Leden login

Kaaszuursels, een kwestie van cultuur! – Voorjaarssymposium 2015

Verslag voorjaarssymposium 2015 Genootschap ter bevordering van Melkkunde

 

Verslag: Willem van Middendorp

 

Vertrouwde plek

Bestuursvoorzitter en op dat moment ook dagvoorzitter Marjoleine Bartels-Arntz heette op donderdag 16 april 2015 zo’n negentig deelnemers in de kantine van NIZO FoodsResearch BV te Ede welkom.

Zowel de keuze van het onderwerp als de plaats van samenkomen bleken een goede opkomst te hebben bewerkstelligd.

In de middag zou nog een rondleiding langs R&D faciliteiten en door het ‘Processing Centre’ volgen en na afloop zouden diverse kaassoorten aangeboden worden om te proeven.

Introductie van het huidige NIZO

Nel Zoon – leidinggevende van het ‘Business Development Team’ – en als oud-bestuurslid zeker geen onbekende te midden van de Genootschapsleden, introduceerde het huidige NIZO food research bv onder het motto - of beter gezegd – met als passie: ‘Good food needs good science’.

Het R&D-werk van NIZO beweegt zich in drie velden: dat van ‘flavor, texture or health’, van ‘process improvement’ en van ‘from lab to pilot plant’. Dat alles gebeurt in de ‘Dutch Food Valley’, waar Ede en Wageningen de kernplaatsen van zijn. NIZO gelooft sterk in Co-Creatie, waar een grote verscheidenheid van bedrijven haar toe uitnodigt.

De NIZO kaas technologie kent meerdere succesvolle voorbeelden. Denk aan de Maasdammer, de Kernhemkaas en de 30+ Cantenaar. Verder de totaal nieuwe kaasconcepten op basis van Ultrafiltratie en de smeltkaas zonder smeltzouten.

Met haar 180 medewerkers wenst NIZO ook met de verzamelde zuivelaars te co-creëren.

Op de website www.nizo.com zijn onder FAQ al vele antwoorden op vragen te vinden.

 

Geheimen van Complexe Zuursels

Professor Eddy J. Smid – Voedsel Microbioloog aan de Wageningen Universiteit – was de uitgelezen persoon om de deelnemers te laten zien hoe complexe zuursels voor Goudse kaas hun geheimen prijs kunnen geven.

Met als voorbeeld het in de vijftiger jaren van de vorige eeuw geïsoleerde Goudse kaaszuursel ‘Ur’ gaf hij aan hoe een nadere definiëring benaderd wordt.

Het Ur-zuursel bestaat uit Lactococcus lactis subsp. cremoris en subsp. lactis biovar. diacetylactis en Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides. Het is ontstaan uit de spontane verzuring van de melk en geëvolueerd in een lange geschiedenis van het ter plekke dagelijks overenten vanuit het gezuurde product.

Zuursel-identificatie wordt gedaan met behulp van genenvolgordebepaling oftewel metagenoomanalyse. Hieruit werd duidelijk, dat in het Ur-zuursel alle metabolische functies in potentie aanwezig waren.

Op chromosoomniveau zijn genetische lijnen te vinden. In het Ur zuursel zijn dat er acht.

Binnen de verschillende genetische lijnen is er een diversiteit aan plasmideprofielen, die een variatie in faaggevoeligheid te zien geven. Daarnaast bestaat er ook een variatie in gevoeligheid voor dezelfde faag tussen de lijnen. Dat is dan weer te vertalen naar diverse functionaliteiten bij de kaasbereiding.

Protease positieve (11,5% van het zuursel) en protease negatieve (80%) stammen werken samen bij de verzuring (omzetting van glutamaat naar succinaat). Tijdens de rijping gaan andere stammen relatief domineren (meer zoutresistent, citroenzuur-benutters zoals Sc diacetylactis en Leuconostocs). Na zes weken komen enzymen vrij t.g.v. . cel-lysis van bijv. cremoris-stammen.

Onderzoek heeft aangetoond, dat gemengde cultures qua samenstelling stabiel kunnen zijn. Zo groeide een gereconstitueerd Ur-zuursel na 186 generaties toe naar dezelfde samenstelling als een origineel Ur-zuursel.

De verklaring voor deze stabiliteit in samenstelling is volgens prof. Smid te vinden in microbe-microbe-interacties en in effecten van fagen.

De microben ondersteunen elkaar door bijv. enzymen af te scheiden, waar andere niet producerende typen van profiteren of d.m.v. over en weer benutten van voedingsstoffen.

 

Uit een breed gedragen onderzoek concludeert de spreker, dat fagen niet alleen een bedreiging voor de verzuring vormen, maar dat ze ook nuttig kunnen zijn. Een complex – gereconstitueerd – zuursel kan zelfs gestabiliseerd worden door bacteriofagen toe te voegen…… Weliswaar vooropgesteld, dat de structuren van het zuursel gedetailleerd bekend zijn.

Tenslotte geeft de inleider nog aanzetten tot het sturen op aromavorming. Want…… aromaprofielen variëren als functie van de zuurselsamenstelling.

 

Tineke van der Haven weet vanuit haar ervaring, dat boerenkaaszuursels vaak tientallen jaren stabiel kunnen zijn. Hier spelen naar haar idee lokale bedrijfsomstandigheden een zeer belangrijke rol.

De spreker kan niet anders dan dat beamen.

Irene van der Voort vraagt naar de mogelijke invloed van de melksamenstelling, Dhr. Smid heeft hier geen onderzoeksresultaten van, maar hij is er van overtuigd, dat die invloed er zeker is. De melksamenstelling is naast bijv. de temperatuur één van de omgevingsfactoren.

Hein van Valenberg stelt vast, dat ook een complex systeem kan instorten. Spreker beaamt dat en benoemt het via de zgn. kantelpunten-benadering van prof. Marten Scheffer.

De onderzoeken van Smid en zijn medewerkers kunnen helpen de grenzen van de omgevingsfactoren te vinden, waarbij het omslagpunt wordt bereikt.

 

 

Traditionele kaaszuursels in de moderne toepassing

Voor Claire Price – wetenschapper zuivelzuursels van DSM Food Specialties – staat het buiten kijf: de traditionele kaaszuursels zijn nog springlevend.

De kaasbereiding heeft al een hele geschiedenis, zo geeft zij aan. In Polen zijn kaasdoeken getraceerd van het jaar min 6000 (voor het begin van de jaartelling). De toepassing van schapen- en kalfsmagen – ontwikkeld in het Midden Oosten - dateert van het jaar min 2000. Verzuring vond plaats met zuursel, dat natuurlijk in de melk voorkwam. Sinds het einde van de 19e eeuw kreeg de zuurselbereiding meer en meer een gespecialiseerde benadering.

 

Het nut van de lactobacillen ligt in de omzetting van vooral de melksuikers en de melkeiwitten. De melksuikers worden omgezet in melkzuur en de melkeiwitten zorgen via het aminozuurmetabolisme voor de karakteristieke smaak. Melkzuurbacteriën zijn relatief lui, aldus de inleidster. Ze zoeken de makkelijkste weg om te leven. Zo benutten ze liever eiwitdelen dan aminozuren.

Een constatering is ook: melkzuurbacteriën dragen levend en tot zelfs na de dood (bij lysis van de cellen) bij aan de kaasrijping.

 

Voor de onderzoeker is het interessant om - gedurende de kaasrijping - inzicht te krijgen in de dynamiek van de zuurselpopulatie in combinatie met een sensorische en biochemische analyse.

Een recente ontwikkeling is de exploitatie van toegevoegde cultures. Bijvoorbeeld Lactobacillus helveticus zorgt voor de versnelde rijping van Old Amsterdam. Specifieke bacteriën kunnen ook een bijdrage geven aan de structuur van de kaas (van nut in vetarme kaas).

Van recente datum is ook het benutten van opnieuw gekenschetste eigenschappen van bacteriën. Bijvoorbeeld de genenvolgordebepaling (‘genome sequencing’) in relatie tot de celoppervlakte-eigenschappen.

De nieuwe genoomtechnieken leiden soms tot verrassend nieuwe inzichten. Zo blijkt de smaak bitter niet voort te komen van de lysis van (af)gedode bacteriecellen maar van levende cellen.

 

Het moderne zuursel voldoet aan strikte selectiecriteria, aldus Claire Price. Het gaat om ‘safety first’ d.w.z. geen overdraagbare antibiotische weerstand, geen vorming van biogene amine, geen pathogenen ….. Verder dient het robuust te zijn in de eigen bereiding, in het kaasbereidingsproces en ten aanzien van fagen. Het dient tegemoet te komen aan de moderne smaakwensen, maar ook aan de wens naar de ‘authentieke smaak’. Het moet een gezond product opleveren met een laag vetgehalte, een laag zoutgehalte etc.. De waarde van de wei moet behouden blijven en tenslotte als ‘nitty gritty’ een kaas opleveren: zonder gaten, met enkele gaten, met uniforme gaten ……. Nou ja daar zal nog lang over worden gesproken.

 

 

Moderne bereiding van zuursels

Eric Johanson PhD van Chr. Hansen A/S, Denemarken gunde ons een kijkje in de keuken van het isoleren, het selecteren en verbeteren van bacterieculturen voor de kaasbereiding.

Chr Hansen is een wereldspeler op het gebied van de zuurselbereiding. In 2013/14 bedroeg de omzet € 756 miljoen. Zuursels worden op een grootschalige manier geproduceerd in vijf continenten.

 

De zuivelindustrie vraagt van Chr Hansen: veilige producten, goede reproduceerbaarheid, hoge kwaliteit, lage gebruikskosten, unieke kenmerken en regelmatig nieuwe producten oftewel nieuwe bacteriestammen.

Nieuwe stammen komen uit de natuur, ontstaan als mutanten uit industriële stammen of ze worden geconstrueerd (via conjugatie, transformatie, transductie of recombinant DNA-technologie).

Chr Hansen heeft een eigen zuurseldatabase (CHCC) met meer dan 20.000 stammen opgebouwd, waarin de identiteit, de groei-en verzuringseigenschappen, de weerstand tegen antibiotica, het faagprofiel etc. zijn vastgelegd. De bacteriële isolaten worden in soortspecifieke collecties bewaard in microtiterplaten. De CHCC bestaat voor de helft uit Lactococcus- en Lactococcus-stammen. Verder zijn het Streptococcus-stammen (15%) en met enkele procenten onder meer: Leuconostoc-, Oenococcus-, Bacillus-, Bifidobacterium-, Brevibacterium- en Propionzuurbacteriestammen.

 

Een eenvoudige methode om de verzuring van de melk te meten, loopt via de pH verkleuring. Daarbij groeien de cellen in melk in microtiterplaten, waaraan een pH-indicator is toegevoegd. De kleur wordt in een normale vlakke scanner gemeten, de data gaan naar een spreadsheet. Daarna kan de pH worden berekend aan de hand van een standaardcurve. Zo konden bijvoorbeeld relatief eenvoudig 800 Lactococcus lactis isolaten onder vijf verschillende omstandigheden worden gekarakteriseerd.

 

‘Single Components (SICO’s)’: een nieuwe manier om zuursels samen te stellen. Met meervoudige stammen worden faagrobuustheid en complexe smaakformatie bereikt en met de toegenomen consistentie is een betere kwaliteitscontrole van de kaas haalbaar.

SICO’s zijn een verzameling van gedefinieerde enkele stammen, die een fenotype of een karakteristiek gemeen hebben. Hieruit kunnen zuursels worden samengesteld waarmee oog- en smaakvorming volledig gecontroleerd worden.

Genoomanalyse (‘genomics’) is de ultieme mogelijkheid voor karakterisering van zuurselstammen. De correcte soortnaam kan ermee gedetermineerd worden en alle aanwezige genen voorspeld. Dat is onder meer nuttig om de metabolische potentie te voorspellen, de afwezigheid van ongewenste genen aan te tonen en vergelijkingen te maken.

De kosten van genenvolgordebepaling zijn de afgelopen jaren spectaculair gedaald. Wat in 2005 nog € 250.000 kostte kan anno 2015 voor € 250,- worden gedaan.

 

Er zijn vele redenen om onze stammen te willen verbeteren. Het kan zijn vanwege de veranderende consumentenvoorkeuren, het drukken van de kostprijs in de zuivelindustrie of een consistente hoge kwaliteit (faagcontrole), maar ….. de ideale stam zal niet worden gevonden in de natuur.

Streptococcus thermophilus is zeer gewenst vanwege zijn snelle verzuring, maar S. therm.-stammen zijn niet in staat galactose te vergisten. Met genomics kunnen nu mutanten worden geselecteerd, die galactose kunnen fermenteren.

S. therm. is de enige melkzuurbacterie die urease-activiteit heeft. De ontstane ammonia werkt als een buffer waardoor de verzuring wordt vertraagd. Het geproduceerde koolzuur veroorzaakt schuim op de wrongel. Dat is een probleem bij de cottage cheese productie. Dit is op te lossen door urease-negatieve mutanten te isoleren.

 

Bacteriofagen zijn voor Chr. Hansen echt een apart hoofdstuk. Het drieluik: Grote zorgvuldigheid met de juiste stammencombinaties, Hygiëne met drie uitroeptekens en Mutantenselectie op basis van genoomanalyse, maken – in de ogen van dhr. Johanson - een gecontroleerde aanpak mogelijk.

 

Martin Warmerdam – geboren en getogen op een kaasboerderij – houdt een warm pleidooi voor de wilde, gemengde stammen. Hij weet ook hoe belangrijk de hygiëne is, getuige de door hem geciteerde kaasmakerszegswijze: ‘Al pocht de melker nog zo kras, de kaas maakt uit hoe’t melken was’.

Dhr. Johanson erkent, dat er wat verloren is gegaan, maar daarentegen is er ook veel gewonnen. Denk daarbij ondermeer aan de betere grip op het bereidingsproces.

 

 

Bacteriofagen

Vanuit FrieslandCampina gaf Arjen Nauta - Senior Scientist Nutritional Sciences/ Manager Expert Team Fermentation – inzicht in bacteriële virussen, hun eigenschappen en diversiteit.

In 2014 kwam bij FrieslandCampina meer dan de helft van de 10 miljard kilo verwerkte melk met fermenterende micro-organismen in aanraking. Oftewel 15 miljoen kg melk per dag. Om het nog meer tot de verbeelding te doen spreken: meer dan zes Olympische zwembaden vol.

Voorwaar geen kleine verantwoordelijkheid om de zuurselbacteriën te vrijwaren van bacteriofagen.

 

Bacteriofagen zijn in te delen in twee typen: de directe aanvallers (lytische fagen) en de aanvankelijke verstoppers (lysogene fagen – deze vermeerderen eerst hun genetische informatie middels de gastheercel en komen daarna pas naar buiten na lysis van de cel). In een tijd van 20 tot 120 minuten kan een cel volgroeien met fagen en lyseren, waarbij 10-300 fagen vrijkomen.

Bacteriofagen in de kaasproductie zijn vaak van het (lytische) type 936. Op basis van de huidige beschikbare literatuur, komt dit type – met uitzondering van in Azië - overal op de wereld in de kaasproductie voor. In Oost Europa en Noord Amerika wordt ook het type c2 gesignaleerd. Noorwegen, Ierland en Noord- en Zuid Amerika kennen ook nog het (lysogene) type P335.

Verschillende fagen kunnen meerdere soorten bacteriën aanpakken.

 

Bacteriofagen kunnen op wel zes manieren in de kaas terecht komen. Allereerst via de rauwe melk, dan vanuit de lucht in het zuivelbedrijf, de faag kan de pasteurisatie overleven, het zuursel zelf kan besmet zijn, besmetting bij het vullen van de kaasvaten en in het algemeen t.g.v. een inadequate hygiënische aanpak en beleid.

Het is zeker nuttig om de zuurselbacteriën te testen op faaggevoeligheid. Dit kan vrij eenvoudig op kiemtelplaten gebeuren. Het kwantificeren kan vervolgens via ‘plaque assay’ worden gedaan. Ook kan, om een beter inzicht te krijgen in de te verwachten impact en onderliggende mechanismen, het genoom worden geanalyseerd. Via de morfologie is eveneens een nadere specificatie te maken. Zo lijkt er bijvoorbeeld voor wat betreft de mate van aantasting van de zuurselbacteriën op basis van de nekstructuur van de faag (het aanhechtingspunt van de staart aan het ‘bovenbolletje’) een onderscheid te maken.

 

Bacteriofagen van het type 936 bevatten een kerngenoom van 28 ORF’s (Open Reading Frames). Andere ORF’s resulteren in een brede variëteit van type 936 bacteriofagen, die verschillen in morfologie en infectie- /overlevingsstrategieën.

Uit de onderzoekresultaten die Arjen Nauta toont, komt naar voren, dat zowel gast/faag antagonistische evolutie als wel adaptatie aan moderne procescondities hun rol spelen.

Stukje bij beetje kan dat leiden naar het ultieme doel: de beheersing van het bacteriofagenrisico in verzuringprocessen.

 

De eerste vraagsteller komt meteen met de positieve eigenschappen van fagen op de proppen, zoals daar zijn de smaakvorming en de instandhouding van de biodiversiteit. De spreker antwoordt, dat zijn onderzoek zich richt op de lytische fagen. Hij acht het mogelijk dat die ook in positieve zin een rol kunnen spelen.

Mevr, Serrano heeft twee vragen: 1) waarom kunnen fagen verschillende bacteriën aanpakken? en 2) is het evolutietraject van een faag te volgen? Arjen Nauta antwoordt op de eerste vraag, dat hem hierover geen nadere onderzoekresultaten bekend zijn. Hij acht het wel nodig onderzoek te doen, want in potentie is dat de meest gevaarlijke weg. Als antwoord op de tweede vraag zegt hij, dat er wel al veel ontwikkelingen zijn gesignaleerd.

 

Zuursels voor boerenkaas

Irene van der Voort, producent van Remeker - een duurzame Jersey Boerenkaas - op kaasboerderij ‘De Groote Voort’ te Lunteren legt een direct verband tussen haar bedrijfsomstandigheden en het zuursel voor de Remeker-kaas. Haar stelling is: ‘het bloemrijke grasland is leverancier van het natuurlijke zuursel’.

Alvorens nader in te gaan op haar zuurselkeuze geeft de inleidster een algemene schets van De Groote Voort met een nadruk op wat er niet wordt gedaan. Zo wordt geen kunstmest gebruikt, geen onkruidbestrijdingsmiddelen, geen toevoegingen aan de melk, geen antibiotica bij zieke koeien (al 11 jaar lang), geen synthetische mineralen in het voer (wel noten) en de koeien worden niet onthoornd (de zwakste drie koeien zijn daarmee wel de klos).

De koeien krijgen biologisch veevoer en ze worden natuurlijk gedekt. De kalveren blijven bij de koe (vooral voor het mooie plaatje en ten gerieve van de consument). De stierkalfjes van de Jerseykoeien worden apart afgemest om zo tot een beter rendement te komen.

De melk wordt rauw verwerkt en bij het pekelen van de kaas wordt zeezout benut. De kaaskorst wordt met – tot ghee ingekookte – weiboter ingesmeerd.

 

Irene van der Voort zegt met overtuiging gekozen te hebben voor het CSK 227-zuursel. Een nisine vormend zuursel, dat bijdraagt aan een wat meer zoete smaak. Als voordeel ziet ze, dat de nisine in het lichaam bacteriën reduceert. Ze onderkent wel degelijk de risico’s van haar bedrijfsvoering (de potstal, besmet water in de stal, effect van slagregens – vooral in augustus).

 

Rondleiding en kaasproeven

Onder leiding van secretaris Marja Kanning vindt vervolgens een rondleiding plaats. Daarnaast is er nog gelegenheid enkele bedrijfsstands te bezoeken en kan er kaas geproefd worden.

 

 

Verslag: Willem van Middendorp

Secretariaat

Natalie Hotrum

NIZO food research BV
Postbus 20
6710 BA Ede

t: +31318659646
f: +31318650400

e: Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. JavaScript dient ingeschakeld te zijn om het te bekijken.

Redactie

Willem van Middendorp






e: Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. JavaScript dient ingeschakeld te zijn om het te bekijken.

Lidmaatschap

Voor slechts 20 euro per jaar bent u lid van Het Genootschap.

  • Toegang tot het besloten gedeelte van de website;
  • Deelname aan symposia tegen gereduceerd tarief;
  • Ontvangen van onze periodieke nieuwsbrief.

Interesse? Meld u aan bij de secretaris!