artikel

Startercultures vervangen ‘oud-jong schmieren’

Algemeen

In het kader van een samenwerkingsproject met verschillende industriële partners en onderzoeksinstituten bestudeerde NIZO food research de ontwikkeling van gedefinieerde startercultures voor oppervlaktegerijpte kazen (schmierkazen). In een met EU-subsidie opgezette demonstratieproject ‘Safesmear’ werd een methode ontwikkeld voor het produceren van op maat gemaakte startercultures voor oppervlaktegerijpte kazen. De gebruikte technologie bleek commercieel toepasbaar te zijn. De methode bleek bovendien ook geschikt voor het ontwikkelen van nieuwe hulpstarters voor smaakdiversificatie, een interessant gegeven voor de zuivelindustrie.

Oppervlaktegerijpte of schmierkazen vormen een belangrijke Europese kaassoort. Bekende kaassoorten in deze categorie zijn Tilsiter, Danbo, Münster, Kernhem en Appenzeller (tabel 1). Deze kaassoorten hebben een karakteristieke smaak en aroma en vaak een roodachtige oppervlaktekleur. Deze oppervlaktekleur is het gevolg van groei van een complexe, tot op heden ongedefinieerde mix van micro-organismen op het oppervlak van de kaas. De smaak en het aroma van de kaas worden sterk door deze micro-organismen beïnvloed. NIZO was betrokken bij het ontwikkelen van een methode voor de effectieve ontwikkeling van gedefinieerde, op maat gemaakte schmierstarterculturen voor bestaande en nieuwe oppervlaktegerijpte kazen.

Schmieren
Traditioneel wordt het kaasoppervlak beënt door regelmatig jonge kaas te schmieren met een pekel- of wei-oplossing die de benodigde micro-organismen bevat. Voor dit doel worden oppervlaktemicro-organismen overgebracht van gerijpte kazen naar de schmieroplossing door het oppervlak van deze rijpe kazen te wassen. Hoewel dit ‘oud-jong’-schmierproces een effectieve manier is om oppervlaktebacteriën van de ene kaas op de andere over te dragen, is de flora die wordt overgedragen complex en ongedefinieerd. In de schmieroplossing zijn gisten als Debaryomyces hanseni en bacteriën zoals staphylococcen, brevibacteriën, corynebacteriën en microbacterium- en/of arthrobactersoorten aanwezig. Het oud-jong-schmierproces, dat tot op zekere hoogte kan worden vergeleken met spontane inoculatie, kan leiden tot variabiliteit in de samenstelling van de schmierlaag. Dit kan een nadelige invloed hebben op de kwaliteit van de kaas of ertoe leiden dat er minder wenselijke micro-organismen worden overgebracht op het schmierbad en op alle nieuwe kazen.

Gedefinieerde oppervlaktestartercultures
De kwaliteit van de productie van schmierkazen kan worden verbeterd door de traditionele oud-jong-schmierprocedure te vervangen door de introductie van definieerde starterbacteriën op het kaasoppervlak. Op dit moment zijn zulke gedefinieerde oppervlaktecultures echter nog niet commercieel verkrijgbaar. De mogelijkheid om zulke startercultures voor schmierkazen te ontwikkelen, werd eerder onderzocht in een EU-project (CT98-4220) dat een gedefinieerde oppervlaktestartercultuur van vijf typen micro-organismen voorstelde. Het recente ‘Safesmear’-project (QLK1-CT-2002-02461) toonde op pilotschaal aan dat de technologie uit het eerdere project met succes kan worden toegepast op commerciële kaassoorten. Het project richtte zich eerst op het verkrijgen van een grote verzameling micro-organismen van bestaande gerijpte schmierkazen en het karakteriseren van de smaakvormende eigenschappen van deze micro-organismen. Ook werden de technologische en microbiologische eigenschappen van de schmiermicro-organismen onderzocht. Vervolgens werden de verzamelde en gekarakteriseerde micro-organismen gebruikt om gedefinieerde schmierstarterculturen te ontwikkelen en met deze starters testkazen te produceren.

Cirkelroutine
De op maat gemaakte oppervlaktecultures kunnen het traditionele oud-jong schmieren vervangen en met de verworven kennis kunnen volledig functionele gedefinieerde schmiermengculturen worden ontwikkeld. De generieke iteratieve routine die in het Safesmear-project werd ontwikkeld voor de constructie en verbetering van gedefinieerde startercultures speelt hierbij een cruciale rol. Deze cirkelvormige routine (figuur 2) bestaat uit een aantal essentiële stappen om te komen tot een verbeterd, en gecontroleerd, proces voor het bereiden van schmierkazen. Tegelijkertijd is het een algemene aanpak die kan worden gebruikt om in een kort tijdbestek nieuwe startercultures of nieuwe producten te ontwikkelen.
Verzamelen en karakteriseren
Aan de basis voor de ontwikkelde aanpak stond de kennis van de onderzoekers over de betrokken micro-organismen. Zij verzamelden een geschikte collectie bacteriën en vervolgens gedetailleerde informatie over enzymen, smaakvormende eigenschappen, kleurvormende activiteiten en schimmelremmende activiteiten. In totaal werden 182 schmierstammen verzameld, geïdentificeerd en gekarakteriseerd, waaronder staphylococcen, brevibacteriën, corynebacteriën en microbacterium-/arthrobactersoorten. Een goed voorbeeld van het soort onderzoek dat werd verricht zijn de verschillen in aromatische aminozuur-transferase-activiteit (AraAT) tussen de bacteriën in de verzameling. In alle bacteriën van de verzameling werd deze belangrijke activiteit met betrekking tot de smaakvorming vastgesteld met behulp van High Throughput Screening. Andere resultaten van het onderzoek aan de schmierflora betroffen onder meer de groeisnelheid en moleculaire karakterisering van de schmierbacteriën (door middel van 16s rRNA-, GTG5- en ARDRA-analyse).

Schmierstarters en kaasproeven
Met de verworven kennis van de individuele schmierstammen werden gedefinieerde schmierstarters ontwikkeld. Aanvankelijk werden tijdens kaasproeven op laboratoriumschaal veelbelovende mengsels van schmierbacterieculturen geïdentificeerd. Om commerciële kaasproductie op pilotschaal mogelijk te maken, werd de productieschaal voor de startermicro-organismen met succes opgeschaald door CSK Food Enrichment. Daarnaast bleek het mogelijk een gedefinieerde starter(meng)culture tijdens een gemengde kweek te produceren in plaats van elke stam afzonderlijk te kweken.

De op pilotschaal geproduceerde kazen werden onderworpen aan sensorische, instrumentele en microbiële analyses. Bij de kaastests lag de nadruk op het repetitief verbeteren van de schmierstarters door toepassen van de cirkelroutine die in figuur 2 is weergegeven. Na elke productieronde op pilotschaal werd gedefinieerd welke fysiologische en biochemische eigenschappen van starter-melkzuurbacteriën moesten worden verbeterd om de kwaliteit van de kaas te kunnen verhogen. Het bleek dat deze procedure succesvol was voor het ontwikkelen van gedefinieerde schmierstarters. Er werden goede gedefinieerde starters ontwikkeld voor drie commerciële soorten schmierkaas en hun gebruik leidde tot de productie van kaas met een hoge kwaliteit.

Snelle productontwikkeling
De nieuwe manier van schmierkazen maken, met gebruik van schmierstartercultures in plaats van het originele schmieren van oud naar jong, biedt uitstekende handvatten voor het ontwikkelen van schmierkazen met nieuwe smaakeigenschappen. De technologie is niet alleen toepasbaar op oppervlaktegerijpte kazen, maar kan worden gebruikt voor elke kaassoort waarbij de smaak en andere eigenschappen afhankelijk zijn van complexe microbiële (secundaire) flora. Het Safesmear-project heeft duidelijk aangetoond dat het rationeel samenstellen van starterflora op basis van gedetailleerde kennis van de eigenschappen van de bijdragende bacteriestammen het innovatietempo van de productontwikkeling behoorlijk kan versnellen. Voor belangrijke industriële kaassoorten zoals Cheddar zou de technologie bijvoorbeeld kunnen worden aangewend om de complexe populatie van niet-startermelkzuurbacteriën (NSLAB) te optimaliseren. Dit kan een belangrijk sturend effect hebben op de mate van smaakvorming en zal het rijpingsproces kunnen versnellen.

Reageer op dit artikel