De Onderzoeksgroep Industriële Microbiologie en Voedingsbiotechnologie van de Vrije Universiteit Brussel heeft, samen met chocoladeproducent Barry Callebaut, voor het eerst in de wereld een optimale functionele startercultuur ontwikkeld voor cacaofermentatie. Deze startercultuur maakt de productie van heerlijke chocolade met standaard smaakprofielen mogelijk, onafhankelijk van de cacaoproducerende regio of fermentatiemethode. Deze ontwikkelde startercultuur is nu klaar om getest te worden voor commerciële exploitatie in cacaoboonfermentatie en chocoladeproductie.
Het onderzoek naar een gecontroleerd cacaoboonfermentatieproces werd recent voorgesteld in de doctoraatsthesis van Timothy Lefeber. Het doel van dit onderzoek was om het natuurlijke fermentatieproces zodanig te versnellen en te sturen om uniform gefermenteerde droge cacaobonen van hoge kwaliteit te verkrijgen die geschikt zijn voor standaard bulkchocoladeproductie.
Aan de ontwikkeling van de starterculturen ging echter al jaren onderzoek vooraf. Enkele jaren geleden werd in het doctoraat van Nicholas Camu aangetoond welke micro-organismen onderdeel uitmaken van het cacaoboonfermentatieproces. De verschillende gisten, melkzuurbacteriën en azijnzuurbacteriën die hierin een rol spelen helpen de vorming van smaak-, aroma- en kleurprecursoren initiëren in Ghanese cacaobonen. Eerder dit jaar wist Zoi Papalexandratou, aansluitend op het onderzoek van Nicholas, te bepalen dat steeds dezelfde gist-, melkzuurbacterie- en azijnzuurbacteriesoorten het cacaoboonfermentatieproces domineren, onafhankelijk van de gebruikte fermentatiemethode of de cacaoproducerende regio (Ghana, Ivoorkust, Brazilië, Ecuador of Maleisië) en dus ook onafhankelijk van de gebruikte cacaoboonsoort. Van hieruit werd de stap gezet naar starterculturen.
In het onderzoek naar de opzet van starterculturen werd eerst de functionele rol van de dominerende microbiële soorten in detail onderzocht. Gisten bleken noodzakelijk te zijn voor een snelle en consistente ethanolproductie door koolhydraatfermentatie. Melkzuurbacteriën waren noodzakelijk voor citroenzuurconversie naast melkzuurvorming door koolhydraatfermentatie en mannitolvorming door fructoseomzetting. En azijnzuurbacteriën waren noodzakelijk voor omzetting van het door de gisten geproduceerde ethanol en van het door de melkzuurbacteriën geproduceerde melkzuur tot azijnzuur.
Vervolgens werden deze verschillende micro-organismen getest op pilootschaal om na te gaan of zij het hele cacaoboonfermentatieproces konden domineren wanneer zij opzettelijk toegevoegd werden. Dit laatste werd onderzocht door middel van kleinschalige cacaoboonfermentaties in plasticvaten (20-kg schaal) die hiervoor speciaal waren ontwikkeld. Zij lieten een snelle, gemakkelijke en betrouwbare screening toe van tientallen potentiële stammen van de dominerende microbiële soorten.
Dit leverde drie microbiële stammen op waarmee een functionele startercultuur kon worden samengesteld om het cacaoboonfermentatieproces te uniformiseren. Een microbiële functionele startercultuur is een preparaat van geselecteerde microbiële stammen die het fermentatieproces kunnen domineren en sturen door de achtergrondmicrobiota van het uitgangsmateriaal uit te schakelen en bepaalde functionele eigenschappen primordiaal tot expressie te brengen. De voor gecontroleerde cacaoboonfermentatie optimale startercultuur bestond uit een stam van de gistsoort Saccharomyces cerevisiae, de melkzuurbacteriesoort Lactobacillus fermentum en de azijnzuurbacteriesoort Acetobacter pasteurianus. Deze startercultuur liet een verkorting van de fermentatietijd van zes naar vier dagen fermentatie toe door een versnelde ethanolvorming, citroenzuurconversie, koolhydraatfermentatie en azijnzuurproductie. Tevens maakte deze startercultuur de productie van chocolade met standaard smaakprofielen mogelijk, onafhankelijk van de cacaoproducerende regio of fermentatiemethode. Deze ontwikkelde startercultuur is nu klaar om getest te worden voor commerciële exploitatie in cacaoboonfermentatie en chocoladeproductie.
Voorwaarde voor een succesvolle sturing van het proces met behulp van de starterculturen is wel dat de boeren aangepaste landbouwpraktijken hanteren en de juiste fermentatieomstandigheden aanwezig zijn.
Bron
Functional role and development of a starter culture of lactic acid bacteria and acetic acid bacteria for controlled cocoa bean fermentation. Timothy Lefeber, Proefschrift Doctoraat (2011).
Meer Info
- Prof. Dr. ir. Luc De Vuyst , onderzoeksgroep Industriële Microbiologie en Voedingsbiotechnologie Vrije Universiteit Brussel.
- Dr. ir. Timothy Lefeber - timothy.lefeber@flandersfood.com