Take home message

• Kefir uit korrels zijn een intrigerend ecosysteem van een biofilm, bacteriën en gisten. Als een koraal houdt het zichzelf tamelijk stabiel in stand; het groeit en leeft.
• De basis van alle kefirkorrels is kennelijk erg overeenkomstig, maar van kefir tot kefir, van continent tot continent zijn de soorten die in kleine hoeveelheden in de korrels voorkomen, verschillend.
• Verschillend qua soorten, maar met waarschijnlijk eenzelfde functionaliteit.

Het Symbioceen denken

Via het programma “Tegenlicht” van de VPRO werd duidelijk, dat er een nieuwe manier van denken, een filosofie nodig is om het Antropocene tijdperk achter ons te laten. We leven in het Antropoceen, het door de mens gedomineerde technologische tijdperk. De Australische milieu-filosoof Glenn Albrecht zocht naar nieuwe begrippen om ons gevoel uit te drukken die gepaard gaan met het beleven van de natuur. Helaas komen veel van deze gevoelens voort uit de vernietiging door de mens van natuur en milieu, de verstedelijking en de kunstmatige manier van leven en voeden.

Het antwoord op het Antropoceen zou het Symbioceen moeten zijn. Dit Post-Antropoceen moet ons vrijwaarden van toekomstige milieuschade, afvalbergen, zwevend plastic, of niet-afbreekbare middelen (PFAS, DDT). De weg tot het Symbioceen verloopt via het imiteren en kopiëren van natuurlijke processen, het begrijpen van complexiteit van ecosystemen en het aangaan van symbiotische relaties met de natuur om ons heen. Harmonie als sleutelbegrip.

Het kefiran-rif als metafoor

Kefirdrank wordt gemaakt van (rauwe) melk en kefirknolletjes. Kefirknolletjes of ‘kefirgrains’ zijn kleine korreltjes die uit natuurlijke stoffen zijn gevormd. Het zijn de melkeiwitten en de -suikers die de matrix vormen van de korrels. Kefiran is een biologisch afbreekbare biofilm, een biopolymeer, waarop, waarin of waartussen zich een reeks bacteriën en schimmels kunnen nestelen. Lactobacillus kefiranofaciens is daarbij de belangrijkste bouwer van het kefiran-skelet. Kefiran is een voorbeeld van het nieuwe Symbioceen, omdat een complex, afbreekbaar natuurproduct wordt gebruikt voor het maken van nieuwe materialen, onder meer verpakkingsmaterialen of nieuwe medicijnen (Radhouani et al., 2018).

De kefirkorrels tesamen vormen een soort koraalrif. Koraal is wellicht een van de meest tot de verbeelding sprekende ecosystemen, dat zich evenals kefirkorrels kenmerkt door de aanwezigheid van soorten, die hun eigen skelet uitbouwen. Bij de steenkoralen gebeurt dit door de kalk afscheidende poliepen. Zij laten het rif groeien. Er ontstaat een binnen- en buitenkant, waarin en waarop allerlei andere organismen kunnen overleven en een complexe levensgemeenschap van levende organismen aanwezig is. Het rif van de kefirkorrels is de kefiran. Bacteriën en schimmels groeien aan de binnen- en buitenkant van het kefiran-rif.

De ene kefir is de andere niet

Wanneer je kefirkorrels van verschillende landen en streken binnen landen met elkaar vergelijkt, dan zijn er soms grote verschillen. De ene is geler, meer bloemkoolachtig qua structuur, de ander vlakker/platter, meer elastisch en taaier. Waarom dit zo is, laat zich raden. Van regio tot regio en waarschijnlijk zelfs van huishouden tot huishouden wordt kefir een beetje anders gemaakt. Dit kan komen door de gebruikte melk (koe, geit, schaap,…), al dan niet verhitten, de kweektemperatuur, het ritme van door enten, wel of niet afspoelen van de korrels die uitgezeefd worden en ook de hygiëne standaard van de kefir maker (m/v). Toch lijkt het erop, dat de bacterie die het kefiran-rif opbouwt, telkens dezelfde is en van kefir tot kefir-korrel dominant aanwezig is: Lactobacillus kefiranofaciens. In totaal worden er wel 50 soorten bacteriën in kefirkorrels gevonden. Aan de buitenzijde van de kefirkorrels bevinden zich grote hoeveelheden Lactococcus bacteriën, L. lactis bijvoorbeeld. In melk ontwikkelen zij zich snel en als eerste en zetten het proces van melkzuurvorming in werking. Bij de vermenigvuldiging van de L. lactis verspreiden deze bacteriën zich daarna los door de melk heen, en zijn niet langer aan de kefirkorrels gebonden.

Belangrijk is het echter, dat de 50 kefir-bacteriesoorten tot een beperkt aantal functionele groepen behoren en daarom als soorten functioneel onderling uitwisselbaar zijn. De bacteriën in kefir-korrels vallen in drie hoofdgroepen uiteen: (1) de skeletbouwers, (2) de echte melkzuurvormers en (3) de parttime melkzuurvormers c.q. smaakmakers. De groep van melkzuurvormende bacteriën is dan ook zeer heterogeen, als het om vorm (staafjes, rondjes, clusters), wel/geen sporenvorming en leefwijze gaat.

Functionaliteit melkzuurvormende bacteriën in kefir

Melkzuurvormende bacteriën zetten melksuiker om in melkzuur en wel in twee stappen: lactose (12C) wordt gesplitst in glucose (6C) en galactose (6C) met behulp van het enzym lactase (ook wel beta-galactosidase genoemd). De beide 6C-suikers worden gesplitst in melkzuur (3C). Dus uit één molecuul lactose (12C) ontstaan 4 moleculen melkzuur (3C).

Verschillende gisten gebruiken melkzuur (3C) als voedingsbron om hier ethanol oftewel alcohol (2C) uit te maken. Uit 2 melkzuurmoleculen (3C) ontstaan 3 ethanolmoleculen (2C). Daarnaast zijn er nog acetaatvormende bacteriën, de azijnzuurvormers. Ook azijnzuur bestaat uit 2C-verbindingen. Als verder afbraakproduct wordt koolzuurgas (CO₂) gevormd, een typisch kenmerk van de anaerobe vergisting (Tabel 1).

Tabel 1. Functies van bacteriën in kefir-korrels: biologische en fysiologische eigenschappen (afgeleid van Fan et al., 2022)

Naam	Functie	Hoe	Hoeveelheid
Lactobacillus
Lb. kefiranofaciens	Skeletbouwer van kefiran	Kefiran ontstaat uit melksuiker en melkeiwit	>90%
Lb. kefiri			Enkele %%
Lactococcus	Mesophyle melkzuurvormer, homofermentatief	Snelle omzetting van lactose in melkzuur
L. lactis
L. cremoris
Leuconostoc	Mesophyle melkzuurvormer, heterofermentatief	Naast melkzuur ontstaan ook koolzuur, ethanol en vluchtige vetzuren
Enterococcus	Mesophyle melkzuurvormer
E. faecalis
Streptococcus	Thermophyle melkzuurvormer
S. thermopilus

Wang et al., (2020 en 2021) keken naar het verschil in kefirkorrels uit drie continenten. Lactobacillus kefiranofaciens is datgene wat de korrels verbindt (ca 90% van alle bacteriën). De lokale verschillen en verdere verschillen tussen kefirkorrels zitten in de laatste 10%. Bacteriesoorten die een functie vervullen in de ene kefir kunnen van plaats wisselen met andere soorten in kefir met een andere oorsprong.

Qua gisten en schimmels duiken drie dominante geslachten op: Saccharomyces, Kazachstania en Kluyveromyces. Zij maken ca. 90 van de gisten-populatie uit, echter wel in verschillende verhoudingen en dominanties van soorten. Voor kefirkorrels worden tot zo’n 25 verschillende soorten beschreven. Zij vallen uiteen in twee functionele groepen: (1) zij die wel lactose kunnen verteren en (2) zij die dat niet kunnen en van melkzuur (lactaat) leven (Fan et al., 2022).

Wanneer kefirkorrels aan melk worden toegevoegd, start een fermentatieproces. Bacteriën en gisten spelen elkaar daarbij de bal toe en er is daarom sprake van symbiose. Bacteriële melkzuurvormers vormen melkzuur en verlagen daardoor de pH van het product. Door het verdwijnen van hun voedingsbron (melksuiker) en de toenemende verzuring, komt de groei van melkzuurvormende bacteriën tot een einde. Gisten als Saccharomyces cerevisiae gebruiken melkzuur als voedingsbron, breken dit af, waardoor het product minder zuur wordt. Hierdoor maakt deze gist het mogelijk, dat melkzuurvergistende bacteriën weer verder kunnen groeien, wat zichtbaar is in een verdere reductie van de melksuikers.

Facit

We kunnen leren van kefir en kefirkorrels, hoe zij in symbiose leven en overleven. Bacteriën en gisten vormen samen een verbond, dat relatief stabiel is door de tijd heen. De basis van de kefir wordt gevormd door een biofilm, de kefiran. Daarop en daarin groeien enkele belangrijke functionele groepen bacteriën en schimmels, die van kefir tot kefir en van plek tot plek worden aangevuld met soorten, die lokaal van betekenis zijn, maar kennelijk toch sterk vergelijkbare functies vervullen in vergelijking met kefir uit een ander continent of plek.

Literatuur

• Albrecht G. (2022) Earth emotions. New words for a new world
• Fan, D., Stoyanova, L. G., & Netrusov, A. I. (2022). Microbiome and Metabiotic Properties of Kefir Grains and Kefirs Based on Them. Microbiology, 91(4), 339-355.
• Radhouani, H., Gonçalves, C., Maia, F. R., Oliveira, J. M., & Reis, R. L. (2018). Kefiran biopolymer: Evaluation of its physicochemical and biological properties. Journal of Bioactive and Compatible Polymers, 33(5), 461-478.
• Wang, H., Wang, C., & Guo, M. (2020). Autogenic successions of bacteria and fungi in kefir grains from different origins when sub-cultured in goat milk. Food Research International, 138, 109784.
• Wang, H., Sun, X., Song, X., & Guo, M. (2021). Effects of kefir grains from different origins on proteolysis and volatile profile of goat milk kefir. Food Chemistry, 339, 128099.