Zuivelproductie

Zuivel produceren is een biotechnologisch proces. De overgrote meerderheid van de zuivelproductie gebeurt met behulp van melkzuur bacteriën, die het melksuiker lactose fermenteren tot lactaat. Lactaatfermentatie kan echter ook gedaan worden door schimmels en gisten, bijvoorbeeld bij de productie van kefir en viili.

Melkzuurbacteriën

Mesofiele bacteriën:
Boter- en karnemelkproductie:
Deze bacteriën groeien bij 20 – 30°C. Bij de bereiding van karnemelk wordt gebruik gemaakt van de mesofiele bacterie Lactococcus lactis subsp. diacetylaris. Deze bacterie zorgt voor de fermentatie van melkcitraat in diacetyl, wat een typische smaakmaker van zuivelproductie is. Wanneer de bacterie in room geincubeerd wordt ontstaat zure room, bij incubatie in melk ontstaat karnemelk.

In het productieproces worden eerst de melkvetten uit de melk gehaald door centrifugeren, en vervolgens wordt de room gekarnd (opgeklopt). De vetten klonteren samen, en vormen de boter wat bestaat uit 82% vet, de rest wordt de karnemelk dat slechts uit 0,4% vet bestaat.

Thermofiele bacteriën
Deze bacteriën groeien bij een temperatuur van 45°C. Ze worden gebruikt voor de productie van yoghurt en kaas.

Yoghurtproductie
Eerst wordt magere melk gepasteuriseerd, en vervolgens afgekoeld. Hierna worden bacteriën toegevoegd die het melksuiker lactose omzetten in lactaat. Bij de meeste yoghurts wordt gebruik gemaakt van de combinatie van Streptococcus thermophilus en Lactobacillus bulgaricus. Deze worden altijd toegevoegd in een ratio 1:1, aangezien ze elkaars groei en dus fermentatie stimuleren. De bacteriën breken ook caseïne, een melkeiwit af, en hierbij komt diacetyl (S. thermophilus) en acetaldehyde (L. bulgaricus) bij vrij. Dit zijn ook weer typische smaakmakers.

Ook andere bacteriën als de Lactobacillus delbrueckii en Streptococcus salivarius worden gebruikt bij de productie van yoghurt.
De incubatietijd is afhankelijk van de temperatuur. Standyoghurt wordt 4-6 uur geïncubeerd in de verpakking waarin deze ook wordt verkocht, bij een temperatuur van 45°C. Roeryoghurt is de yoghurt zoals deze in Nederland in de supermarkt wordt verkocht, deze wordt 10-14 uur geïncubeerd vij een temperatuur van 32°C en vervolgens in de verpakkingen gegoten. Door de lage pH van de yoghurt door lactaat vorming (pH 4-5) wordt de houdbaarheid van het melkproduct verlengt. Bedervende bacteriën kunnen bij dergelijke pH waarden moeilijker groeien.

Kaasproductie
Aan de melk wordt rennine of chymosine toegevoegd. Rennine wordt gewonnen uit de maag van jonge kalveren, chymosine is hetzelfde enzym dat wordt gemaakt door recombinante Escherichia coli, Aspergillus niger of Kluyveromyces lactis. Dit enzyme zorgt ervoor dat caseïne eiwitten coaguleren en vocht en vet insluiten. Bacteriële startcultures worden toegevoegd, die voor bijna alle kazen een mengsel is van Lactococcus lactis, Lactococcus cremoris en eventueel Streptococcus thermophilus.

De klonterige laag heet de wrongel, de waterige laag is de wei. De wrongel wordt in een zout water bad (pekelbad) gedompeld. Dit bevorderd korstvorming, houdbaarheid smaak en stevigheid. Door de hoge zoutconcentraties gaan de startcultures dood, en bij het verdere rijpen van de kaas worden non-startcultures gebruikt. Hoe langer de kaas rijpt, hoe meer aroma’s de bacteriën kunnen creëren.

Overzicht van enkele non-start cultures bij het maken van verschillende kazen:

• Bacterie/schimmel: kaasproduct
• Penicillium camamberti: Camambert + Brie (Franse zachte kazen)
• Penicillium roqueforti: Roquefort
• Brevibacterium linens: Limburger
• Lactobacillus casei: Cheddar
• Lactobacillus bulgaricus: Parmezaanse kaas
• Propionibacterium germanii/freudenreichii: Leerdammer + Emmentaler (Zoete gatenkaas)

Probiotische bacteriën

Dit zijn micro-organismen die toegevoegd zijn aan zuivel die goed zijn voor de gezondheid van de mens en significante waarde toevoegen aan de voeding. Ze zijn een goede optie voor behandeling van ziekten waar een antibiotica resistentie tegen in opkomst is. Deze bacteriën zijn zuurresistent en worden niet gedood in de maag. Hierdoor kunnen ze in de darmtractus hun werking uitvoeren.

Probiotische bacteriën worden toegevoegd aan zuivelproducten, en zo worden bijvoorbeeld Yakult en Activia gemaakt. Voorbeelden van probiotische bacteriën zijn de Lactobacillus acidophilus (antitumor componenten in zijn celwand, zou colonkanker kunnen voorkomen) en de Bifidobacterium bifidus (zouden ook antitumor componenten bevatten, helpen aan een normale darmbalans, het serumcholesterol verlagen en het verbeteren van de calciumopname)

Gistlactaat fermentatie

Ook gisten kunnen lactose gebruiken in het fermentatieproces tot lactaat. Dit wordt onder andere gebruikt in de productie van kefir, een melkdrank die wordt gedronken in de kaukasus. Het bevat ongeveer 2% alcohol. Door de CO2 productie is het een schuimige drank.

Schimmel lactaat fermentatie

De schimmel Geotrichium candidum wordt fermenteert lactose tot lactaat bij de productie van viili, een melkdrank die wordt gedronken in Finland.