Ziarna kefirowe. Łatwy sposób na domowy kefir z grzybkami kefirowymi

Ziarna kefirowe (inaczej też: grzybki kefirowe, drożdże kefirowe) tworzą symbiotyczne społeczności. Są białe lub prawie białe, a po umieszczeniu w mleku pęcznieją. Mają tendencję do zlepiania się i rozszerzenia [1]. Utrzymywane w ciągłej hodowli, ziarna kefirowe mogą rozmnażać się w nieskończoność, o ile otrzymują świeże mleko. Zachowują się jak żywy organizm, rozmnażają się i przekazują swoje cechy następnym pokoleniom. Ze względu na swoją naturalną odporność mają potencjał przetrwania w nieskończoność.

W tym ekosystemie występuje stosunkowo stabilna populacja mikroorganizmów, która wchodzi w interakcje i wpływa na innych członków tej społeczności [13].

Drożdże kefirowe, grzybki kefirowe, ziarna kefirowe. Wyjaśnienie zamieszania i pojęć

Zacznę od wyjaśnienia tych trzech terminów. Panuje bowiem, przyznam szczerze, niemałe zamieszanie.

W języku angielskim pojęcia grzybki kefirowe i ziarna kefirowe funkcjonują pod pojęciem „kefir grains”. Natomiast do drożdży kefirowych oprócz przyjętego nazewnictwa „kefir yeats” używa się też „kefir fungi”.  Co może również oznaczać grzybki kefirowe. Żeby tego zamieszania było mało, drożdże kefirowe określane są czasem „kefir culture” czy „kefir starter”.  To drugie określenie używane też jest zamiennie do ziaren kefirowych lub grzybków. Tak więc zorientować się w tej pajęczynie pojęć nie jest łatwo. Niektóre źródła internetowe podają, że grzybki kefirowe i ziarna kefirowe to pojęcia tożsame.

Tak więc czas rozwikłać tę zagadkę i wyjaśnić co jest czym.

Drożdże kefirowe

Zacznijmy od drożdży kefirowych. Drożdże kefirowe to pojęcie, które nie jest niestety jednoznaczne w literaturze naukowej. Nie ma bowiem osobnego gatunku mikroorganizmów określanych tym mianem. Potocznie mówiąc o drożdżach kefirowych, możemy mieć na myśli różne gatunki drożdży, które mogą być obecne w mieszance używanej do produkcji kefiru.

Najczęściej występują takie ich gatunki jak: Torula kefir, Saccharomyces exiguus, Candida lambica, Kluyveromyces marxianus var. lactis, Saccharomyces cerevisiae, Candida inconspicua i Candida maris [2].

Ziarna kefirowe

Ziarna kefirowe to symbiotyczne zespoły drobnoustrojów wielkości ziaren ryżu utworzone z różnych typów bakterii (Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Acetobacter i Streptococcus) oraz różnych gatunków drożdży (Kluyveromyces, Torula, Candida i Saccharomyces). To czyni je doskonałymi kulturami starterowymi do fermentacji świeżego mleka. Strukturalnie są miękkie, galaretowate, nierozpuszczalne w wodzie i mają nieregularny kształt oraz różne rozmiary (średnica 0,3–3,0 cm) [3]. Ze względu na ten nieregularny kształt są podobne do kalafiora.

Grzybki kefirowe

Grzybki kefirowe – z przeglądu literatury oraz stron popularnonaukowych pojawia się wniosek, że to raczej pojęcie potoczne. Używane jest przez osoby produkujące kefir w warunkach domowych. Właściwe nazewnictwo, które powinno być stosowane to ziarna kefirowe. A jak już wspomniałam powyżej, w skład ziaren wchodzą bakterie fermentacyjne i drożdże.

Proces fermentacji

Fermentacja jest procesem, który przedłużenia trwałość żywności zarówno pochodzenia roślinnego, jak i zwierzęcego. Szczególnie dotyczy to produktów łatwo się psujących i o krótkim terminie przydatności. Fermentacja powoduje również zwiększenie biodostępności składników i wartości odżywczej.

Najprostszym sposobem fermentacji jest przekształcenie produktu tradycyjnego, otrzymywanego w warunkach domowych, w produkt dostępny na szerszą skalę. Przykładem tego procesu może być kefir. Jest to tradycyjny napój na bazie mleka, fermentowany przez bakterie kwasu mlekowego i drożdże. Zawiera znikomą zawartość alkoholu [4].

Skład i wartości odżywcze ziaren kefirowych

Ziarna kefirowe zawierają 90% wody i około 10% suchej masy. W skład suchej masy ziaren wchodzi:

• Białko od 30% do 40%,
• Tłuszcz od 3% do 4%,
• Polisacharydy od 5 do 10%,
• Rozpuszczalne związki nieazotowe około 50%,
• Popiół około 7%.

W 1 g suchej masy ziaren kefirowych znajduje się od 2,5·107 do 2,8·109 jednostek tworzących kolonię (jtk) różnych bakterii mlekowych. Liczebność drożdży w ziarnie jest zawsze wyższa niż w zakwasie. W ziarnie występuje od 1,0·105 do 6·107 jtk/g drożdży, a w zakwasie od 2·104 do 7·105 jtk/g [2].

Analizy prowadzone na przestrzeni lat przez wielu naukowców pozwoliły zidentyfikować w ziarnach kefirowych takie bakterie kwasu mlekowego jak:

Lactobacillus brevis, Lactobacillus viridescens, Lactobacillus gasseri, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus casei, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus kefiranofaciens, Lactobacillus kefirgranum, Lactobacillus parakefir, Lactobacillus kefiri, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus rhamnosus, Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides, Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum oraz Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetylactis.

Najbardziej charakterystycznymi gatunkami drożdży obecnymi w ziarnach kefirowych, są: Torula kefir, Saccharomyces exiguus, Candida lambica Kluyveromyces marxianus lactis, Saccharomyces cerevisiae, Candida inconspicua i Candida maris.

Za charakterystyczny drożdżowy zapach ziaren kefirowych, a następnie produkowanego z nich kefiru odpowiadają drożdże z rodzajuKluyveromyces.

W mikrobiologiczny skład ziaren kefirowych wchodzą także bakterie octowe takie jak: Acetobacter aceti, Acetobacter rasens, Acetobacter pasteurianus.

Dodatkowo mikrobiotę ziaren kefirowych mogą wzbogacać także bakterie z gatunków Streptococcus thermophilus, Bifidobacterium animalis subsp. lactis oraz Enterococcus durans [2].

Drożdże odgrywają ważną rolę w kształtowaniu zależności symbiotycznych między mikroorganizmami w ziarnie kefirowym. Biorą one udział w powstawaniu substancji o działaniu przeciwdrobnoustrojowym. Przedłużają żywotność bakterii, a także dostarczają witamin niezbędnych do ich wzrostu. Istnieje współzależność między bakteriami kwasu mlekowego i drożdżami w ziarnie kefirowym. Polega ona na tym, że bakterie (głównie paciorkowce), rozwijając się szybciej niż drożdże, rozkładają laktozę. Wytworzone w ten sposób cukry proste i kwas mlekowy stwarzają odpowiednie środowisko dla rozwoju drożdży. Drożdże przez wytwarzanie witamin z grupy B, proteolizę białek mleka oraz produkcję dwutlenku węgla przedłużają żywotność bakterii. Dodatkowo bakterie octowe syntetyzują witaminę B12, która wspomaga rozwój pozostałych bakterii zawartych w produkcie [2].

Smak produktu końcowego może ulec zmianie. Dzieje się tak, gdy bakterie kwasu octowego są faworyzowane podczas fermentacji, np. w warunkach tlenowych. Wówczas kefir ma tendencję do wykazywania cierpkiego smaku i lekkiego gryzącego zapachu. Tak jak wspomniałam dzieje to z powodu gromadzenia się kwasu octowego [5].

Produkcja zakwasów kefirowych

Naturalnym starterem do produkcji kefiru jest ziarno kefiru, które składa się z różnych gatunków bakterii i drożdży. Na skalę przemysłową ziarna kefiru są jednak rzadko stosowane ze względu na powolny wzrost, skomplikowaną aplikację, słabą powtarzalność i wysokie koszty. Zamiast tego stosuje się mieszanki określonych bakterii kwasu mlekowego i czasami drożdży. Zmieniają one właściwości sensoryczne i użytkowe w porównaniu z naturalnym kefirem mlecznym na bazie ziaren [6].

Domowa produkcja kefiru

W domowych warunkach, jeżeli posiadamy starter, czyli ziarna kefirowe, możemy przygotować kefir. Ziarna możemy nabyć w Internecie, np. na allegro i kosztują kilkanaście złotych.

Przygotowanie kefiru w domowych warunkach nie jest trudne. W pierwszym kroku powinniśmy zagotować mleko. Następnie je schłodzić do około 21 stopni Celsjusza. Do tak przygotowanego mleka dodajemy odcedzone wcześniej na sitku ziarna kefirowe. Umieszczamy produkt w słoiku i czekamy mniej więcej dobę. Tak przyrządzony kefir możemy konsumować od razu lub odcedzić. Ma on wówczas gęstą, aksamitną strukturę. Aby zachować ciągłość produkcji, część tak powstałego kefiru powinniśmy zostawić do wytworzenia kolejnego. Powinniśmy zatem dodać, do przygotowanego mleka wg wskazówek powyżej, odłożony kefir. Należy pamiętać, że ziarna kefirowe będą się rozmnażały, a co za tym idzie, zwiększały swoją objętość. Dobrze wówczas zwiększyć ilość mleka oraz naczynie, w którym je przechowujemy.

Zastosowanie ziaren kefirowych w innych produktach niż kefiry z mleka krowiego

Ziarna kefirowe jak sama nazwa wskazuje, kojarzą się z produkcją kefiru. Natomiast w praktyce mają one szersze zastosowanie. I niektóre z nich mogą zaskoczyć.

Badacze testują ich zastosowanie np. w produkcji pieczywa bezglutenowego jako starterów do kontrolowanej fermentacji mąk bezglutenowych. Chcą w ten sposób uzyskać zakwasy o korzystnych właściwościach bioaktywnych.

Kefir wytwarzany jest głównie z mleka krowiego, ale przeprowadzano różne badania, w których wykorzystywano np.: mleko bawole, napoje roślinne: mleko sojowe, czy napój z orzechów laskowych [7].

Można również przygotować kefir na bazie mleka owczego. Taki kefir będzie charakteryzował się nieco wyższą kwaskowatością [8].

Kefiran – zaskakujące właściwości i możliwości

Ziarna kefiru zawierają heterogeniczne mikroorganizmy osadzone w matrycy polisacharydowej zwanej kefiranem. Matryca ta uważana jest za biofilm i ma wiele zastosowań ze względu na swoje walory lecznicze. Kefiran jest mikrobiologicznym egzopolisacharydem (EPS) otrzymywanym z flory ziaren kefiru i jednostek glukozy. Kefiran ma charakter prebiotyczny, czyli pobudzający wzrost probiotyków w przewodzie pokarmowym człowieka. Wykazuje korzyści terapeutyczne poprzez zrównoważenie mikrobiomu w jelicie [9].

Kefiran może być izolowany z ziaren i stanowić dodatek wzbogacający żywność, leki oraz kosmetyki. Nie występuje on w mleku, jest więc związkiem unikatowym, obecnym tylko w kefirze. Kefiran stymuluje w przewodzie pokarmowym zdrowotne funkcje bakterii i drożdży, a nawet ma właściwości przeciwrakowe [2].

Właściwości ziaren kefirowych

Działanie antydrobnoustrojowe

W badaniach in vitro zauważono, że izolaty drożdży kefirowych otrzymane z tradycyjnych ziaren kefiru wykazywały działanie przeciw salmonelli porównywalne z działaniem Saccharomyces boulardii. Porównywano to pod względem adhezji, czyli przylegania, jak również hamowania wzrostu z powodu produkcji metabolitów przeciwdrobnoustrojowych [10].

Aktywność przeciwdrobnoustrojowa mikroorganizmów kefiru może wynikać z różnych mechanizmów. Wśród tych mechanizmów wymienia się ich właściwości immunomodulacyjne i zdolność do adhezji do nabłonka jelitowego. To oznacza, że zapobiegają one przyleganiu patogenów. Wykazano, że bakterie i drożdże wyizolowane z kefiru mają działanie przeciwdrobnoustrojowe in vivo i in vitro przeciwko bakteriom enteropatogennym i grzybom powodującym psucie [11].

Właściwości obniżające cholesterol

Badacze wykazali przede wszystkim, że ziarna kefiru są w stanie obniżyć poziom cholesterolu w mleku w procesie fermentacji. Obniżenie następuje o 41 do 84% po 24-godzinnej fermentacji. Po dalszym 48-godzinnym przechowywaniu jeszcze się zwiększa.  Dodatkowo badacze potwierdzili właściwości obniżające cholesterol kefiru w surowicy krwi. Należy jednak mieć świadomość, że są to na razie badania na modelach zwierzęcych [12].

Najczęstsze pytania:

Bibliografia:

1. Habibi N, Soleimanian-Zad S, Sheikh Zeinoddin M. Exopolysaccharides produced by pure culture of Lactobaciilus, Lactococcus and yeast isolated from kefir grain by microtiter plate assay. Optimization and comparison. World Applied Sciences Journal 12 (6): 742-750, 2011, ISSN 1818-4952.
2. Turek K, Wszołek M, Domagała J. Kefir pod lupą. Przemysł Spożywczy, luty 2019, tom 73. doi: 10.15199/65.2019.2.8.
3. Tan KX, Chamundeswari VN, Loo SCJ. Prospects of kefiran as a food-derived biopolymer for agri-food and biomedical applications. RSC Adv. 2020 Jul 3;10(42):25339-25351. doi: 10.1039/d0ra02810j. PMID: 35517442; PMCID: PMC9055270.
4. Śmiechowska M, Jakubowski M, Dmowski P. Nowe trendy na rynku niskoalkoholowych napojów fermentowanych. Kosmos vol. 67, 3, 575-582, 2018.
5. Ganatsios,V.;Nigam,P.; Plessas, S.; Terpou, A. Kefir as a Functional Beverage Gaining Momentum towards Its Health Promoting Attributes. Beverages 2021, 7,48.
6. Nejati F, Junne S, Neubauer P. A Big World in Small Grain: A Review of Natural Milk Kefir Starters. Microorganisms. 2020 Jan 30;8(2):192. doi: 10.3390/microorganisms8020192. PMID: 32019167; PMCID: PMC7074874.
7. Ilyas Atalar, Functional kefir production from high pressure homogenized hazelnut milk, LWT, Volume 107, 2019, Pages 256-263, ISSN 0023-6438.
8. Bonczar G, Wszołek M. Jakość i trwałość kefiru i jogurtu produkowanego z owczego mleka. Żywność. Technologia. Jakość 1(10), 1997, ISSN 1425-6959.
9. Salari A, Hashemi M, Afshari A. Functional Properties of Kefiran in the Medical Field and Food Industry. Curr Pharm Biotechnol. 2022;23(3):388-395. doi: 10.2174/1389201022666210322121420. PMID: 33749555.
10. Gut AM, Vasiljevic T, Yeager T, Donkor ON. Anti-salmonella properties of kefir yeast isolates: An in vitro screening for potential infection control. Saudi J Biol Sci. 2022 Jan;29(1):550-563. doi: 10.1016/j.sjbs.2021.09.025. Epub 2021 Sep 20. PMID: 35002451; PMCID: PMC8717153.
11. González-Orozco, B. D., García-Cano, I., Jiménez-Flores, R., & Alvárez, V. B. (2022). Invited review: Milk kefir microbiota—Direct and indirect antimicrobial effects. Journal of Dairy Science, 105(5), 3703–3715.
12. Bourrie, B. C. T., Willing, B. P., & Cotter, P. D. (2016). The Microbiota and Health Promoting Characteristics of the Fermented Beverage Kefir. Frontiers in Microbiology, 7.
13. de Oliveira Leite AM, Miguel MA, Peixoto RS, Rosado AS, Silva JT, Paschoalin VM. Microbiological, technological and therapeutic properties of kefir: a natural probiotic beverage. Braz J Microbiol. 2013 Oct 30;44(2):341-9. doi: 10.1590/S1517-83822013000200001. PMID: 24294220; PMCID: PMC3833126.
14. Çevikbaş, A., Yemni, E., Ezzedenn, F. W., Yardimici, T., Cevikbas, U., & Stohs, S. J. (1994). Antitumoural antibacterial and antifungal activities of kefir and kefir grain. Phytotherapy Research, 8(2), 78–82. 
15. Nielsen, B., Gürakan, G.C. & Ünlü, G. Kefir: A Multifaceted Fermented Dairy Product.Probiotics & Antimicro. Prot. 6, 123–135 (2014).
16. Wang, MC., Zaydi, A.I., Lin, WH. et al. Putative Probiotic Strains Isolated from Kefir Improve Gastrointestinal Health Parameters in Adults: a Randomized, Single-Blind, Placebo-Controlled Study. Probiotics & Antimicro. Prot. 12, 840–850 (2020).