Take home message
- Kefir stamt oorspronkelijk uit knolletjes, maar kan desondanks qua samenstelling van micro-organismen behoorlijk uiteenlopen.
- Wat kefir tot kefir maakt, is de aanwezigheid van melkzuurvormende en melksuikervergistende bacteriën in een veelvoud aan bacteriestammen, aangevuld met kleine hoeveelheden gisten en schimmels. Lactococcus lactis domineert.
Kefirkorrels (= kefirplantje = SCOBY) vind je over de hele wereld, maar zijn er ook verschillen? De zuivelindustrie heeft in de afgelopen 10 jaar de kefir ontdekt en overal in de supermarkt kun je kefir kopen. Het woord kefir is niet beschermd, en dat merk je ook als je naar de soortensamenstelling van kefir kijkt. Ierse onderzoekers wilden weten of er een soort pan-genoom bestaat van al deze korrels, wat een andere vraag is voor “wat maakt kefir tot kefir”? Is er iets overkoepelend in de samenstelling (of de functionaliteit) van kefirs? Uit allerlei delen van de wereld werden 64 verschillende korrels verzameld. In gepasteuriseerde, volle koemelk werd vervolgens uit alle korrels op dezelfde manier kefir gemaakt. Bekeken werd of de korrels qua samenstelling verschillend zijn.
Onderzoek kefir genoom en kefir functionaliteit
In totaal vond men 46 verschillende soorten bacteriën en schimmels. De 64 verschillende kefirkorrels uit 25 landen zijn terug te brengen tot vier hoofdgroepen (clusters) van de kefirdrank. De regionale herkomst van de korrels valt overigens niet samen met deze clusterindeling. Vier soorten bacteriën kenmerken alle kefirs, maar komen in verschillende concentraties voor. Daardoor valt de “wereld-kefir” uiteen in vier subgroepen (Fig 1). Kefir bestaat vooral uit melkzuurbacteriën, veelal Lactococcus lactis-stammen, soms ook cremoris-stammen van Lactococcus lactis. In cluster-1 domineert L.lactis ssp lactis, in cluster-2 L.lactis ssp cremoris. Beide melkzuurbacteriesoorten behoren dan ook tot het kern-microbioom van de kefirdrank. In mindere mate domineerden andere soorten, zoals L.kefiranofaciens, een typische bacterie dominant in de korrels zelf of ook L.helveticus. Kefir kenmerkt zich dus vooral door een bacterie-soep, maar gisten en schimmels zoals Saccharomyces en Kluyveromyces-soorten horen ook bij kefir, echter in lage concentraties (zie Tabel 1).
Fig. 1. Op basis van een cluster-analyse vallen de monsters kefir uiteen in vier groepen, waarin een bepaalde soort dominant aanwezig is. Het gaat om verschillen in dominantie; alle soorten maken samen de kern uit van de typische kefir-bacteriën (overgenomen uit Walsh et al., 2023).
De verschillen in samenstelling tussen de 256 geanalyseerde monsters is groot (Tabel 1). De gewone melkzuurbacterie Lactococcus lactis is gemiddeld de meest dominante bacteriesoort (63,9%), echter er is een enorme spreiding (van 0,3 tot 96,5%), gevolgd op grote afstand door Lactobacillus helveticus (8,2%). Ook de typische bacterie Lactobacillus kefiranofaciens, die verantwoordelijk is voor de bouw van het skelet van de knolletjes komt met 5,2% voor in de kefirdrank. Schimmels en gisten zijn een zeer klein onderdeel van de kefir-samenstelling. De soorten komen alle onder de 0,5% voor, maar ook hier geldt weer, dat er tussen kefir-herkomsten grote verschillen kunnen zijn. In totaal zijn 46 soorten bacteriën, gisten en schimmels gevonden. Het aantal stammen ligt nog vele malen hoger.
Tabel 1. Gemiddelde, minimum en maximum verdeling (%) van bacteriesoorten en gisten/schimmels van kefir gemaakt uit korrels van over de hele wereld (afgeleid van Walsh et al., 2023). (Bacteriesoorten onder de 1% niet weergegeven. Alle fungi zijn opgenomen.)
| Soort | Gemiddelde | Minimum | Maximum |
| Bacteria | % | % | % |
| Lactococcus lactis | 63.9 | 0.3 | 96.5 |
| Lactobacillus helveticus | 8.2 | 0.0 | 77.0 |
| Lactobacillus kefiranofaciens | 5.2 | 0.0 | 57.6 |
| Lactococcus garvieae | 2.0 | 0.0 | 8.9 |
| Leuconostoc mesenteroides | 1.9 | 0.0 | 84.6 |
| Pseudomonas helleri | 1.8 | 0.0 | 60.1 |
| Acetobacter fabarum | 1.6 | 0.0 | 29.0 |
| Streptococcus thermophilus | 1.0 | 0.0 | 31.2 |
| Acetobacter cibinongensis | 1.0 | 0.0 | 13.5 |
| Lentilactobacillus kefiri | 1.0 | 0.0 | 24.7 |
| Fungi | |||
| Bacillus licheniformis | 0.2 | 0.0 | 1.9 |
| Saccharomyces cerevisiae | 0.1 | 0.0 | 6.0 |
| Kluyveromyces marxianus | 0.1 | 0.0 | 4.9 |
| Bacillus mycoides | 0.1 | 0.0 | 14.9 |
| Saccharomyces eubayanus | 0.0 | 0.0 | 1.1 |
Stammen bepalen uiteindelijk de genetische verschillen in functionaliteit. Melkzuurbacteriën produceren niet alleen melkzuur uit melksuiker, maar zijn ook verantwoordelijk voor tal van andere stofwisselingsproducten onder meer uit de afbraak van eiwit tot bio-actieve peptiden, en die we ook kennen onder de term van postbiotics. De stofwisseling kan per stam verschillen. Er zijn tussen de clusters bijvoorbeeld verschillen welke vetzuren er worden geproduceerd of hoeveel vitamine K2 er ontstaat.
Men kan inmiddels ook de afbraak en opbouwketen van bepaalde stoffen inzichtelijk maken. Het kern-microbioom van elke kefir verenigt meer dan 50 van dergelijke afbraak- en opbouwprocessen die typisch zijn voor elke kefir-drank. Wat qua werking onder meer duidelijk is, is dat er invloed is van kefir op de bloeddruk, of op de immunologie. Echter door de verschillen in herkomst van de korrels zijn er ook stoffen die bij specifieke soorten of stammen horen. Er zijn nog ruim 200 andere stofwisselingsproducten gedetecteerd die de ene kefir van de andere onderscheidt in geur, smaak of uitwerking. Niet elke kefir (uit korrels) zal dus helemaal dezelfde uitkomst geven, een en ander is dus afhankelijk van het totale pakket aan bacteriesoorten, -stammen, gisten en schimmels, wat in de korrels aanwezig is.
Kefir in Nederland
Naast kefir uit korrels wordt er natuurlijk ook op grote schaal kefir gemaakt, waarbij gebruik gemaakt wordt van geselecteerde bacteriën en schimmels: de zogenaamde gevriesdroogde startcultures. Vergelijkend onderzoek naar de samenstelling van bacteriën en schimmels laat verschillen zien tussen kefir, aangeboden op de Nederlandse markt (Tabel 2). Alle kefir-soorten bevatten bacteriën en schimmels. Qua bacteriën zijn overal (logischerwijze) Lactococcus lactis(-stammen) aanwezig, al dan niet samen met Streptococcus thermophilus. Qua schimmels zijn de verschillen groter. Daarbij kun je ervan uitgaan, dat datgene wat in de startcultuur (gevriesdroogd of niet) te vinden is, ook in het eindproduct opduikt. De bier- of bakkersgist Saccharomyces cervisiae wordt in de gepasteuriseerde kefirs gevonden, of ook Debaromyces. Debaromyces is met grote waarschijnlijkheid Debaromyces hansenii, een van de vele schimmels, die vanaf de jaren 1920 beschreven zijn en wereldwijd in startcultures voor gefermenteerde zuivel gebruikt worden.
Rauwmelkse kefir gemaakt uit een commerciële starter (nr. 4) bevat in dit geval Debaromyces, terwijl de kefir gemaakt uit knolletjes (nr. 5) een ander, veel rijker pallet aan typische schimmels bevat, die wereldwijd in traditionele kefir voorkomt. Het gaat om soorten uit het geslacht Galactomyces, Kazachstania en Kluyveromyces.
Tabel 2. Drie bio-kefir-soorten uit gepasteuriseerde melk (nrs. 1-3) in vergelijking met twee uit rauwe melk (nrs. 4-5); SC = starter cultuur, korrels = op basis van SCOBY; de relatieve verdeling (%) van bacteriën en gisten/schimmels (fungi). (Bron: eigen data)
| Uit gepasteuriseerde melk | Uit rauwe melk | ||||
| SC | SC | SC | SC | korrels | |
| Bacteria | (1) | (2) | (3) | (4) | (5) |
| Lactococcus lactis | 84.6 | 74.5 | 52.2 | 74.9 | 99.7 |
| Streptococcus thermophilus | 24.2 | 27.5 | 24.2 | ||
| Lactococcus | 12.7 | 0.2 | 19.2 | ||
| Leuconostoc | 2.7 | 1.0 | 1.1 | 0.8 | 0.1 |
| Fungi | |||||
| Saccharomyces cerevisiae | 96.7 | 98.2 | 16.6 | ||
| Debaryomyces | 2.1 | 0.3 | 83.3 | 84.9 | |
| Pichia kudriavzevii | 11.9 | ||||
| Galactomyces | 2.4 | 63.2 | |||
| Kazachstania unispora | 0.9 | 19.8 | |||
| Kazachstania turicensis | 9.3 | ||||
| Kluyveromyces marxianus | 7.7 | ||||
De tabellen 1 en 2 zijn qua presentatie niet helemaal met elkaar te vergelijken. Tabel 1 geeft de absolute verhouding van alle soorten onderling weer, terwijl in tabel 2 de bacteriën en schimmels elk apart zijn onderverdeeld. Ook voor de kefirs uit tabel 2 geldt, dat de absolute hoeveelheid schimmels en gisten gering is.
Rijping, gisting of bedervers?
Gisten en schimmels van de geslachten Debaromyces, Candida, Galactomyces, Klueveromyces of Saccharomyces worden meestal gezien als organismen die het “bederf’ van een levensmiddel veroorzaken. Er zijn verschillen in alcoholvorming en de mate van mousserend zijn vanwege de koolzuurvorming. De grens tussen afbraak, smaak- en geurvorming, omzetting en bederf is niet altijd scherp. Na de melkzuurvorming (melksuiker in melkzuur) komen de gisten die (onder meer) melkzuur weer verder afbreken en zorgen voor smaak en geur, maar ook “bij-producten” die zijn uitwerking hebben op onze gezondheid. Misschien wil je ze niet in voorverpakte kaas of op je fruitschaal aantreffen, maar in kefir zijn de gisten en schimmels belangrijke, gewenste soorten.
Literatuur
- Walsh, L. H., Coakley, M., Walsh, A. M., Crispie, F., O’Toole, P. W., & Cotter, P. D. (2023). Analysis of the milk kefir pan-metagenome reveals four community types, core species, and associated metabolic pathways. Iscience, 26(10).
