. hilgardii hangt in grote mate af van de pH van het medium en dus van de hoeveelheid geproduceerde melkzuur. Dit wordt duidelijk gemaakt in de figuren 5 en 6. Uit figuur 5 blijkt duidelijk dat de pH een heel sterk effect heeft op de stimulatie van Lact. hilgardii door S. florentinus . Dit in tegenstelling tot de temperatuur (figuur 6) en de gist:bacterie-ratio (figuur 5). De aanwezigheid van gist is echter wel degelijk van belang omdat, wanneer het afwezig zou zijn, de lactaat productie veel minder zou zijn. Als Lact. hilgardii alleen zou groeien, dan zou er veel minder melkzuur gevormd worden. De temperatuur en de gist:bacterie-ratio zijn van minder belang voor deze stimulatie. (Leroi en Courcoux, 1995)

Figuur 5 : Percentage stimulatie van de fermentatie vs gist:bacterie-ratio en de pH bij een temperatuur van 30 0 C. (Leroi en Courcoux, 1995)
Figuur 6 : Percentage stimulatie van de fermentatie vs temperatuur voor een gist:bacterie-ratio van 0,1%. (Leroi en Courcoux, 1995)

Er is ook een mutualisme tussen gisten en melkzuurbacteriën in Kefiran (matrix).
Bij de twee lactose positieve gisten, Candida kefir en Kluyveromyces lactis komt ook een samenlevingsverband voor. Deze twee zijn uitzonderlijk omdat ze altijd in combinatie met lactose negatieve gisten voorkomen. (Angulo et al,1992) De lactose positieve gisten kunnen de lactose voor de lactose negatieve gisten omzetten in een voor de lactose negatieve gisten goed vergistbaar product. Dit samenlevingsverband wordt commensalisme genoemd, de een heeft wel voordeel terwijl de ander geen nadeel van de samenleving ondervindt. (Angulo et al,1992)
De lactobacillen vereisen autolyseproducten van de gisten om te kunnen groeien in melk. De gisten en lactobacillen zijn mutualistisch afhankelijk van elkaar en groeien in gebalanceerde hoeveelheden in kefir. (Wood en Hodge, 1985) De gisten produceren factoren voor de groei, riboflavine en foliumzuur, die onmisbaar zijn voor de synthese van polysacchariden door bacteriën die deelnemen aan de structuur van de korrel. Ook spelen ze een rol bij de ontwikkeling van een nieuwe korrel. Een voorbeeld van deze samenwerking is Lact. brevis , die polysacchariden produceert in aanwezigheid van gisten. Lact. brevis kan dus niet ontwikkelen in melk zonder de aanwezigheid van de gist S. delbrueckii . (Zourari en Anifantakis, 1988)
De genoemde interacties tussen micro-organismen in kefir zijn ook verantwoordelijk voor interessante industriële eigenschappen. De micro-organismen zijn door deze samenlevingsverbanden niet gevoelig voor seizoensvariaties in de kwaliteit van de melk, noch voor andere remmende factoren en ze zijn resistent tegen bacteriofagen. (Zourari en Anifantakis, 1988)

4 Eigenschappen


4.1 Gezondheidsaspecten

Kefir heeft de laatste tijd meer aandacht gekregen vanwege het zogenaamde gezondheidsimago, omdat het een verscheidenheid aan fysiologisch actieve componenten bevat.
Het product vertoont een antimutagene activiteit doordat een mengsel van verschillende melkzuurbacteriën en gisten aanwezig is.
Tamai et al (1996) onderzochten het effect van gefermenteerde melk, waaronder kefir, op vetten in het serum en in de lever van ratten. Als resultaat vonden zij dat het totale cholesterolgehalte in het serum van ratten met gefermenteerde melk in het dieet duidelijk lager was dan dat van ratten zonder gefermenteerde melk in het dieet. Een verdere studie heeft aangetoond dat gefermenteerde melk in de voeding ook een afname in het cholesterolgehalte van mensen bewerkstelligde. Deze resultaten blijven echter afhankelijk van de gebruikte melkbron, het fermentatieproces en de bacteriestammen die gebruikt worden. Wanneer een mengsel van verschillende melkzuurbacteriën en gisten wordt gebruikt (zoals in kefir bijna altijd het geval is), leidt dit meestal tot een significante reductie van het serumcholesterolgehalte, hetgeen een positief effect op de gezondheid heeft.(Tamai et al,1996)
De belangrijkste functie van de micro-organismen is het produceren van zowel melkzuur, door de fermentatie van lactose, als de productie van peroxiden, antibiotica en bacteriociden, die de groei van pathogene micro-organismen moeten tegengaan en waardoor de mens dus theoretisch minder vaak ziek wordt. Of de werkelijkheid ook zo is, is nog maar de vraag. Hiervoor zou nog meer onderzoek gedaan moeten worden met geselecteerde consumenten groepen (epidemiologisch onderzoek).
Er is ook een bewijs dat kefir de normale darmflora kan herstellen nadat deze beschadigd was door ziekte of het gebruik van antibiotica. (Angulo et al,1992)

Gedurende de fermentatie wordt een deel van de lactose omgezet in melkzuur. Dit levert belangrijke voordelen op voor mensen met een lactose malabsorptie. In kefir wordt meer L-melkzuur geproduceerd dan de D isomeer. L-melkzuur kan in het maag-darm kanaal van de mens geassimileerd worden, terwijl dit met de D-vorm niet kan. (Macrae et al, 1993)

Een mogelijk resultaat van de gist fermentatie is dat de hoeveelheden vitaminen B1, B2 en foliumzuur zijn toegenomen. Er is ook een anti-tumor activiteit bij muizen gevonden van de wateroplosbare polysacchariden in de kefirkorrel. Als de startercultuur eveneens Lact. acidophilus bevat, dan zijn er vaak ook bacteriocines aanwezig. Bacteriocines kunnen voor een beschermend effect zorgen, doordat pathogene micro-organismen geremd kunnen worden in hun groei. Enkele stammen van de melkzuurbacterie vertonen ook een antimutageen effect in het maag-darm kanaal. (Macrae et al, 1993)
De publicaties over het vitaminegehalte in kefir zijn niet talrijk en spreken elkaar ook regelmatig tegen. In het algemeen kan gezegd worden dat het vitamine gehalte afhankelijk is van de microbiële activiteit die resulteert in een evenwicht tussen de opname door de micro-organismen zelf en de productie van vitamines door de micro-organismen. (Zourari en Anifantakis, 1988)

4.2 Sensorische eigenschappen

De kwaliteit en de sensorische eigenschappen zijn in hoge mate afhankelijk van de samenstelling van micro-organismen in de kefirkorrels en de manier van produceren.
Kefir wordt gekarakteriseerd doordat de melk een hogere viscositeit heeft waardoor het een romig mondgevoel krijgt en de smaakgewaarwording beïnvloed wordt. (Macrae et al, 1993) De hittebehandeling van de melk speelt hierbij een grote rol, zoals reeds bij het productieproces vermeld is. (Zourari en Anifantakis, 1988)
Door de aanwezige gisten, die CO 2 (0.08-0.2 %) en alcohol produceren, krijgt kefir ook een licht tintelend karakter. Heterofermentatieve melkzuurbacteriën kunnen ook, zij het in mindere mate, een bijdrage leveren aan het CO 2 gehalte. (Macrae et al, 1993) (Heterofermentatieve melkzuurbacteriën kunnen via de 6P-gluconzuur-route gluconzuur omzetten in onder andere CO 2 . Hiervoor is het enzym fosfoketolase van belang. (Noomen, [1996]))
Kefir heeft een verfrissende zure, boterachtige en gistachtige smaak. De belangrijkste componenten die voor het aroma zorgen zijn: melkzuur, propionzuur, azijnzuur, ethanol, aceton (uit de melk) en diacetyl. Diacetyl wordt geproduceerd door lactococcen en Leuconostoc en is verantwoordelijk voor de boterachtige smaak. Diacetyl kan een niveau van 1 ppm bereiken.
Er worden verschillen in zuurtegraad waargenomen tussen de traditionele kefir en de moderne kefir die in grote hoeveelheden gemaakt wordt. Bij de moderne kefir is de pH 4,0 of lager, terwijl bij het traditionele product de pH 4,4 of hoger is. Dit kan een effect hebben op de acceptatie door de consument, die in het algemeen de “moderne” Kefir te zuur vindt. (Macrae et al, 1993)
Onderzoek heeft aangetoond dat wanneer Kefir wordt gezoet of wanneer er een aromastof aan toegevoegd wordt, de acceptatie door een groot aantal consumenten groter was. Als smaakstof werd in dit onderzoek een perzik- en/of frambozen aroma gekozen en als zoetstof werd xylitol gekozen, omdat dit niet door de gisten vergist kan worden en hierdoor de zoete smaak behouden blijft.
De typische kefirsmaak werd door deze smaakstoffen dus gemaskeerd. Er bleek en betere afzetmarkt voor gearomatiseerde kefir te zijn, mede doordat de typische gistsmaak niet echt bekend was bij de consumenten. (Duitschaever et al, 1991).

Wat de boer niet kent…………

5 Conclusie en discussie



Tegenwoordig is er steeds meer belangstelling voor gefermenteerde producten.
In het productieproces zijn veel variabelen die allemaal effect hebben op het uiteindelijke product. Ook is de microbiële samenstelling van de korrels erg divers, hetgeen weer zijn uitwerking heeft op het eindproduct, Er kan dus niet gesproken worden over het product kefir. Het is dan ook moeilijk om conclusies te trekken.
In kefir zijn veel interacties gevonden tussen de melkzuurbacteriën en de gisten die erin aanwezig zijn. Dit levert een groot aantal voordelen voor het micro-organismen zelf en voor de gezondheid van de mens. Bij de interacties tussen micro-organismen kunnen verschillende samenlevings-verbanden onderscheiden worden:

  • Symbiose in de korrel tussen gistenen melkzuurbacteriën
    Een voorbeeld hiervan is de samenleving tussen S. florentinus met Lact. hilgardii . Dit verband is ook weer afhankelijk van de uitwendige omstandigheden (temperatuur, pH, levensduur, etc.). Een ander samenlevingsverband werd gevonden tussen C. lambica en Lact. hilgardii .
  • Mutualisme in de matrix (Kefiran) tussen een gist en een Lactobacillus.

Deze samenleving heeft effect op de geproduceerde hoeveelheden polysacchariden. Een voorbeeld hiervan is Lact. brevis en S. delbueckii .

· Commensalisme tussen C. kefir of Kluyveromyces lactis met een lactose negatieve gist.

Deze samenlevingsvormen hebben allemaal hun uitwerking op de aromavorming en overleving van andere micro-organismen. Ook hebben ze een effect op de gezondheid van de mens (cholesterol gaat omlaag, de darmflora kan zich herstellen). Waarschijnlijk zijn er nog veel meer interacties tussen gisten en bacteriën, maar vanwege de moeilijkheid van onderzoeken zijn die nog niet gevonden.
Wanneer de interacties tussen de micro-organismen volledig begrepen kunnen worden is afhankelijk van het begrip van de biochemisch activiteiten waaraan het micro-organisme deelneemt. De discussie over de melkzuurbacteriën in kefir toont aan dat nog lang niet alles is opgehelderd en dat er nog veel onderzoek gedaan moet worden.

Literatuurlijst



- Alan, H., et al , Milk and Milkproducts, technology, chemistry and microbiology, Chapman and Hall, London, 1996, p. 366-368.

- Angulo, L., Lopez, E., Lema, C ., Microflora present in kefir grains of the Galician region (North-West of Spain), Journal of dairy research 60 (1993) 263-267.

- Duitschaever, C.L., Toop, D.H., Buteau, C ., Consumer acceptance of sweetened and flavoured Kefir, Milchwissenschaft 46 (1991) 227-229.

- Engel, G., Krusch, U., Teuber, M ., Mikrobiologische Zusammensetzung von Kefir. I. Hefen, Milchwissenschaft 41 (1986) 418-421.

- Fennema, O.R ., Food chemistry, Ed. 3, Marcel Dekker, Inc., New York, 1996, p. 750.

- Leroi, F., Courcoux, P ., Influence of pH and initial yeast: bacteria ratio on the stimulation of Lactobacillus hilgardii by Saccharomyces florentius isolated from sugary kefir grains, Journal of applied bacteriology 80 (1996) 138-146.

- Leroi, F., Pidoux, M ., Detection of interactions between yeasts and lactic acid bacteria isolated from sugary kefir grains, Journal of applied bacteriology 74 (1993A) 48-53.

- Leroi, F., Pidoux, M ., Characterization of interactions between Lactobacillus hilgardii and Saccharomyces florentinus isolated from sugary kefir grains, Journal of applied bacteriology 74 (1993B) 54-60.

- Lodder, J., Kreger-van Rij, N.J.W. , The yeast: a taxonomic study. North-Holland Publishing Company, Amsterdam, 1967.

- Macrae, R., Robinson, R.K., Sadler, M.J ., Encyclopedia of food science, food technology and nutrition, Volume 3, Academic press, London, 1993.

- Noomen, A ., Zuivelfermentaties. Uit: Fermentatie van Levensmiddelen deel I, docenten levensmiddelentechnologie, Landbouwuniversiteit Wageningen, Wageningen, [1996], p. Z9 en p. Z60-Z62.

- Rohm, H., Eliskases-Lechner, F., Bräuer, M ., Diversity of yeasts in selected dairy products, Journal of applied bacteriology 72 (1992) 370-376.

- Tamai, Y., et al , Effects of milk fermented by culturing with various Lactic Acid Bacteria and a yeast on serum cholesterol level in rats, Journal of fermentation and bioengineering 81 (1996) 181-182.

- Wood, B.J.B., Hodge, J , Kefir, Uit: Microbiology of fermented foods. Elsevier applied science publishers, Vol 2, Essex, UK, 1985.

- Zourari, A. en Anifantakis, E.M ., Le kéfir, Caracteres physico-chimiques, microbiologiques et nutritionnels. Technologie de production. Un revue; Le Lait 68 (1988) 373-392.

 



European Masters Degree in Food Studies - an Educational Journey


Master in Food Safety Law



Food-Info.net is an initiative of Wageningen University, The Netherlands