UNIVERZA V LJUBLJANI - web.bf.uni-lj.siweb.bf.uni-lj.si/zt/bioteh/seminar_all/zivil/2002_03/Kefir.pdf · Biotehnološka proizvodnja kefirja, Seminar,Biotehniška fakulteta, Študij

UNIVERZA V LJUBLJANI BIOTEHNIŠKA FAKULTETA

ŽIVILSKA TEHNOLOGIJA

BIOTEHNOLOŠKA PROIZVODNJA KEFIRJA

Maja BIZJAK, Bernarda BRUMEC, Špela ČERPIČ

(študentke tretjega letnika Živilske tehnologije)

Prof. dr. Peter Raspor in asist. dr. Maja Paš (mentorja) Ljubljana, 2003 *Seminarska naloga pri predmetu Biotehnologija

Biotehnološka proizvodnja kefirja, Seminar,Biotehniška fakulteta, Študij živilske tehnologije, 2003 2

Povzetek Kefir je ena najstarejših vrst fermentiranega mleka, ki izvira s Kavkaza. Danes je priljubljen mlečni napitek zaradi domnevnih zdravilnih učinkov na človeško telo in okolju prijazne proizvodnje. Pridobivamo ga z dodatkom kefirnih zrn (starter kultura) v ustrezno pripravljeno mleko (kravje, kozje, ovčje, mešano). Kefirno zrno je ogrodje iz beljakovin in polisaharidov (kefiran), v simbiozi živečimi mikroorganizmi. Na perifernem delu prevladujejo predvsem bakterije (Lactoccocus spp., Lactobacillus spp., Leuconostoc spp.) v notranjosti pa kvasovke (Candida kefir, Kloveromyces marxianus, Candida colliculosa, Torulaspora delbrueckii, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces unispores, Brettanomyces anomalus). Proizvodnja kefirja (cepljenje, fermentacija, ohlajanje) poteka na tradicionalen ali industrijski način, kjer se uporabljajo posamezni mikroorganizmi (liofilizirane kulture, DVS-kulture). Z dodatkom starter kultur v mleku poteče mlečno kislinska in alkoholna fermentacija. Najpomembmejši končni produkti so mlečna kislina, etanol in ogljikov dioksid ter v manjši meri acetaldehid, diacetil in acetoin. Nastajajoči ogljikov dioksid ovira zaključne postopke proizvodnje (embaliranja). Summary Kefir is one of the oldest fermented milk products originating from the Caucas. Today is popular dairy product becaouse it is belived to be good for human health and its environmental friendly production. It is produced from appropriate prepaired milk (cow's, goat's, sheep's ) with addition of kefir grains consist of protein and polysaccharide (kefiran) structure with natural symbiosis of different microorganisms. The peripheral layer of kefir grains is dominated by bacteria (Lactoccocus spp., Lactobacillus spp., Leuconostoc spp.) but interir part is populated by yeasts (Candida kefir, Kloveromyces marxianus, Candida colliculosa, Torulaspora delbrueckii, Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces unispores, Brettanomyces anomalus). The kefir production (inoculation, fermentation, cooling) is done by traditional or industrial procedure where individual microorganisms are used (lyophilized cultures, DVS cultures). With addition of starter cultures malolactric and alcoholic fermentation is induced. Lactic acid, ethanol and carbon dioxide are the most important end-products, together with small quantities of acetaldehyde, dyacetil and acetoin. Formation carbon dioxide obstacles finalization procedures (packaging).


1 Uvod _______________________________________________________________ 4

2 Zgodovina biotehnološke proizvodnje kefirja_______________________________ 4

3 Mikrobiološke osnove biotehnološke proizvodnje kefirja _____________________ 5 3.1 Kefirno zrno____________________________________________________________ 5

3.1.1 Mikrobna struktura kefirnega zrna _____________________________________________ 5

3.2 Kvasovke ______________________________________________________________ 7 3.2.1 Kvasovke v kefirnem zrnu____________________________________________________ 7 3.2.2 Izolacija kvasovk iz kefirnega zrna _____________________________________________ 8 Candida kefir _____________________________________________________________________ 8 Candida colliculosa ________________________________________________________________ 8 Saccharomyces unisporus ___________________________________________________________ 9 Brettanomyces anomalus ____________________________________________________________ 9

3.3 Bakterije_______________________________________________________________ 9 3.3.1 Bakterijska mikroflora kefirnega zrna ___________________________________________ 9

3.3.1.1 Mezofilni homofermentativni streptokoki ____________________________________ 10 3.1.1.2 Laktobacili ____________________________________________________________ 10 3.1.1.3 Mezofilni heterofermentativni streptokoki ____________________________________ 10 3.1.1.4 Bakterije ocetno kislinskega vrenja _________________________________________ 10 3.1.1.5 Aktivnost mlečno kislinskih bakterij ________________________________________ 11

4 Biokemijske osnove biotehnološke proizvodnje kefirja ______________________ 11 4.1 Splošno _______________________________________________________________ 11

4.2 Fermentacija __________________________________________________________ 12 4.2.1 Proces mlečno kislinske fermentacije v mleku ___________________________________ 13 4.2.2 Proces alkoholnega vrenja ___________________________________________________ 15

5 Bioinžinirske osnove biotehnološke proizvodnje kefirja _____________________ 17 5.1 Pripravljalni postopki___________________________________________________ 17

5.1.1 Priprava starter kulture _____________________________________________________ 17 5.1.2 Priprava mleka za kefir _____________________________________________________ 17

5.2 Potek bioprocesa _______________________________________________________ 18

5.3 Zaključni postopki _____________________________________________________ 19 5.3.1 Lastnosti in kakovost končnega izdelka ________________________________________ 20

6 Ekološki aspekt biotehnološke proizvodnje kefirja _________________________ 20 6.1 Vpliv na okolje_________________________________________________________ 20

7 Uporaba kefirja v prehrani ____________________________________________ 21 7.1 Splošno _______________________________________________________________ 21

7.2 Zdravilni učinki kefirja _________________________________________________ 21

7.3 Uporaba v kulinariki____________________________________________________ 22

8 Reference __________________________________________________________ 22


1 Uvod Kefir je ena najstarejših vrst fermentiranega mleka, ki izvira s Kavkaza. Zaradi svojih značilnih lastnosti je poznan tudi kot mlečna pijača ali mlečni šampanjec. Danes je razširjen in poznan povsod, še vedno pa ga največ proizvedejo v Rusiji. Mleko, ki se uporablja za pridobivanje je lahko kravje, kozje, ovčje ali mešano. Ker je mleko izredno dobro gojišče za rast mikroorganizmov, so tudi v tem izdelku naravno prisotni predvsem tisti mikroorganizmi, ki sodelujejo pri mlečno kislinskem in alkoholnem vrenju. V večji meri so to bakterije (70 % laktobacilov, 20 % streptokokov) pa tudi kvasovke (5 %). Tako kot v zgodovini je tudi danes poznan kot zdravilni mlečni napitek. 2 Zgodovina biotehnološke proizvodnje kefirja Kefir je doma pod kavkaškimi hribi, ki ležijo med črnim in kaspijskim morjem. Je tradicionalni napitek kavkaških ljudstev, ti še danes verjamejo, da so kefirna zrna prišla v njihovo deželo pred približno tisoč leti, kot Alahovo darilo oziroma darilo preroka Mohameda. Verjame se, da so muslimanska plemena, ki so živela v planinah severnega Kavkaza, dobila v dar kefirjeva zrna. Zrna naj bi jim podaril prerok Mohamed, ko je pred približno 1400 leti potoval skozi to področje. Dejstvo je, da so ta plemena smatrala kefirjeva zrna za zrna preroka Mohameda in kulturo, ki iz njih nastane, kefir kot prerokovo pijačo. Znanstveniki pa se bolj nagibajo k naključnemu nastanku kefirnih zrn. Ko so prebivalci Kavkaza v usnjenih vrečah kisali najprej ovčje nato pa še sveže kravje in kozje mleko, so pri tem dobili kefirna zrna. Takšna priprava kefirja je postajala vse bolj vsakdanja za ljudstva kavkaških hribov. Za fermentacijo so kavkaška ljudstva še vedno uporabljala usnjene vreče iz ovčje kože, kamor so dali sveže ovčje ali kravje mleko z dodatkom kefirnih zrn. Kefirna zrna so ločevali od ostalega narejenega kefirja tako, da so zrna zavozlali v enega od kotov usnjenih vreč. Tako nastali kefir z nekaj zrni so nalili v posode, tak prispevek je bil namenjen takojšnjemu uživanju. V hladnih dnevih so te usnjene vreče čez dan pustili na soncu, čez noč pa ob ognju. Včasih so kefir še enkrat fermentirali, ampak brez kefirnih zrn. Svež kefir so dali v lesene sode, včasih so dodali tudi malo svežega kravjega mleka. Sodi so bili neprodušno zaprti. Te sode so pustili stati nekaj dni in dobili so pijačo z nekaj več alkohola in boljšo kvaliteto. Tako so od zgodnjega osemnajstega stoletja kefirju, ki je mleko s kulturo iz probiotičnih draguljev pripisovali zdravilno moč. Kefirna zrna so prehajala iz generacije v generacijo ljudstev Kavkaza. Ti ljudje so smatrali kefirna zrna kot znak bogastva, zato so tudi skrbno varovali skrivnosti izdelave kefirja, znanje in širitev. Okoli leta 1900 je družba » All – Russian Physicians « navezala stike z bratoma Blandovs, ki sta bila lastnika tovarne sira v severnem delu kavkaških planin in jih prosilo, da priskrbita kefirno kulturo. Brata sta prišla na idejo, da bi lahko uporabila lepoto mlade dame Irine Sakharove. Irina naj bi z dobrikanjem prepričala kavkaškega princa z imenom Bek-Mirza Barchorov, da ji podari nekaj dragocenih kefirnih zrn. Irina je zares oslepila princa s svojo slepoto, vendar jo le ta zavrne in ji ne podari teh dragocenih probiotičnih » draguljev«. Princ se je zaljubil v prelep Irino in ker ni želel, da ga zapusti je naročil svojem možem, da jo ugrabijo. Proti njeni volji so jo pripeljali nazaj na dvor, kjer jo princ upajoč, da bo privolila zaprosi za roko. Irina ga zavrne, vendar jo rešita brata Blandovs za katera je


Irina delala v njuni tovarni sira. Mlada Irina in brata Blandovs so se napotili k carju in mu povedali kaj se je zgodilo Irini na dvoru princa. Car zahteva, da princ plača odškodnino za svoje dejanje. Princ ponudi Irini zlato in dragulje, kot odškodnino za zločin, ki ji ga je povzročil vendar zavrne njegovo ponudbo. Vztraja, da lahko princ plača odškodnino le s probiotičnimi dragulji in jih dobi. Leta 1908 je Irina Sakharova prinesla prvi kefir v Moskvo, ki je bil uporabljen v medicinske namene in to z velikim uspehom. Leta 1973, ko je bila Irina stara petinosemdeset let je prejela pismo ministra prehrambene industrije prejšnje USSR, v kateri ji izrazi hvaležno priznanje za njeno primarno vlogo pri prinosu kefirja Ruskim ljudem. organizma, Skrivnost visoke biološke vrednosti in blagodejnega učinka kefirja na presnovo celotnega s poudarkom na procesu staranja, je še dokaj neraziskana, čeprav so te probiotični dragulji že kar nekaj časa med nami. (http://users.chariot.net.au/~dna/kefirpage.html, 21.10.2002) 3 Mikrobiološke osnove biotehnološke proizvodnje kefirja 3.1 Kefirno zrno Kefirno zrno je nepravilne oblike, hrapave površine, bele ali rumenkaste barve, ki je odvisna od količine vezane mlečne maščobe. Po konsistenci so malo elastične, želatinaste granule. Zrna so različnih nepravilnih oblik, premera od 2 do 15 mm. Podobna so lahko cvetači, lahko so ovalne, kroglaste oblike ali pa so takšne oblike kot proso. Na zunanjem delu zrna prevladujejo predvsem bakterije v notranjosti pa kvsovke. Osnovna funkcija teh mikrorganizmov je razgradnja kompleksnih sestavin mleka na enostavnejše.

Slika 1: bakterije in kvasovke v kefirnem zrnu (Mavrin, Oštir, 2002) 3.1.1 Mikrobna struktura kefirnega zrna Mikrobno združbo predstavlja simbiotski sistem mlečnokislinskih laktobacilov in streptokokov v koncentraciji 108 – 109/gram in kvasovk v koncentraciji 108/gram. Na splošno predstavljajo laktobacili 65-80 % mikrobne populacije, ostalih 20 % predstavljajo streptokoki in različne vrste kvasovk, ki so lahko laktoza nefermentirajoče ali pa laktozo fermentirajo.


V zadnjih desetih letih je bilo narejenih veliko raziskav, ki so zajemale mikrobno sestavo kefirnega zrna in kefirja, kemijsko sestavo in hranljivo ter zdravstveno vrednost kefirja. Mikrobno populacijo kefirnega zrna so izolirali in identificirali glede na njihove morfološke, fiziološke in biokemijske lastnosti. V zadnjem času so se določene skupine raziskovalcev usmerile predvsem na identifikacijo kvasovk z molekulskimi metodami. Uporabnost dobljenih rezultatov je predvsem v nadzorovanju kvasne populacije v kefirnih zrnih, kar omogoča hitro razlikovanje kvarljivcev od naravno prisotne mikroflore v končnem proizvodu. (Kočar, 1999)

a) periferni sloj – prevladujejo paličaste bakterije b) medcona – več kvasovk c) središčna cona – več kvasovk ugrajene v želatinozno matrico ( kefiran ) Slika 2: Shematski prikaz strukture kefirnega zrna ( Bajt in Golc-Teger, 2002) Kefirna zrna so sestavljena iz kompleksne združbe različnih bakterij in kvasovk. Površina zrna je prekrita s kompaktnim slojem paličastih bakterij in ovalnih kvasovk. Bakterije in kvasovke v kefirnih zrnih so v različnih razmerjih. Delno lahko populacija mikroorganizmov lizira, ker ekstenzivno obdajanje mikrobne populacije z matriksom, kefiranom preprečuje difuzijo hranilnih snovi in metabolitov in na ta način povzroči lizo celic na določenih delih kefirnega zrna. Dolgo časa so mislili, da je na zunanji strani zrna prisotna samo bakterijska populacija, medtem ko naj bi bila v notranjosti zrna kvasna mikroflora. Pred časom pa so s ponovnim pregledom kefirnega zrna z elektronskim mikroskopom ugotovili, da so kvasovke prisotne


tudi na zunanjem delu. V notranjosti zrna so tiste kvasovke, ki ne fermentirajo laktoze, medtem ko so na površini prisotne laktoza fermentativne kvasovke. 3.2 Kvasovke Kvasovke so netaksonomska oblika gliv, definirana glede na morfološke in fiziološke značilnosti. Pri kvasovkah prevladuje enocelična vegetativna oblika celic. Nespolno pa se razmnožujejo z brstenjem ali cepitvijo. So filogenetsko različna skupina organizmov in pripadajo dvem glavnim taksonomom in sicer Ascomycotina in Basidomycotina. Ne glede na ohlapno definicijo kvasovk kot taksonomske skupine, pa imajo le te izreden pomen v živilih, tako pozitivnega kot negativnega. Kvasovke so najpomembnejša skupina mikroorganizmov, ki jih človek izkorišča v komercialne namene. Zaradi svojih lastnosti kot je na primer njihova relativno enostavna zgradba in organizacija celic, nezahtevnost za gojitev v aerobnem in anaerobnem okolju, so postale kvasovke uporaben modelni organizem za proučevanje temeljnih procesov evkariontske celice. Med kvasovkami najdemo tudi patogene vrste, ki so s svojim nezaželjenim učinkom na gostitelja velikokrat tudi usodne. Prav tako kvasovke povzročajo kvar živil. Škodljiv učinek je lahko izražen že med pridelovanjem surovin, med proizvodnjo živil in njihovim kasnejšim shranjevanjem. Vloga kvasovk kot tehnoloških kvarljivcev je očitnejša v novejših tehnologijah, ki težijo k manjši uporabi soli, alkohola, kislin, sladkorjev ali drugih sredstev za konzerviranje. 3.2.1 Kvasovke v kefirnem zrnu Za kvasovke je znano, da imajo visoko toleranco na nizek pH in temperaturo, vire ogljika pa fermentirajo v etanol in ogljikov dioksid. V kefirju, kjer poteče mlečnokislinska in alkoholna fermentacija, so kvasovke odgovorne za razvoj značilnega okusa. Kvasovke v mlečnih proizvodih sodelujejo pri metabolizmu mlečne kisline, kar ima za posledico zvišanje pH. Kot kvarljivci mlečnih izdelkov lahko povzročajo napihovanje embalaže, t.i. kvasni neprijetni vonj in izgubo kvalitete konsistence. Moderna proizvodnja kefirja temelji na kontinuirni kultivaciji kefirnih zrn v mleku kar se kaže v povečanju biomase za 5 – 7 % na dan. Najpogosteje izolirane kvasovke iz kefirnih zrn so: • Candida kefir, • Kluveromyces marxianus, • Candida colliculosa, • Torulospora delbrueckeii, • Saccharomyces cerevisiae, • Saccharomyces unisporus, • Brettanomyces anomalus • neidenficirana kvasovka U Sestava kvasne populacije je odvisna od načina pridobivanja kefirja. V zrnih, kjer je prisotnih več vrst kvasovk in je med njimi tudi kvasovka U, slednja vedno dominira. V primeru da ta kvasovka ni prisotna prevladuje S. unisporus. Med fermentacijo


se število laktoza fermentativnih kvasovk K. marxianus in C. kefir poviša in doseže kvasovko U. Sestava kvasne populacije v mleku po inokulaciji potrjuje domnevo, da sta C. kefir in K. marxianus prisotni na zunanjem delu kefirnega zrna. Sicer pa ni presenetljivo, da sta K. marxianus in C. kefir locirani na zunanji strani kefirnega zrna, saj lahko zrno še vedno vsebuje ostanke fermentiranega mleka. Razen kadar teh kvasovk ni prisotnih na kefirnem zrnu še vedno dominira kvasovka U, kar je posledica njenega visokega začetnega števila pred fermentacijo. Kadar je kot inokolum uporabljen kefir namesto kefirnih zrn se sestava kvasne populacije spremeni. Kvasovki K. marxianus ali C. kefir dosežeta 100 % v kvasni populaciji. Kadar teh dveh vrst ni prisotnih bo prevladovala kvasovka S. unisporus. V primeru, da je inokulum kefir, kvasovke U niso zasledili in tudi skupno število kvasovk je manjše. Sklepamo lahko, da je sestava kvasne populacije v tradicionalnem kefirju homogena in močno odvisna od tega ali je kot inokulum uporabljen kefir ali kefirno zrno. (Kočar, 1999) 3.2.2 Izolacija kvasovk iz kefirnega zrna Candida kefir Ta kvasovka je anamorf – nespolna oblika kvasovke Kluveromyces marxianus in zato ne tvori spor. Celice pod mikroskopom so podolgovato okrogle oziroma elipsoidne. Kolonije, ki jih te kvasovke tvorijo na gojišču YEPD imajo kremnato barvo, na sredini kolonije pa je značilen vrh, ki je malo bolj rjavkaste barve kot zunanji del kolonije. Značilno za kvasovko C. kefir je, da ima sposobnost fermentirati laktozo, raste na saharozi in rafinozi. Na antibiotik cikloheksamid je odporna. Sposobna je tudi asimilirati L – lizin in etilamin kot edini vir dušika. Omenjena kvasovka izloča zimocine. Glede na objavljene raziskave lahko ugotovimo, da v primeru ko za proizvodnjo kefirja uporabljamo kot starter kulturo kefirna zrna, med fermentacijo naraste število laktoza fermentirajočih kvasovk, C. kefir in K. marxianus. Ko pa se za inokolum uporablja kefir pa te kvasovke popolnoma prevladajo v populaciji. Kvasovka C. kefir je zelo pogosto izolirana iz kefirnih zrn in iz samega kefirja. Verjetno je na pogostost pojavljanja in lastnostmi, s katerimi pripomore k nastanku značilnega okusa in vonja kefirja, dobila tudi ime. (Kočar, 1999) Candida colliculosa Candida colliculosa je anamorf kvasovke Toraluspora delbruecki. Celice kvasovk pod mikroskopom so okrogle. Kolonije na YEPD agarju so bele barve, okrogle oblike z gladko površino. Kvasovke C. colliculosa fermentirajo glukozo, medtem ko laktoze ne fermentirajo. Glede na rast v prisotnosti etanola, jih lahko uvrstimo na etanol tolerantne kvasovke. Rastejo na 50 % agarju, kar jih uvršča med ozmotolerantne kvasovke. Na antibiotik cikloheksamid so občutljive že v zelo nizki koncentraciji ( 0.01 % ). Test zimocidne aktivnosti je pokazal, da C. colliculosa nima zimocidne aktivnosti oziroma ne spada med kvasovke ubijalke. (Kočar, 1999)


Saccharomyces unisporus Pod mikroskopom so celice kroglaste ali kratko elipsoidne oblike. Kolonije, ki jih tvorijo kvasovke S. unisporus na YEPD na agarju so kremaste barve, gladke in v sredini malo dvignjene. Med testi, ki so jih naredili za potrditev uvrstitve izolatov v vrsto S. unisporus je bila pozitivna fermentacija in rast na galaktozi, ter asimilacija glukozamina. Prav tako imajo te kvasovke sposobnost rasti na etilaminu, kadaverinu in L – lizinu, kot edinem viru dušika. Nimajo sposobnosti fermentirati laktozo, zato se nahajajo v notranjem delu kefirnega zrna. Vrsta kvasovk S. unisporus nima sposobnosti izločanja zimocinov. Če kot starter kulturo pri proizvodnji kefirja uporabimo kefir bo kvasovka S. unisporus prevladala, vendar samo v primeru, ko ni prisotnih C. kefir in K. marxianus. Prisotna je tudi v večih drugih mlečnih produktih kot sta na primer sirotka in sir, vendar vedno v nižji koncentraciji kot laktoza fermentirajoče kvasovke.(Kočar, 1999) Brettanomyces anomalus Pod mikroskopom so celice podobne čolničkom, torej so podolgovato elipsoidne, ker se vegetativno razmnožujejo z unipolarnim brstenjem. Na YEPD gojišču tvorijo kolonije, ki so svetlo rjave barve in na površini malo hrapave. B. anomalus je vrsta kvasovk, ki asimilira in fermentira laktozo, testi fermentacije so lahko tudi variabilni. Verjetno se potem tudi ta kvasovka nahaja na perifernem delu kefirnega zrna. Značilna za rod Brettanomyces je produkcija ocetne kisline na Custerjevem gojišču, ki se vidi kot bistra cona v okolici seva, ki proizvaja ocetno kislino. Lahko raste tudi na nitratu kot edinem viru dušika. Vrsta B. anomalus izloča zimocine, ki delujejo letalno na senzitivne kvasovke. (Kočar, 1999) 3.3 Bakterije 3.3.1 Bakterijska mikroflora kefirnega zrna Lactobacilli • Lb. brevis • Lb. cellobiosus • Lb. achidophilus • Lb. kefir • Lb. kefiranofaciens • Lb. casei ssp. alactosus • Lb. casei ssp. rhamnosus • Lb. casei • Lb. helvectius ssp lactis • Lb. dellbruecki ssp lactis • Lb. dellbruecki ssp bulgaricus • Lb. lactis

Streptococci in Lactococci • Lc. lactis ssp. lactis


• Lc. lactis var. diacetylactis • Lc. lactis ssp. cremoris • S. salivarius ssp. thermophilus • Enterococcus durans • Leuconostoc cremoris • L. mesenteroides Acetobacters • Acetobacter acetil • A. rasens (Macrae in sod., 1993)

3.3.1.1 Mezofilni homofermentativni streptokoki Med mezofilne homofermentativne streptokoke mlečno kislinskega vrenja spadajo S. lactis in S. lactis. ssp. cremoris. Te bakterije na začetku fermentacije povzročajo kislost, ki kasneje inhibira njihovo nadaljno rast. V kefirnih zrnih se nahajajo tudi večje količine vrste S. durans. Diacetil je glavna komponenta arome kefirja in nastane z razgradnjo citrata s pomočjo Streptococcus lactis spp diacetylactis in Leuconostoc sp

3.1.1.2 Laktobacili V kefirnih zrnih je prisotnih nekaj vrst laktobacilov, od katerih mezofilni laktobacili nimajo pomembne vloge pri kvaliteti proizvoda. Od obligatno heterofermentativnih vrst je najpogostejši L. brevis, od fakultativno heterofermentativnih vrst L. casei ssp. rhamnosus ter L. delbrueckii ssp. bulgaricus in L. helveticus kot obligativno homofermentativni. La Riviere ( 1963 ) je ugotovil, da je 25 % suhe snovi kefirnega zrnca zgrajeno iz ekstracelularnega polisaharidnega materiala, ki ga proizvede L. brevis ali L. kefir.

3.1.1.3 Mezofilni heterofermentativni streptokoki Mezofilni heterofermentativni streptokoki mlečno kislinskega vrenja so Leuconostoc mesenteroides in Leuconostoc mesenteroides ssp. dextranicum. Te bakterije sodelujejo pri tvorbi specifičnega okusa kefirja, vendar so v prevelikih količinah lahko vzrok nezaželenega pojava, plina. ( Tratnik, 1998)

3.1.1.4 Bakterije ocetno kislinskega vrenja Sem spadajo Acetobacter aceti in A. rasens. Te bakterije imajo pomembno vlogo pri ohranjanju simbioze mikroflore kefirnega zrnca in izboljšujejo konzistenco kefirja s povečanjem viskoznosti. (Tratnik, 1998)


3.1.1.5 Aktivnost mlečno kislinskih bakterij Aktivnost MKB močno zavisi od pogojev v katerih poteka vrenje in glede nato pride do nastanka različnih metabolitov. Med drugim imajo MKB tudi sposobnost razgradnje proteinov in so zato izredno slabi proteoliti gledano na druge vrste bakterij. Stopnja proteolize je v glavnem do 1 %. Delovanje proteinaz in peptidaz ima vpliv na tvorbo arome ali pa celo na samo konzistenco proizvoda. Nastali peptidi in aminokisline so prekurzorji proizvodnje tvorbe arome in povzročitelji rasti nekaterih mikroorganizmov v sestavi kulture. Na višjo stopnjo proteolize ima vpliv tudi povišana temperatura in pH vrednost, podaljšano shranjevanje proizvoda in določeni sevi mikroorganizmov. V tem primeru je lahko kefir kot fermentiran mlečni napitek bolje prebavljiv, slabše strukture, lahko postane tudi grenkega okusa, za to vse je vzrok prekomerna proteoliza. (Macrae in sod., 1993) 4 Biokemijske osnove biotehnološke proizvodnje kefirja 4.1 Splošno Kefir proizvajamo s pomočjo mlečno-kislinske in alkoholne fermentacije, ki jo omogoča raznovrstna mikroflora kefirnih zrnc. Originalna kefirna zrna se ne morejo natančno obnavljati, ampak se ponovno pridobivajo iz kislega mleka. Ko jih dodamo mleku nabreknejo in se spremenijo v belo formiran sluzast žele- kot proizvod. Kefirno zrno je sestavljeno iz polisaharidov in sicer 50 % glukoze in galaktoze ter proteinov, v katerih je ujeta mikrobna združba. To mešanico polisaharidov in proteinov so poimenovali kefiran. (Wood, 1985)

Slika 3: Mlečno kefirno zrno (Macrae in sod., 1993) .


Francoski kemik Louis Pasteur (od l.1822 do 1895) je dokazal, da je proces vrenja posledica delovanja mikroorganizmov in da je za točno določen tip fermentacije odgovorna specifična vrsta mikroorganizma. Leta 1857 je odkril bakterije mlečno-kislinskega vrenja, povzročitelje alkoholnega vrenja – kvasovke l.1858. Fermentacija je definirana kot proces, ki vodi do biokemijskih sprememb organskih snovi z delovanjem encimov mikroorganizmov (oksido-redukcijske reakcije), največkrat brez kisika, s sproščanjem energije. Pasteur pa je fermentacijo s pomočjo mlečno kislinskih bakterij definiral kot »življenje brez zraka«. (Tratnik, 1998) 4.2 Fermentacija Najpomembnejši končni produkti fermentacije: - mlečna kislina 0,8-0,9 % (večinoma L(+) oblike) - etanol in CO2 1 % - sledovi acetaldehida, diacetila in acetoina - ostale manjše komponente, ki vplivajo na okus kefirja V proizvodnji fermentiranih mlečnih napitkov-kefirja so v sestavi mikrobne kulture poleg mlečno-kislinskih bakterij prisotne tudi kvasovke kar pomeni, da gre tukaj za mešano mlečno-kislinsko in alkoholno fermentacijo. Proces obeh vrst vrenja teče podobno: od laktoze preko glukoze (proces glikolize) do vmesnega produkta- pirogrozdne kisline (piruvata). Po nastanku piruvata pa se proces naprej razdvoji, kar lahko na enostaven način prikažemo s shemo: laktat dehidrogenaza mlečna kislina- laktat Glikoliza MKB Glukoza piruvat acetaldehid + CO2 dekarboksilaza kvasovke (alkoholna dehidrogenaza) etanol Slika 4: Mlečno- kislinsko in alkoholno vrenje (Tratnik, 1998) Z delovanjem encima mlečno-kislinskih bakterij iz piruvata (redukcija) nastane laktat medtem, ko z delovanjem encimov kvasovk (dekarboksilaza) nastane acetaldehid in CO2, iz acetaldehida z redukcijo pa nastane etanol. V kefirju nastane razen mlečne kisline tudi 0,2 do 0,6 % alkohola ter nekaj CO2, ki ustvarja majhne mehurčke plina, ti pa so vzrok za nastanek penastega napitka. 4.2.1


Proces mlečno kislinske fermentacije v mleku Proces mlečno-kislinskega vrenja v mleku poteka pod vplivom delovanja encima mlečno-kislinskih bakterij. Proces se dogaja s postopno razgradnjo laktoze do nastanka številnih vmesnih produktov in energije. Mlečno-kislinske bakterije ne izkoriščajo laktoze iz mleka, ampak jo s pomočjo encima laktoza-permeaza prenesejo v svojo celico, kjer s pomočjo encima β-galaktozidaze cepijo laktozo v glukozo in galaktozo. Med mlečno-kislinskimi bakterijami (npr. Lactococcus) je izredno razširjen fosfotransferazni sistem prenosa. Laktoza tu vstopi v celico v obliki laktoza fosfata kjer se cepi s pomočjo fosfo-β-D-galaktozidaze v glukozo in galaktozo-6-P. Specifični encimi mlečno-kislinskih bakterij privedejo vrenje glukoze preko številnih vmesnih produktov do pirogrozdne kisline (piruvat). Z redukcijo piruvata, ob delovanju encima laktat-dehidrogenaze nastane mlečna kislina (laktat). Fermentacija laktoze v mlečno kislino se imenuje homofermentativna pot pod vplivom homofermentativnih mlečno-kislinskih bakterij. Kar lahko poenostavljeno prikažemo z naslednjo shemo (slika 5) glukoza β-galaktozidaza LAKTOZA + + Mlečno-kislinske bakterije Galaktoza Glikoliza laktat- dehidrogenaza Glukoza piruvat mlečna kislina-laktat Mlečno-kislinske bakterije mlečno-kislinske bakterije (glukoza + 2ADP + 2Pa → 2 mlečna kislina (laktat) + 2ATP) Legenda: ADP = adenozin - difosfat ATP = adenozin - trifosfat Pa = anorganski fosfor Slika 5: Homofermentativna pot razgradnje laktoze (Tratnik, 1998) Piruvat kot produkt glikolizne poti lahko sodeluje tudi v drugih reakcijah. Katera pot bo tekla naprej je odvisno od vrste prisotnih mikroorganizmov. Homofermentativne mlečno-kislinske bakterije proizvajajo v glavnem mlečno kislino (90 %) in zelo majhno količino ostalih vmesnih produktov: diacetil, acetoin ali acetilmetilkarbinol, aceton, acetaldehid, etanol, ocetne, maslene, propionske, mravljične kisline in drugih, ki prav tako vendar v manjši meri vplivajo na aromo proizvoda. Za razliko od homofermentativne poti, heterofermentativne mlečno-kislinske bakterije razgradijo laktozo po pentoza fosfatni poti.


ATP ADP glukoza glukoza-6-fosfat ↓ NADP+

↓ NADPH 6- fosfoglukonat NADP+ NADPH CO2

ribuloza-5-fosfat kseluloza-5-fosfat fosfoketolaza ATP ADP Pa acetat acetil-fosfat gliceraldehid-3-P CoASH Pa NAD+

NADH acetil-CoA 1,3-bifosfoglicerat NADH 2ADP + 2Pa NAD+ 2ATP acetaldehid piruvat NADH NADH NAD+ NAD+

etanol laktat-mlečna kislina (glukoza + ADP + Pa → mlečna kislina (laktat) + etanol + CO2 + ATP) (acetil-fosfat + ADP → acetat + ATP) Slika 6: Heterofermentativna pot nastanka mlečne kisline (laktata), etanola in CO2 (Tratnik, 1998) Tekom mlečno-kislinskega vrenja nastane optično aktivna L (+) ali D (-) izomerna oblika mlečne kisline ali pa DL-mešanica teh dveh oblik (racemat-optično neaktivna oblika), kar zavisi od vrste prisotnih mlečno-kislinskih bakterij, ki so lahko homofermentativne ali heterofermentativne. L (+ ) mlečna kislina D ( - ) mlečna kislina COOH COOH

| | HO − C − H H − C − OH

| | CH3 CH3

Slika 7: Izomerni obliki mlečne kisline


Z vrenjem nastala mlečna kislina (ali druge kisline) daje izdelku svež kisel okus. Daje kislo reakcijo in preprečuje rast acidofilnih mikroorganizmov. Z delovanjem kisline pod vplivom mlečno-kislinskih bakterij se pojavijo fizikalno-kemijske spremembe kazeina, ki privedejo do koagulacije le tega, ta oblika se imenuje mlečni koagulum (tridimenzionalna mreža) . (Tratnik, 1998) 4.2.2 Proces alkoholnega vrenja Alkoholno vrenje, ki poteka pod vplivom kvasovk, poteka v aerobnih pogojih (pogojih ob prisotnosti kisika) medtem, ko proces mlečno-kislinskega vrenja v anaerobnih pogojih (pogojih brez kisika).


glukoza ATP ADP glukoza-6-fosfat fruktoza-6-fosfat ATP ADP fruktoza- 1,6- bifosfat dihidroksiaceton-fosfat gliceraldehid-3-fosfat gliceraldehid-3-fosfat

P P NAD+ NAD+

NADH NADH 1,3-bifosfoglicerat 1,3-bifosfoglicerat ADP prva prva ADP reakcija reakcija ATP nastanka ATP nastanka ATP ATP 3-fosfoglicerat 3-fosfoglicerat 2-fosfoglicerat 2-fosfoglicerat H2O H2O fosfoenolpiruvat fosfoenolpiruvat ADP druga druga ADP reakcija reakcija ATP nastanka ATP nastanka ATP ATP 2 piruvat Anaerobni 2NADH Aerobni 2NADH pogoji pogoji 2NAD+ 2NAD+

2 laktat 2etanol + 2CO2

Mlečno kislinsko vrenje

Alkoholno vrenje

Slika 8: Mlečno-kislinska in alkoholna fermentacija (Tratnik, 1998)


5 Bioinžinirske osnove biotehnološke proizvodnje kefirja 5.1 Pripravljalni postopki 5.1.1 Priprava starter kulture Matična kultura, ki jo uporabljamo za pridobivanje starter kulture je zgrajena iz svežih kefirnih zrn in je dobljena iz specialnih starter združb kot suspenzija v sterilnem 0,9 % NaCl ali pa iz zmrznjenih in posušenih zrn, kar imenujemo liofilizirano cepivo. Cepivo pripravljeno na tak način je nujno potrebno standardizirat s kvasovkami izoliranimi iz kefirnih zrn. To je nujen postopek, ker se z zmrzovanjem suhih kefirnih zrn izgubi več kot 80 % kvasovk. Za pripravo starter kulture pri proizvodnji kefirja se uporabljajo kefirna zrnca, ki se cepijo v toplotno obdelano ( 30-45 min pri 90-95 °C) in popolnoma posneto mleko. Približno 5 % kefirnih zrn cepimo v mleko ohlajeno na 22-24°C. Zorenje traja 20-24 ur. Po zorenju zrna odstranimo z filtriracijo in jih speremo s sterilno vodo. Taka zrna lahko shranimo pri temperaturi nižji od 10 °C za naslednjo uporabo. (Macrae in sod., 1993) Danes pa obstajajo tudi taka liofilizirana cepiva, ki se dodajajo direktno v pripravljeno mleko brez predhodnega precepljanja. To so tako imenovane DVS-kulture (Direct Vat Set ali pripravek za neposredno dodajanje v kotel). Uporaba teh cepiv ima veliko prednosti. Enostavna uporaba, konstantna kakovost končnega izdelka, manjša verjetnost kontaminacije in nenazadnje tudi zmanjšanje stroškov za pripravo izdelka, kakor tudi za mikrobiološke analize so faktorji, ki vplivajo, da je vrsta teh cepiv vse bolj v uporabi predvsem v večjih mlekarnah. (Mavrin in Oštir, 2002) 5.1.2 Priprava mleka za kefir Prva od faz priprave mleka za kefir je odbiranje mleka, kar v splošnem pomeni natančno kontrolo surovine. Upoštevati je potrebno, da mleko za kefir ne sme vsebovati patogenih mikroorganizmov, imeti mora visok odstotek beljakovin in ne sme vsebovati kemijskih ali bioloških snovi, ki bi zavirale naravno delovanje kefirne kulture. Sledi faza predgretja. Najprej mleko segrejemo na 45 do 60 °C, s tem mu znižamo viskoznost in ga tako lažje posnamemo. S posnemanjem odstranimo delež mlečne maščobe, lahko pa se uporablja polno-neposneto mleko, čeprav ima mleko za kefir najpogosteje od 2.5 do 3.5 % maščobni delež. V izogib tehnološki napaki izločanju smetane na površino, se poslužujemo postopka homogenizacije. Ta postopek se izvaja ob povišani temperaturi na 65 do 75 °C in tlakom 175 do 200 bar. Priporoča pa se le delna homogenizacija s katero se izognemo spremembi strukture beljakovin. Pri tako velikih tlakih pride do poškodbe kazeinskih micel, kar kasneje vpliva na rahlejši koagulum. Najpomembnejše pri pripravi mleka za kefir pa je, da kefirni kulturi pripravimo okolje v katerem bo lahko optimalno delovala. To izvedemo s postopkom pasterizacije. Toplotna obdelava se izvaja enako kot pri ostalih fermentiranih mlečnih izdelkih 5 do 10 min pri 90 do 95 °C. S tem postopkom uničimo patogene mikroorganizme in več kot 99 % druge mikroflore, inaktiviramo nekatere encime (lipaze, fosfataze, peroksidaze, proteaze) in izboljšamo razmere za delovanje mikroorganizmov kefirne kulture, ker uničimo


konkurenčne mikroorganizme. Ugotovljeno pa je tudi, da se pri tej obdelavi (5-10 min pri 90-95 °C) 70 do 80 % serum proteinov denaturira. Beljakovine iz vodne faze se vežejo na kazein. Ti izločeni serum proteini omejujejo krčenje koaguluma in preprečujejo izločanje sirotke, kar pripomore k čvrstosti končnega izdelka. Segrevanje pri še višjih temperaturah pa poškoduje strukturo kazeina, kar vodi do slabše čvrstosti. Kombinacija časa in temperature je prilagojena oziroma je odvisna od mlekarne. Znan je tudi postopek denaturacije serum proteinov z dvojno pasterizacijo: segrevanje na 87 °C, vmesno ohlajanje na 77 °C za 30 min in ponovno segrevanje na 87 °C. (Macrae in sod., 1993) Uporabnih je več postopkov, pomembno pa je, da pri postopku dobimo čim več serum proteinov in poškodujemo čim manj kazeinskih micel. Zadnja faza pri pripravi mleka za nastajanje kefirja je ohlajanje mleka. Temperatura s katero smo obdelali mleko v prejšnji fazi je za mikroorganizme v kefirni kulturi uničujoča, zato je potrebno mleko ohladiti na optimalno temperaturo delovanja teh mikroorganizmov, ki je 22 do 25 °C. (Mavrin in Oštir, 2002) 5.2 Potek bioprocesa Kefir lahko izdelujemo na več načinov. Predvsem se razlike pojavljajo med tradicionalnim postopkom in postopkom izdelave, ki se pretežno uporablja v večjih proizvodnjah, vzrok tega pa je v večini oblika cepiva. Uporaba liofilizirane oblike cepiva je dandanes v industriji prevladujoča predvsem zaradi enostavne uporabe in večje kakovosti končnega izdelka. Prav s tem pa se začnejo pojavljati največje razlike v postopku izdelave kefirja. Osnovne faze, ki potekajo pri vsakem postopku izdelave: -CEPLJENJE;Cepimo običajno v mleko, ki ima temperaturo 23 °C. -FERMENTACIJA; Razdeljena je v tri faze: • FAZA ACIDIFIKACIJE; To je faza v kateri se mikroorganizmi starterske kulture

intenzivno razvijajo in množijo, pri tem pa se tvori vedno večja količina mlečne kisline in drugih produktov mlečno kislinske fermentacije. Zato je za to fazo značilno, da pade pH in kazein začne denaturirat. Nastajati začne koagulum. Faza traja približno 12 ur, dokler koagulum ne doseže pH 4.5.

• VMESNO OHLAJANJE; Maso ohlajamo na temperaturo 14 do 16 °C in istočasno mešamo, da dosežemo enakomerno ohlajanje. Z ohladitvijo na željeno temperaturo se začne faza dozorevanja

• FAZA DOZOREVANJA; V tej fazi se začne alkoholna fermentacija, ki jo omogočajo prisotne kvasovke. Nastajati začne ogljikov dioksid in etanol, to pa pomeni da se začenja izoblikovati kvasna aroma. Zorenje traja 12 ur in je končano, ko koagulum doseže pH 4.4.

-OHLAJANJE; Ko izdelek doseže želeno kislost, ga hitro ohladimo na 5 do 8 °C, da prekinemo nastajanje kisline. Med ohlajanjem pa moramo z izdelkom ravnati previdno, vsakršno stresanje ali druge mehanske obdelave v industriji lahko povzročijo izločanje sirotke, ki je lahko ena od tehnoloških napak. (Mavrin in Oštir, 2002) Med množico proizvajalcev se danes še vedno del njih poslužuje tradicionalnega postopka izdelave kefirja, ki ga lahko uporabimo tudi doma, predvsem pa ga uporabljajo mlekarne in proizvajalci vzhodnih držav, za katere je izdelek tradicija. Tradicionalna proizvodnja temelji na cepitvi starter kulture mleku, ki je bilo prej toplotno obdelano in ima okoli 22 °C. Cepimo 2-7 % starter kulture. To suspenzijo se meša 3 do 5


minut, nato se jo nalije v stekleno embalažo z pokrovom, inkubira 12 do 14 ur pri 19-23 °C. Izdelek ohlajamo pri 10 °C in je uporaben približno 3 dni. Do sprememb v proizvodnji kefirja je prišlo predvsem z uporabo novih oblik cepiva (liofilizirano cepivo, DVS- kulture…), ki omogočajo enostavnejšo in modernejšo proizvodnjo. Te metode se poslužujejo pretežno večje mlekarne in pa proizvajalci v državah zahodne Evrope, za katere je izdelek vse prej kot tradicionalen. Kot že omenjeno je pomanjkljivost liofiliziranega cepiva v tem, da se z liofilizacijo kultutre znebimo kvasovk in jih je zato potrebno naknadno cepit. Proizvodnja lahko poteka na več načinov, vedno pa imamo ločeno bakterijsko in kvasno kulturo. Postopek se začne precej podobno prejšnemu. Prej obdelanemu mleku ohlajenemu na 22 °C dodamo specialno starter kulturo laktokokov in laktobacilov (Lactobacillus acidophilus, Lb.kefir in drugi laktobacilovi izolati) in inkubiramo pri 24 do 27 °C 18 do 20 ur do pH 4.4. Med ohlajevanjem ali po ohladitvi na 12 °C v mleko cepimo 0.02 do 0.2 % druge kulture, ki vsebuje kvasovko Candida kefir in laktobacil Lactobacillus brevis. Navadno imamo to drugo kulturo že nacepljeno v mleku in inkubirano (18 ur pri 33 °C).Tako ta dva fermentirana polizdelka združimo in ohladimo. Tak proizvod je uporaben 10 dni. Vsi postopki proizvodnje z uporabo liofiliziranih cepiv so si podobni, razlika je le v tem kateri od mikroorganizmov so prisotni v cepivu in ali dodajamo bakterijsko in kvasno kulturo istočasno ali v zamiku kot je omenjeno v zgornjem primeru postopka. (Macrae in sod., 1993) Uporaba liofiliziranih cepiv in raznih čistih kultur izoliranih iz kefirnih zrn, ki se čedalje več uporabljajo za izdelavo kefirja v večjih obratih, pa kaže na nekatere posebnosti tako postopka kot tudi končnega izdelka. Te posebnosti so posledica podrtja naravnega simbiotskega ravnovesja med mikroorganizmi kefirne kulture. Starejše raziskave so določile kvasovke rodu Kluyveromyces (K. lactis, K. marxianus), ki so lakto fermentativne, kot tipične kvasovke kefirne kulture in da bi izolacija le teh omogočala zamenjavo celotne kefirne kvasne kulture v izdelavi kefirja iz čistih kultur. Novejše raziskave pa dokazujejo, da te vrste kvasovk ne proizvedejo zadostno količino ogljikovega dioksida, da bi se s tem oblikovala popoln okus in aroma. Kvasovka naravne kefirne kulture, ki je zmožna proizvesti zadostne količine ogljikovega dioksida in etanola je Saccharomyces cerevisiae. Ta vrsta kvasovke ne fermentira laktoze, vendar pa so rezultati raziskav pokazali, da ob dodatku saharoze (0,45 %) proizvede količino ogljikovega dioksida, ki je potrebna za izoblikovanje primerne kvasne arome in okusa. Primerjave med tradicionalno izdelanim kefirjem in kefirjem nastalim z opisanim postopkom kažejo sledeče: specifična mikroflora izolirana iz kefirnih zrn in uporabljena kot starter kultura (z dodatkom sladkorja in edino uporabljeno kvasno kulturo S. cerevisiae) lahko zagotovi proizvodnjo kefirja, ki ima lastnosti zelo podobne tradicionalnemu. Senzorične analize pa kažejo, da ima tradicionalni kefir homogeno, kremno teksturo in specifično, vendar manjšo kvasno aromo in vrelne značilnosti od kefirja narejenega na opisan način. (Beshkova in sod., 2002) 5.3 Zaključni postopki Ena od komponent, ki nastaja pri proizvodnji kefirja v večjih količinah je plin. Nastajanje plina pa ni končano z zadnjim postopkom proizvodnje in je zato ključni probem


embaliranja končnega izdelka. Problem so skušali odpraviti z zmanjšanjem števila kvasovk. Omejili so proizvodnjo plina, vendar pa je izdelek izgubil kvasno aromo in značilnosti fermentacije ter tako izgubil svojo vrednost. Tradicionalno embaliranje je uporaba steklene embalaže z pokrovom. Danes pa je na trgu že mnogo primernejše embalaže. To so razne folije, ki omogočajo, da plin izhaja, s tem se izognemo napihovanju in pokanju pokrovov, a še vedno ohranjajo plinasto naravo in onemogočajo kontaminacijo. (Macrae in sod., 1993) 5.3.1 Lastnosti in kakovost končnega izdelka - Je bele do belo rumene barve. - Ima značilen vonj in okus, ki ga lahko opišemo kot svež kisel okus z aromo po

kvasovkah in maslu. Aromatične komponente so: mlečna (0,9 %), mravljična in propionska kislina; acetal aldehid; etanol; aceton (iz mleka); diacetil (iz mikroorganizmov: lactoccoci, leuconostocs). Aromo po maslu daje diacetil, ki lahko doseže vrednost 1 ppm. Vsebuje tudi etanol, katerega vsebnost je od 0,08 do 2 %.

- Ima kremasto in penasto konsistenco, ki je odraz vsebnosti ogljikovega dioksida. Del ogljikovega dioksida, ki nastane kot rezultat metabolizma kvasovk, porabijo heterofermentativne mlečno kislinske bakterije. Vsebnost ogljikovega dioksida v končnem izdelku je od 0,08 do 0,2 %. Pravilnik dovoljuje, da je iz tega vzroka embalaža rahlo izbočena. (Macrae in sod., 1993)

- Vsebuje najmanj 3,2 % mlečne maščobe. - Vsebuje najmanj 8,5 % suhe snovi brez maščobe. - Končni izdelek nima pH manjšega od 4,0. Stopnja kislosti je odvisna od samega

postopka. Tradicionalna priprava kefirja da višji pH, 4,4 in več. (Beshkova in sod., 2002)

6 Ekološki aspekt biotehnološke proizvodnje kefirja 6.1 Vpliv na okolje Pri proizvodnji kefirja pridobimo minimalne količine odpadne surovine. Kefirna zrna bi lahko predstavljala problem v smislu odpadkov, vendar zaradi njihove ponovne uporabe ne predstavljajo tega problema. Po precejanju kefirja ta ista zrna ponovno cepimo v novo pripravljeno mleko za kefir. Edini problem, ki ga predstavlja je voda, ki se uporablja za pranje kefirnih zrn. Voda je sterilizirana in ohlajena, kot odpadek se ne pojavlja v večjih količinah, saj to pranje poteka le občasno. Lahko rečemo, da je kefir izdelek okolju prijazen.


7 Uporaba kefirja v prehrani 7.1 Splošno Kefir, čeprav izdelan na bazi kravjega mleka ali mleka drugih živali, ima številne lastnosti živil rastlinskega izvora in je vedno bolj priljubljen med vegetarijanci in ljubitelji presne hrane. Marsikdo ne loči razlike med kefirjem in jogurtom, vendar pa kljub temu, da sta oba mlečna napitka ˝zakisana˝ nimata veliko skupnega. Zaužiti kefir pomaga pri prebavi in presnovi mleka, mlečnih izdelkov ter drugih jedi. Odpušča nam prehranske napake in pregrehe, tolaži težave in celo zdravi. Kot vemo je kefir doma pod kavkaškimi hribi in je tradicionalen napitek kavkaških ljudstev. Ti slovijo po svoji vitalnosti in dolgem življenju, ta ljudstva verjamejo, da je glavni krivec za to kefir. V zvezi s tem potekajo številne študije visoke biološke vrednosti in blagodejnega učinka kefirja na presnovo celotnega organizma, s poudarkom na procesih staranja, vendar pa so te študije še dokaj neraziskane. Nekateri znanstveniki verjamejo, da je to povezano z antioksidanti, ki preprečujejo procese staranja. Vloga antioksidantov je varovalna - varujejo celico pred škodljivimi oblikami kisika (toksične oblike in prosti radikali O2), ki z agresivno oksidacijsko močjo uničuje tkivo v verižni kemični reakciji uničujejo zdrave celice. Spet drugi pa so prepričani oz. trdijo, da kefir vsebuje veliko najrazličnejših varovalnih snovi, kakršne najdemo predvsem v tako imenovanih varovalnih živilih (sadje, zelenja, žitni kalčki, črn kruh, ribe- zlasti plave morske ribe) in rdečem vinu. Po mnenju strokovnjakov za prehrano, imajo večje količine varovalnih snovi v živilih aktivno vlogo pri zatiranju civilizacijskih bolezni. (Boštar, 1996) 7.2 Zdravilni učinki kefirja Splošno znani zdravilni učinki kefirja: • učinki na maščobe in sladkor v krvi • učinki na prebavni trakt (kislino, zgago, težo v želodcu, zaprtje in driske, trebušno

slinavko, črevesno mikrofloro) • razstrupljanje organizma • izboljšan odziv organizma na zdravila in blažitev stranskih učinkov močnih zdravil • antimikrobni efekt in preprečevanje okužb • antioksidativne lastnosti, ki zavirajo proces staranja in skleroze • učinki na reproduktivne funkcije (hormoni, spolnost, plodnost) • zvišanje imunske sposobnosti • antitumorne substance in lastnosti • vitamini in minerali (vsebnost, topnost oz. absorpcija v telo) • olajšan vnos kalcija pri starejših ljudeh • zmanšanje nevarnih, zaužitih nitratov • izbolšanje prebavljivost in presnova sladkorja, beljakovin in maščob • primernost za različne dijetne prehrane (tudi shujševalno, ker nasiti in ne redi, pokuri

sladkorje in maščobe) • zmanšanje zamaščenosti kože, pomaga proti celulitu in mozoljavosti • varovalni učinek na doječe matere- preprečuje, da bi jih dojenje preveč izčrpalo • varovalni učinek na dojenčke pred infekcijskimi in alergijskimi reakcijami


• primeren dodatek in dopolnilo prehrani dojenčkov ali kot nadomestek za materino mleko posebno pri otrocih, ki so alergični na laktozo

• uporaba v kulinariki (Boštar, 1996) (Macrae in sod., 1993) 7.3 Uporaba v kulinariki Kefir je pomemben za vse ljudi, ki skrbijo za zdravo prehrano, ne le za tiste ki imajo radi presno hrano ali vegetarijance. Kefir lahko uporabimo za pripravo solatnih prelivov, poletnih hladnih juh, osvežujočih brezalkoholnih in alkoholnih napitkov (vsebuje naraven CO2, ki se nabira pod pokrovčkom in napačne spravlja v dvom o njegovi kakovosti), sadnih frapejev in sladoledov, različni žganci in kosmiči preliti s kefirjem in dodanimi začimbami ali dišavnicami, se spremenijo v slasten, zdrav obrok. Kefir je tudi odlična kvaša za sočne zrezke, pečenke in divjačino, s kefirjem lahko izboljšamo različne prelive in omake. Sam kefir pa je odličen preliv za nadevano papriko, mrežno pečenko, mesno rulado, rulado ali polnjeno pecivo iz listnatega testa. Pri nas ga proizvajajo mlekarne oz. mlečna industrija, zato ga dobimo povsod po Sloveniji v trgovinah z živili.(Boštar, 1996) 8 Reference Bajt, N.; Golc-Teger, S. 2002. Izdelava jogurta, skute in sira. Ljubljana, Založba Kmečki glas: 61-63. Beshkova, D. M.; Simova, E. D.; Simov, Z. I.; Frengova, G. I.; Spasov, Z. N.2002. Pure cultures for making kefir. Food Microbiology. Volume 19: 537-544. Boštar, M. 1996. Kefir-jogurt 21. stoletja. Naša žena. Volumen 55: 7-9. http://ro2.zrsss.si/kmetijstvo/mlekoinm/mizdelki/kefir.htm , 19.10.2002 http://users.chariot.net.au/~dna/kefirpage.html , 21.10.2002 Juteršek, B. 1999. Določanje populacije kvasovk v različnih stopnjah proizvodnje kefirja. Diplomska naloga. Ljubljana, BF, enota medoddelčnega študija mikrobiologije Kočar, N. 1999. Karakterizacija kvasne populacije v kefirnih zrnih. Diplomska naloga. Ljubljana, BF, enota medoddelčnega študija mikrobiologije. Kršev, L. 1989. Mikrobne kulture u proizvodnji mlječnih proizvoda. Zagreb, Udruženje mljekarskih radnika SR Hrvatske: 39-40. Macrae, R.; Robinson, R. K.; Sodler M. J. 1993. Encyclopaedia of food science food technology and nutrition. Volume Three. Dressings and Mayonnaise-Fruits of tropical climates. London, Academie press: 1804-1808.


Mavrin, D.; Oštir, Š. 2002. Tehnologija mleka in mlečnih izdelkov. Učbenik za program srednjega strokovnega in poklicno-tehniškega izobraževanja. Živilski tehnik. Ljubljana, Tehniška založba Slovenije: 91-105. Petričić, A. 1984. Konzumno i fermentirano mljeko. Zagreb: 291-293. Tratnik, L. 1998. Mljeko-tehnologija, biokemija in mikrobiologija. Zagreb, Hrvatska mljekarska udruga: 119-143, 156-160. Tamime, A. Y.; Robinson, R. K. 1989. Yoghurt science and technology. Oxford, pergamon press: 295-304. Tratnik, L. 1998. Mljeko-tehnologija, biokemija in mikrobiologija. Zagreb, Hrvatska mljekarska udruga: 119-143, 156-160. Wood, B. J. B. 1985. Microbiology of fermented foods. Volume 1. London and New York, elsevier applied science publishers: 178-181.

Documents

UNIVERZA V LJUBLJANI - web.bf.uni-lj.siweb.bf.uni-lj.si/zt/bioteh/seminar_all/zivil/2002_03/Kefir.pdf · Biotehnološka proizvodnja kefirja, Seminar,Biotehniška fakulteta, Študij