Veelbelovende ontwikkelingen in schimmelcultures

Barbara Hart, Barlactica

Bij de bereiding van een witschimmelkaas of blauwaderkaas wordt naast een culture van melkzuurbacteriën (het zuursel) ook een culture van schimmels gebruikt. In dit artikel meer over blauwschimmelcultures én interessante ontwikkelingen op het terrein van de schimmelbiologie.

Bij een blauwaderkaas is het zuivel van de kaas dooraderd met blauwe schimmels van de soort Penicillium roqueforti. Tijdens de kaasbereiding worden sporen van deze blauwschimmel toegevoegd aan de melk of aan de wrongel. Bij het rijpen van de kaas ontkiemen de sporen en groeien uit tot schimmeldraden. Deze schimmeldraden vormen samen een netwerk, het mycelium. De schimmeldraden ontwikkelen zich verder en vormen conidioforen (sporenvormende organen).

Onder de microscoop lijken deze organen op penselen. Daarom is penseelschimmel de Nederlandse naam van Penicillium. In de conidioforen worden sporen gevormd. Deze sporen kunnen ontkiemen en zo kan de cyclus zich herhalen. Het mycelium is wit of crèmekleurig. De sporen zijn blauw, grijs of groen van kleur. Om de schimmel volledig tot ontwikkeling te laten komen, is de aanwezigheid van zuurstof en de afvoer van CO2 noodzakelijk. Daarom wordt het zuivel vrij open gehouden of wordt de kaas gedurende de rijping ingeprikt. De karakteristieke geur en smaak van blauwe kaas ontstaat door de afbraak van het melkvet door de enzymen van de blauwschimmel.

Omstandigheden

De kleur van de sporen kan verschillen, ook op verschillende plekken in een kaas. Dit heeft te maken met de variatie in chemische omstandigheden in de kaas. Het vochtgehalte, de pH en het zoutgehalte zijn namelijk niet overal in de kaas hetzelfde. Zo dringt bij een kaas die in pekel is gezouten, het zout langzaam door tot de kern van de kaas. Als het zoutgehalte (nog) niet zo hoog is, breken gisten en schimmels melkzuur en eiwitten af tot CO2 en NH3 en stijgt de pH. Als het zout de kern van de kaas bereikt, remt dit uiteindelijk de groei van schimmeldraden af en wordt de vorming van sporen gestimuleerd. De blauwe kleur verspreidt zich zo vanuit het centrum naar de buitenkant van de kaas.

Gassen

Een andere belangrijke factor voor de kleur van de dooradering is de gassamenstelling in de kaas. Lucht bestaat uit 78% stikstof, 21% zuurstof en de rest zijn overige gassen, waaronder CO2 (circa 0.04%). Penicillium roqueforti kan, vergeleken met andere schimmels, goed overleven bij lage concentraties zuurstof (bijvoorbeeld 5%) en bij relatief hoge concentraties CO2 (bijvoorbeeld 10-20%). Als het CO2-gehalte te hoog wordt, remt dit de groei van de schimmel en neemt de kleurintensiteit van de sporen af. Bij het openen van sommige verpakte blauwschimmelkaas is de invloed van ‘frisse lucht’ goed waar te nemen. Omdat er na het openen zuurstof bij de schimmels komt en, nog belangrijker, CO2 kan ontsnappen, verdiept de kleur zich. Ook worden kleurloze delen weer blauw of blauwgroen. Dit proces speelt vooral een rol bij relatief jonge, kort gerijpte, blauwschimmelkazen. Het lijkt erop dat de rijpe sporen, zoals ze voorkomen in maanden rijpende Roquefort- achtige kazen, minder gevoelig zijn voor CO2. Het is daarom aan te raden om jonge blauwschimmelkazen niet te lang gevacumeerd te bewaren.

Eén soort

De blauwschimmels die worden gebruikt bij de kaasbereiding zijn verschillende stammen van Penicillium roqueforti. Zo is er bijvoorbeeld Penicillium roqueforti stilton, Penicillium roqueforti gorgonzolae en Penicillium roqueforti glaucum. In 2015 hebben Franse onderzoekers uitgebreid onderzoek gedaan naar Penicillium roqueforti, die overigens veelvuldig in de natuur voorkomt. Zij stelden vast dat het bij al deze schimmels om dezelfde soort gaat.

Binnen de stammen die op kaas groeien konden ze op basis van de stofwisselingseigenschappen drie groepen onderscheiden: Roquefort, Gorgonzola en een grote diverse groep met o.a. Stilton, Danish Blue, Bleu de Gex. De genetische verschillen tussen de schimmelstammen zijn waarschijnlijk spontaan ontstaan doordat ze in verschillende typen kaas werden gebruikt. De stam die het best is aangepast aan de omstandigheden krijgt de overhand. De verschillen komen onder andere tot uitdrukking in de kleur van de sporen (blauw of groen-blauw) en de vet- en eiwitafbrekende activiteit. Zo zorgt de gebruikte stam in combinatie met de melk en het bereidingsproces voor een onderscheidende smaak, consistentie en kleur.

Voortplanting

Schimmelcultures worden vermeerderd door ze sporen te laten vormen. Deze sporen zijn genetisch gezien kopieën (klonen) van de oorspronkelijke schimmel. In de plantenwereld zou je spreken van stekjes. Het gevolg van jarenlange selectie en deze vermeerderingswijze is dat de genetische diversiteit gering is. Zoals bekend leidt verlies aan biodiversiteit op termijn tot problemen. Het leek lange tijd onmogelijk om schimmels te laten kruisen en daarmee de genetische diversiteit te vergroten om te zorgen voor een gezondere populatie.

Tot voor kort, want een paar jaar geleden lukte het Professor Paul Dyer van de Universiteit van Nottingham (Engeland) om Penicillum roqueforti in een laboratorium op een natuurlijke manier te kruisen. De op deze manier vermeerderde organismen zijn over het geheel genomen gezonder en robuuster. Ook voor de witte schimmel, Penicillium camemberti, die gebruikt wordt bij de bereiding van allerlei witschimmelkazen, speelt de kwestie van de smalle genetische basis. Onlangs is het de wetenschappers gelukt om ook deze schimmel tot kruising aan te zetten. Hiermee is het mogelijk geworden om ook voor deze schimmel de genetische diversiteit terug te brengen.

Variatie

Het Britse bedrijf Myconeos, spin-off van de Universiteit van Nottingham, richt zich met succes op de commercialisatie van deze ontdekking. Want deze vinding biedt volop mogelijkheden voor de ontwikkeling van nieuwe kleuren, smaken en texturen. Wilde stammen van Penicillium roqueforti die in de natuur op bijvoorbeeld groenten, fruit en granen voorkomen, hebben soms een andere kleur sporen en een ander eiwit- en vetafbrekend vermogen. Door kruising is het mogelijk om deze eigenschappen aan de ‘kaasstammen’ door te geven. Bovendien hebben de wetenschappers van het lab van Dyer recent het biochemische mechanisme van de kleurvorming van schimmelsporen opgehelderd. Hierdoor zijn ze nu in staat om gericht stammen te ontwikkelen waarmee kaas met verschillende gekleurde dooradering, smaak en consistentie geproduceerd kan worden.

Op de foto aan de linkerkant zijn verschillende stammen van Penicillium roqueforti te zien, zowel wilde als nieuw ontwikkelde op petrischalen. Aan de rechterkant van de foto staan doorsnedes van kazen die met enkele van deze stammen zijn geproduceerd (rechtsboven met de oorspronkelijke stam, daaronder met de nieuwe stammen). Interessante ontwikkelingen dus. Wie weet treffen we binnenkort een oranje dooraderde kaas op ons Nederlandse kaasplankje!