Fermentatie – wat is dat?
Fermentatie (Engels: fermentation) is een enzymatisch proces waarbij organische verbindingen worden omgezet door micro-organismen – bacteriën, gisten of schimmels – waarbij uit suikers eenvoudigere verbindingen ontstaan: melkzuur, ethanol, organische zuren en kooldioxide. De naam van het fermentatietype is afgeleid van het eindproduct: melkzuurfermentatie, alcoholfermentatie, azijnzuurfermentatie, boterzuurfermentatie en citroenzuurfermentatie.
In strikt biochemische zin vindt fermentatie plaats zonder zuurstof en dient deze voor micro-organismen om energie te verkrijgen. De industriële biotechnologie hanteert deze term in bredere zin: in de bioreactorpraktijk wordt in principe elke kweek van micro-organismen die wordt uitgevoerd om een metaboliet te verkrijgen, fermentatie genoemd, ook wanneer deze aeroob plaatsvindt. Dit vormt een reële bron van misverstanden – een product dat als „fermentatieproduct” wordt aangeduid, is niet altijd ontstaan in een anaeroob proces.
In de grondstoffenhandel vervult fermentatie drie functies. Het is een productiemethode – een aanzienlijk deel van de additieven en functionele ingrediënten wordt in bioreactoren geproduceerd, en niet via chemische synthese. Het is een fase in de verwerking van grondstoffen, onder andere in de zuivelindustrie en bij de bereiding van cacaobonen. Ten slotte is het een conserveringsmethode die wordt toegepast bij het inkuilen van veevoeder.
Veelgestelde vragen
Vindt fermentatie altijd plaats zonder zuurstoftoevoer?
Volgens de klassieke definitie wel – het is een anaeroob proces, waarbij de afbraakproducten van het substraat tegelijkertijd de rol van waterstofdonoren en -acceptoren vervullen. In de industriële praktijk omvat deze term echter ook aeroobe processen: azijnzuurfermentatie wordt zo genoemd bij wijze van afspraak, omdat het beluchting vereist, net als de biosynthese van citroenzuur via de in-diepte-methode of de productie van xanthaangom, die plaatsvindt bij hoge zuurstoftoevoer.
De term „verkregen door middel van fermentatie“ beschrijft dus de rol van micro-organismen, en niet de procesomstandigheden – voor details dient u de technische documentatie van de fabrikant te raadplegen.
Welke grondstoffen ontstaan er tijdens het fermentatieproces?
Meer dan men op basis van de gangbare associatie met yoghurt en bier zou verwachten. Citroenzuur wordt geproduceerd met behulp van de schimmel Aspergillus niger, meestal via de onderdompelingsmethode, en de belangrijkste grondstof in Europa is suikerbietmelasse. Voederaminozuren – lysine, threonine en tryptofaan – en glutaminezuur worden geproduceerd met behulp van bacteriën, voornamelijk Corynebacterium glutamicum en gemodificeerde stammen van Escherichia coli. Een uitzondering hierop vormt methionine, dat via chemische synthese wordt verkregen. Ook xanthaangom wordt via fermentatie geproduceerd; dit wordt gevormd door de bacterie Xanthomonas campestris en vervolgens gezuiverd door middel van extractie met een oplosmiddel.
Veel producten in de catalogus van voedings- en voedergrondstoffen zijn dus biotechnologische producten, waarvan de kwaliteit afhangt van de stam, het substraat en de zuiveringsmethode – en niet alleen van de opgegeven chemische zuiverheid.
Welke betekenis heeft fermentatie bij de conservering van diervoeders?
Inzuring is een gecontroleerde melkzuurfermentatie. De in groene voedergewassen aanwezige oplosbare koolhydraten worden onder zuurstofvrije omstandigheden door melkzuurbacteriën omgezet in organische zuren, waardoor de pH daalt en de afbraak van organisch materiaal wordt geremd. Het verwachte pH-bereik ligt tussen 3,5 en 4,5 voor maïskuilvoer en tussen 4,0 en 5,5 voor hooikuilvoer, waarbij de massa zich na ongeveer drie weken stabiliseert.
Bij een onjuist verloop verhoogt de groei van boterzuurbacteriën de pH tot 5,0–5,5, wat de smakelijkheid verslechtert en energieverliezen veroorzaakt, terwijl de groei van gisten en schimmels gepaard gaat met het risico op mycotoxinen. Vandaar het gebruik van inoculanten: homofermentatieve bacteriën produceren uitsluitend melkzuur en zijn geschikt bij optimale oogstomstandigheden, terwijl heterofermentatieve bacteriën, die worden aanbevolen bij een drogestofgehalte van meer dan 35 %, bovendien azijnzuur en propionzuur produceren, wat de zuurstofstabiliteit van het kuilvoer verbetert.
Waar moet u op letten bij de aankoop van fermentatiegrondstoffen?
Let op de herkomst van het proces, niet alleen op de parameters van het eindproduct. Het is raadzaam om in de specificaties na te gaan welk substraat is gebruikt – bietenmelasse, suikerrietmelasse of zetmeelhydrolysaat uit maïs – aangezien hiervan de allergeenvermeldingen en de naleving van de certificeringseisen van de afnemer afhangen. Een apart punt is de GGO-status, die zowel afhangt van het substraat als van de gebruikte productiestam; in de specificaties worden deze soms afzonderlijk vermeld.
Ook de wijze van zuivering is van belang, aangezien deze van invloed is op het asgehalte en de resten van het kweekmedium. Twee partijen met dezelfde opgegeven zuiverheid kunnen qua verontreinigingsprofiel van elkaar verschillen als ze uit verschillende processen afkomstig zijn – daarom wordt bij een leverancierswisseling het volledige analysecertificaat vergeleken, en niet alleen het gehalte aan de werkzame stof.
