 |
Heb je er ooit bij stilgestaan voor hoeveel voedingsmiddelen we micro-organismen nodig hebben tijdens de productie? Van brood tot bier en wijn, kaas, worst, kombucha en nog veel meer! Tijdens het proces dat fermentatie heet, worden suikers omgezet in een nieuw product door middel van reacties die worden uitgevoerd door micro-organismen, het zijn echte meesterkoks! Leer meer over de link tussen onze voedingsproducten en de microscopische smaakmakers. |
||||
| Bacteriën | Schimmels | ||||
Bacteriën
Melkzuurbacteriën
Melkzuurbacteriën spelen een cruciale rol in zowel conventionele als natuurlijke wijnproductieprocessen. Ze zijn verantwoordelijk voor de malolactische gisting, een secundaire gisting die optreedt na de primaire gistgisting. Malolactische gisting zet harder, wrang smakend appelzuur (van nature aanwezig in de druiven) om in zachter melkzuur. Dit proces kan de zuurgraad verlagen en bijdragen aan de textuur en het smaakprofiel van de wijn.
Natuurlijke wijnen worden vaak geproduceerd met behulp van biologische of biodynamische landbouwpraktijken en volgen een meer traditionele en hands-off benadering van het wijnmaken. De aanwezigheid van inheemse gisten en bacteriën wordt vaak aangemoedigd. Dit zijn de natuurlijk voorkomende gisten en bacteriën die aanwezig zijn in de wijngaard en de omgeving van de wijnmakerij. Ze kunnen unieke smaken en kenmerken aan de wijn geven, die het lokale terroir weerspiegelen. Deze aanpak kan leiden tot onvoorspelbare resultaten, waardoor het nog fascinerender wordt om de aanwezige bacteriële diversiteit te ontrafelen.
Chocolade
Cacao(poeder) en chocolade zijn producten die worden gemaakt van gefermenteerde cacaobonen. Rauwe cacaobonen hebben een onaangename smaak en aroma, en fermenteren, drogen en roosteren is noodzakelijk om de gewenste karakteristieke cacao- en chocoladesmaak, aroma en aroma te verkrijgen.
De fermentatie van cacaobonen begint spontaan na het verwijderen van de bonen en de stroperige pulp uit de cacaovruchten. De fermentatie duurt over het algemeen 3 tot 6 dagen en bestaat uit een gistfermentatie (24-48 uur, anaëroob, ethanolpiek), een melkzuurbacteriënfermentatie (24-72 uur, microaëroob, melkzuurpiek) en een azijnzuurbacteriënfermentatie (24-112 uur, aëroob, azijnzuur- en temperatuurpiek).
Het azijnzuur en de hitte die vrijkomen tijdens de azijnzuurfermentatie (de temperatuur kan oplopen tot 50 °C) doden de bonen en vernietigen de interne bonenstructuur. Dit zet een reeks biochemische en enzymatische reacties in gang die de kleur en smaakontwikkeling van de boon beïnvloeden. Er is aangetoond dat hydrolytische enzymen in de bonen worden geactiveerd door microbiële metabolieten zoals azijnzuur.
Hoewel er een grote diversiteit aan gisten, melkzuurbacteriën (LAB) en azijnzuurbacteriën (AAB) kan worden aangetroffen in cacaoboonfermentaties, wordt op basis van onderzoek naar fermentaties in Afrika, Azië en Zuid-Amerika aangenomen dat alleen de belangrijkste soorten van elke groep essentieel zijn voor de productie van bonen van hoge kwaliteit, d.w.z. respectievelijk Hanseniaspora opuntiae, Lactobacillus fermentum en Acetobacter pasteurianus. Spontane fermentaties van cacaobonen kunnen resulteren in uitstekende cacaobonen, als tijdens de fermentatie optimale werkwijzen worden toegepast. Hoewel dezelfde beperkte soortendiversiteit kan worden gevonden, kan er een verschil in chocoladesmaak optreden. Aangenomen wordt dat dit te wijten is aan microbiële variabiliteit, die beïnvloed lijkt te worden door teeltpraktijken zoals doos vs. platform, mengen vs. niet mengen van de fermenterende cacaopulp-bonenmassa. Onderzoek heeft aangetoond dat er een direct verband is tussen AAB en LAB en de zure smaak in cacao en chocolade, en tussen gist en de fruitige smaak van het eindproduct. Er wordt verwacht dat inoculatie met starterculturen de fermentatie van cacaobonen kan versnellen en stabiliseren. Een toegevoegde startercultuur kan het fermentatieproces van de cacaobonen domineren en daardoor de smaak van de cacaobonen en het geproduceerde cholocaat beïnvloeden.
Emmentaler
Zwitserse kazen werden oorspronkelijk gemaakt in de Emmenvallei (Emmental) in Zwitserland; hun voorlopers waren verschillende bergkazen. Emmentaler kaas is waarschijnlijk de bekendste Zwitserse kaas en wordt vaak gewoon "Zwitserse kaas" genoemd. Emmentaler Switzerland AOC" is sinds 2000 geregistreerd als appellation d'origine contrôlée (AOC).
Bij de productie van Emmentaler worden drie bacteriegroepen gebruikt: Streptococcus thermophilus, Lactobacillus (meestal Lb. helveticus) en Propionibacterium freudenreichii (zie foto). In het late stadium van de kaasproductie consumeert P. freudenreichii het melkzuur dat wordt uitgescheiden door de thermofiele starters S. thermophilus en Lb. helveticus, en komt er kooldioxidegas vrij, dat langzaam de belletjes vormt die gaten maken. Als de CO2-bellen tijdens de productie niet worden verwijderd, door inconsequent persen, ontstaan de grote gaten ("ogen") die kenmerkend zijn voor deze kaas.
De productie van propionzuur door P. freudenreichii verloopt via een complexe metabolische cyclus waarin substraten worden gemetaboliseerd tot pyruvaat via glycolyse, pentosefosfaat of de Entner-Doudoroff-routes, waarbij ATP en gereduceerde co-enzymen worden gegenereerd. Pyruvaat wordt geoxideerd tot acetaat en CO2 of gereduceerd tot propionaat. Er is toenemende interesse in de probiotische activiteit van P. freudenreichii omdat de bifidogene verbinding die het produceert, 1,4-dihydroxy-2-naftoëzuur, de groei van bifidobacteriën stimuleert. Supernatanten of levende gevriesdroogde stammen van propionibacteriën zijn in de handel verkrijgbaar als tabletten om de darmtransit te verbeteren.
Probiotica
Het menselijk lichaam bevat ongeveer 100 biljoen micro-organismen in de darmen, een aantal dat tien keer groter is dan het totale aantal menselijke cellen in het lichaam. Uit onderzoek blijkt dat de relatie tussen de darmmicrobiota en de mens niet louter commensaal is, maar eerder een mutualistische relatie. De leden van de darmmicrobiota, hun genen en hun functies worden gezamenlijk het darmmicrobioom genoemd.
Onder ‘normale’ omstandigheden bevindt het microbioom-ecosysteem zich in een staat van metabolische homeostase. Dit evenwicht kan verstoord worden door factoren die verband houden met voeding, genetische achtergrond, leefomgeving en/of medische therapie, wat mogelijk kan leiden tot een toestand van dysbiose. Een reeks milde (bijv. constipatie, diarree) tot ernstige (bijv. de ziekte van Crohn, obesitas) klinische stoornissen worden geassocieerd met over- en/of ondervertegenwoordiging van belangrijke leden van het darmmicrobioom.
Probiotica zijn levende micro-organismen (bacteriën of gisten) die, wanneer ze in voldoende hoeveelheden worden toegediend, een gezondheidsvoordeel voor de gastheer opleveren. Probiotica hebben het potentieel om met de gastheer te interageren via microbiologische, metabolische en/of immunologische effecten, en worden steeds vaker overwogen voor preventief of therapeutisch gebruik in gevallen van darmdysbiose.
Schimmels
Er zijn al zo'n 2000 verschillende gistsoorten ontdekt en naar schatting bestaan er nog veel meer. al lang voordat we wisten van het bestaan van micro-organismen, leefden we met gisten, kweekten we ze en gebruikten we ze in voedselbereidingen. Veel verschillende gistsoorten zijn betrokken bij minder bekende voedselfermentaties zoals zuurdesem, kefir, bepaalde kazen, vlees, soja, cacao, koffie en veel traditioneel gefermenteerd voedsel van over de hele wereld. Een gemeenschappelijk kenmerk van gisten in gefermenteerd voedsel is dat ze niet alleen basisch kooldioxide en ethanol produceren, maar ook een groot aantal stoffen die de smaak en geur van het voedsel bepalen.
Gisten produceren ook bepaalde enzymen, biologische katalysatoren die nodig zijn voor de afbraak van grote moleculen. Biergisten produceren bijvoorbeeld het enzym maltase dat maltose, de belangrijkste suiker in granen, afbreekt tot glucose, dat door de gist wordt geconsumeerd. Een gist die vaak voorkomt in zuurdesem, Wickerhamomyces anomalus, produceert fytase, dat complexe fosforbevattende moleculen die veel voorkomen in planten afbreekt tot biobeschikbaar fosfor, een essentieel onderdeel van dierlijke en menselijke voeding.
Van sommige gistsoorten die van nature voorkomen op fruitoppervlakken is vastgesteld dat ze de groei van draadvormige schimmels beperken. Enkele daarvan (bijv. Metschnikowia fructicola, Yarrowia lipolytica) zijn ontwikkeld tot geregistreerde biocontroleproducten die kunnen worden toegepast op fruit zoals citrusvruchten, bananen, appels, aardbeien en druiven om te voorkomen dat schimmels waardevolle voedselbronnen vernietigen.
Kortom, gisten maken rauw voedsel beter verteerbaar, verrijken het met aroma's en beschermen het tegen bederf. Gisten zijn een drijvende kracht om de diversiteit en voedingswaarde van ons voedsel te verrijken.
Saccharomyces cerevisiae
Alcoholische fermentaties worden uitgevoerd door gisten, microscopische eencellige schimmels, die leven van suikers die ze omzetten in kooldioxide en alcohol om energie te winnen. De fermentatieve kracht van gisten verschilt per soort. De bekendste gistsoort Saccharomyces cerevisiae is in de loop van duizenden jaren geselecteerd voor zijn hoge fermentatieve kracht. Bepaalde groepen S. cerevisiae stammen zijn bijzonder geschikt voor het bakken door hun hoge koolzuurproductie en andere groepen S. cerevisiae stammen zijn geëvolueerd om tegelijkertijd bijzonder resistent te zijn tegen alcohol, stofwisselingsproduct en toxine. Een gist moet resistent zijn tegen alcohol om wijn en bier te maken van fruit en granen.
Zuurdesembrood
Zuurdesembrood is een brood dat gemaakt wordt door de fermentatie van deeg met behulp van wilde melkzuurbacteriën en gisten. Na het rijpen wordt een klein deel van het deeg gebruikt om de startercultuur te leveren voor een volgende batch deeg, een proces dat "backslopping" wordt genoemd, letterlijk vertaald: "terugmorsen". De aanwezigheid van melkzuurbacteriën zorgt voor een zuurdere smaak in vergelijking met gewoon bakkersbrood, dat alleen wordt gerezen door de gist Saccharomyces cerevisiae. Het melkzuur zorgt voor een langere houdbaarheid van het brood en een vermindering van fytinezuur, dat anders werkt als een chelator van belangrijke mineralen en niacine.
Zuurdeeg was de gebruikelijke vorm van zuurdesem tot de middeleeuwen, toen het werd vervangen door het schuim van het bierbrouwproces en uiteindelijk door gekweekte gist aan het einde van de 19e eeuw. Het is nog steeds een belangrijke manier om roggebrood te laten rijzen, omdat rogge niet genoeg gluten bevat voor bakkersgist.