Kaas is een populair zuivelproduct met een (half)vaste structuur. Kaas wordt gemaakt door het toevoegen van stremsel en/of zuur in melk, waardoor de vaste stoffen in de melk (eiwitten, vetten en mineralen) worden gescheiden van het vocht (de wei).
Kaas kan worden onderverdeeld in harde en zachte kazen. Nederlandse kazen zijn harde kazen. Zachte kazen onderscheiden zich van harde kazen door de kortere rijpingsduur en het hogere watergehalte. Mede door het relatief hogere watergehalte en het hoge vetpercentage, heeft zachte kaas, zoals de naam al suggereert, een zacht structuur. Het hoge vetgehalte in volle melk is ook de reden waarom het gebruik van volle melk een kwalitatief betere zachte kaas levert dan halfvolle of magere melk. Maar wat is de wetenschap achter de kaasproductie?
Thuis zelf je eigen kaas maken? Start eenvoudig met onze Kaas Kit.
Het belangrijkste melkeiwit, caseïne
De productie van kaas is mogelijk door veruit het belangrijkste melkeiwit, caseïne. Ongeveer 80% van de eiwitten in koemelk bestaat uit caseïne. Caseïne is een extreem complexe organische verbinding. Het bevat koolstof, zuurstof, stikstof, waterstof, fosfor en zwavel. In melk is caseïne aanwezig als een suspensie van deeltjes, ook wel bekend als caseïne micellen. Caseïne heeft de eigenschap om te stremmen of te stollen onder invloed van zuur of stremsel enzymen.
Om te begrijpen wat er gebeurt met de caseïne tijdens de productie van kaas, wordt er wat scheikundige kennis van je gevergd. Geen paniek, ik leg het ook hier even kort uit. De stremmingseigenschap van caseïne heeft te maken met het iso-elektrisch punt van het molecuul, de pH van de oplossing waarbij het netto geen elektrische lading draagt en dus de lading neutraal is. Elk eiwit heeft zijn eigen iso-elektrisch punt. Indien een eiwit in een pH-waarde boven zijn iso-elektrisch punt zit, dan is het eiwit negatief geladen. Indien het eiwit in een oplossing zit lager dan zijn iso-elektrisch punt, dan is het eiwit positief geladen. Twee negatieve deeltjes stoten elkaar af, net als twee positieve deeltjes elkaar afstoten. Een negatief en een positief deeltje trekken elkaar juist aan.
Hoe zit het dan met het eiwit caseïne? We beginnen met de situatie waarin we melk hebben zonder dat we iets hebben toegevoegd. Caseïne heeft een iso-elektrisch punt van 4.6 en heeft bij deze pH-waarde een netto neutrale lading. Melk heeft een pH van 6.6, dat betekent dat de caseïnedeeltjes in melk negatief geladen zijn en elkaar dus afstoten. Je kan ze dus niet waarnemen met het menselijk oog.
Kaasmaken door toevoeging van zuur
Wat gebeurt er als je een zuur toevoegt? Juist, de pH gaat omlaag. Wanneer het een ph van rond de 4.6 (het iso-elektrisch punt van caseïne) heeft bereikt, heeft caseïne een netto neutrale lading. Er is noch een aantrekkingskracht noch een afstotingskracht. Door de hydrofobe eigenschap (afkeer voor water) van de caseïne micellen blijven de micellen het liefst bij elkaar, zodat het contact met water bevattende omgeving zo beperkt mogelijk blijft. De caseïne micellen aggregeren. Dit proces is waarneembaar voor ons met de blote oog: de formatie van klonten ook wel de wrongel genoemd. In onderstaande afbeelding is dit proces schematisch afgebeeld.
Kaasmaken door toevoeging van stremsel enzymen
Kaas maken door het toevoegen van (stremsel) enzymen heeft een iets andere werking. Caseine micellen hebben kleine haartjes, genaamd de kappa caseine haren, die uit de micellen steken. Zoals eerder aangegeven zijn de caseine micellen negatief geladen bij een pH=6.6, de pH van melk. Deze haren zijn dus negatief geladen en voorkomen dat de caseine micellen bij elkaar kunnen komen. Onder gunstige temperaturen (20-40°C) breken stremsel enzymen eiwitten af. Ze werken als een soort schaar: ze “knippen” de negatief geladen kappa caseïne haren af. Wanneer 80-90% van alle kappa caseine haren zijn afgeknipt, zijn de micellen neutraler geladen en hebben ze de mogelijkheid om te aggregeren. Dit nemen wij waar als klontering/wrongel vorming.
Thuis zelf je eigen kaas maken? Start eenvoudig met onze Kaas Kit.
Literatuur
Polowsky, P. (2017). Coagulation. Retrieved October 30, 2019, from https://www.cheesescience.org/coagulation.html
Thom, C., & Fisk, W. (2007). The book of cheese. Applewood Books.
Tunick, M. (2014). The Science of Cheese. OUP USA.
Walker-Tisdale, C. (2013). The Practice of Soft Cheesemaking - A Guide to the Manufacture of Soft Cheese and the Preparation of Cream for the Market. Read Books.