Van de gisten, de ééncellige schimmels, is de soort Saccharomyces cerevisiae van groot belang bij de productie van alcoholische dranken en brood. Er zijn nog andere, minder bekende gistsoorten die ook aan de kwaliteit van gefermenteerd voedsel bijdragen, zoals bijvoorbeeld Schizosaccharomyces pombe in Afrikaans maïsbier, Brettanomyces bruxellensis in Belgisch Lambiekbier, en Hansenula anomala als wilde gist in de wijnbereiding.
S. cerevisiae wordt zowel in de bakkerij gebruikt voor het laten rijzen van brooddeeg als in de fermentatie van wort (gerstenat) tot ale-bier. Een verwante soort, S. pastorianus, fermenteert wort tot lagerbier en S. bayanus fermenteert most (druivensap) voor de bereiding van wijn.
Net als een aantal andere gisten heeft Saccharomyces twee manieren om aan energie te komen voor groei, namelijk ademhaling (respiratie) en fermentatie. Voor respiratie is zuurstof nodig om suiker (glucose, C6H12O6) te oxideren. Hierbij komen per molecuul glucose maar liefst 36 moleculen atp vrij. atp, officieel adenosinetrifosfaat, is een drager van chemische energie die een gistcel kan gebruiken voor allerlei processen. Deze grote hoeveelheid energie wordt grotendeels gebruikt voor de aanmaak van nieuwe gistcellen. Het kweken van bakkersgist vindt daarom plaats in sterk beluchte vaten.
Fermentatie daarentegen vindt plaats in afwezigheid van zuurstof en levert aanmerkelijk minder energie op (2 moleculen atp per molecuul glucose) maar hierbij ontstaan wel de voor de voedselbereiding belangrijke producten ethanol (alcohol) en CO2 (koolzuurgas). Tijdens de fermentatie van deeg, wort of most, zal dus betrekkelijk weinig gistgroei plaatsvinden.
De belangrijkste functie van gist bij de productie van brood is het rijzen van het deeg. Door de gasvorming ontstaat een luchtige structuur en is het brood prettig eetbaar. In bier en wijn speelt juist de vorming van alcohol en aromastoffen zoals fruitige esters een belangrijke rol. Verder is in bier en mousserende wijn de vorming van koolzuurgas essentieel voor de smaakbeleving.
Schimmelkazen
Soorten van het geslacht Penicillium vinden we in schimmelkazen. Penicillium roqueforti geeft de karakteristieke blauwgroene aderpatronen in blauwschimmelkazen zoals Roquefort, Stilton, en Gorgonzola. Tijdens het kaasmaken worden de schimmelsporen door de wrongel (kaasmassa) gemengd, voordat deze in vorm wordt geperst. Daarna wordt de jonge kaas met naalden ingeprikt waardoor luchtkanaaltjes ontstaan en de schimmel kan gaan groeien. De gekleurde sporen zorgen voor de blauwe kleur. Tevens oxideert de schimmel melkvetzuren waarbij aromastoffen (ketonen) ontstaan die de kaas een pikante smaak geven.
Penicillium camemberti is een belangrijke kaasschimmel voor zachte schimmelkazen zoals Camembert en Brie. Deze schimmel wordt na de vorming van de kaasjes op hun oppervlak aangebracht door ze te besprenkelen met schimmelsporen. In donkere en vochtige ruimten laat men de schimmel als een witte laag over de kaas groeien voordat deze verpakt wordt. Het effect van de schimmel is drieledig: de crème-witte kleur, de steeds zachter wordende consistentie en de smaak. Doordat de schimmel eiwitsplitsende enzymen produceert, wordt een gedeelte van het melkeiwit afgebroken. Hierbij komt onder meer ammoniak vrij (dat gaat geuren) dat de pH verhoogt en de kaasmassa zacht maakt.
Aziatische schimmels
De schimmels Rhizopus oligosporus, Rhizopus oryzae en Mucor soorten worden gebruikt voor de fermentatie van gekookte sojabonen tot tempé, ook bekend als tempeh, een van oorsprong Indonesisch sojaproduct dat bij ons steeds meer belangstelling krijgt als gezonde vleesvervanger. De schimmel doorgroeit de sojabonen en vormt een licht verteerbare, stijve koek die goed snijdbaar is en op allerlei manieren kan worden bereid. Tijdens de fermentatie vormt de schimmel ook een aantal gezondheidsbevorderende stoffen zoals vitaminen, isoflavonen en oligosachariden. Sojapectine, een stofje in de sojacelwand, wordt door de tempéschimmel afgebroken waarbij oligosachariden ontstaan. Deze geven bescherming tegen diarree.
Aspergillus sojae is belangrijk bij de bereiding van sojasaus, zoals ketjap en shoyu. Voor het maken van sojasaus worden gekookte sojabonen en geroosterde tarwe gemengd en na afkoelen worden de schimmelsporen toegevoegd. De schimmel krijgt 3-5 dagen de tijd om de massa te doorwoekeren waarbij allerlei enzymen worden uitgescheiden. De beschimmelde massa wordt gedurende een aantal maanden in een pekelbad gerijpt. Tijdens deze periode worden de eiwitten, koolhydraten en vetten in soja en tarwe grotendeels afgebroken tot kleine moleculen zoals peptiden, aminozuren en aromastoffen die oplossen in het pekelwater. Het aminozuur glutaminezuur is een belangrijk bestanddeel van soja-eiwit; sojasaus bevat door eiwitafbraak veel glutaminezuur dat bekendheid heeft gekregen als smaakversterker. Het is verantwoordelijk voor de vijfde smaak: ‘umami’, Japans voor ‘heerlijk’ of ‘hartig’. Sojasaus bevat aanzienlijke hoeveelheden zout waardoor dit product weliswaar lang houdbaar is maar minder gezond.
Aspergillus oryzae is een belangrijke schimmel in koji, een fermentatiestarter die voor allerlei Aziatische producten wordt gebruikt waarbij zetmeelhoudende ingrediënten worden afgebroken tot suikers. Voorbeelden van zulke producten zijn de Japanse rijstwijn Saké en Cu, een Chinese azijn gemaakt van Sorghum. In de fabricage van beide producten wordt eerst gekookte rijst- of sorghummassa gefermenteerd met A. oryzae zodat vergistbare suikers ontstaan uit het graanzetmeel. Bij Saké worden daarna in een tweede stap de suikers in gefermenteerde rijst door gisten zoals Saccharomyces saké en Hansenula anomala omgezet in alcohol en aromastoffen. Het proces voor Cu kent zelfs drie stappen, namelijk afbraak van zetmeel door A.oryzae, vervolgens omzetting van suikers in alcohol door Saccharomyces cerevisiae, en tenslotte oxidatie van alcohol tot azijnzuur door azijnzuurbacteriën die met name behoren tot Acetobacter soorten.
En morgen?
Naast deze klassieke voorbeelden is voor gisten en schimmels de komende tijd een nieuwe rol weggelegd. Dit keer als hulp voor het verbeteren van het milieu, energiegebruik, gezondheid en voedselveiligheid. Het volgende voorbeeld geeft een illustratie. De toenemende vraag naar vleesvervangers biedt interessante mogelijkheden voor de productie van tempé. Niet alleen gemaakt van sojabonen, maar ook van andere peulvruchten zoals lupine en spliterwten. Het voordeel van de schimmelfermentatie voor de consument is de sterk verbeterde verteerbaarheid en vermindering van flatulentie (winderigheid).