Grani di kefir come postbiotico: una nuova risorsa per lo yogurt magro

Introduzione

Lo yogurt è un alimento fermentato ad alto valore nutrizionale, ottenuto grazie all’azione di Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus e Streptococcus thermophilus. È una fonte importante di proteine, grassi, vitamine, calcio e fosforo, e diversi studi hanno dimostrato che il suo consumo rafforza il sistema immunitario attraverso l’aumento di anticorpi, citochine e attività cellulari. La qualità dello yogurt dipende in larga misura da proprietà reologiche come viscosità, durezza del gel e separazione del siero, che influenzano la consistenza e l’accettabilità del prodotto.

Il kefir, altro derivato fermentato, rappresenta una ricca fonte di composti bioattivi come acidi organici, peptidi ed esopolisaccaridi. Tra questi spicca il kefiran, un esopolisaccaride idrosolubile con elevata capacità di ritenzione idrica e dimostrate attività antimicrobiche, antiossidanti, immunomodulanti e protettive dell’epitelio. I granuli di kefir, costituiti da kefiran, proteine, cellule microbiche e residui cellulari, formano un ecosistema dinamico di batteri lattici, lieviti e batteri acetici. Durante la fermentazione, questi granuli crescono e si moltiplicano, producendo nuove generazioni che portano a eccedenze spesso considerate rifiuti.

Il crescente interesse verso i postbiotici, definiti dall’ISAPP come “preparati di microrganismi inanimati e/o dei loro componenti che conferiscono un beneficio per la salute”, ha aperto nuove prospettive di utilizzo dei granuli di kefir essiccati. Ricchi di kefiran, proteine e residui cellulari, possono essere considerati a pieno titolo ingredienti postbiotici, con potenziale applicazione nella formulazione di alimenti funzionali. Integrare lo yogurt con polveri postbiotiche consente di migliorarne sia le proprietà funzionali sia quelle sensoriali, a condizione che vengano preservate le caratteristiche tecnologiche del prodotto finale.

Alcuni studi hanno già evidenziato i benefici dell’uso di postbiotici derivati da Lactobacillus acidophilus LA5 e Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12 nei lattiero-caseari. Tuttavia, la letteratura non documenta ancora in modo sistematico l’impiego di granuli di kefir essiccati nello yogurt. Pertanto, l’obiettivo di questo studio, pubblicato su Food Science & Nutrition a giugno 2025, è stato quello di valutare l’effetto dei granuli liofilizzati di kefir su vari aspetti microbiologici, fisico-chimici e sensoriali dello yogurt, con l’intento di sviluppare un prodotto lattiero-caseario funzionale e innovativo, capace di coniugare benefici nutrizionali e sostenibilità, attraverso la valorizzazione dei sottoprodotti della produzione tradizionale di kefir.

Materiali e metodi

Microrganismi e integratori

I granuli di kefir tradizionali sono stati forniti dall’Unità di Lavorazione del Latte dell’Università di Ankara e presentavano una carica microbica di lattobacilli (9,05 log ufc/g), lattococchi (8,87 log ufc/g) e lieviti (6,55 log ufc/g). Il latte scremato in polvere per la produzione di yogurt proveniva dallo stabilimento lattiero-caseario di Bakkalbasioglu (Niğde, Turchia). La coltura starter Y 412, contenente S. thermophilus e L. delbrueckii subsp. bulgaricus, è stata acquistata da Maysa Gida (Istanbul) e attivata due volte in latte ricostituito al 10% p/v di solidi totali. Il latte scremato UHT (0,1% di grassi) utilizzato per i granuli di kefir è stato reperito localmente, mentre i contenitori in polipropilene (100 ml) per lo yogurt provenivano da Firat Plastic (Istanbul).

Preparazione dei grani di kefir come postbiotico

Attraverso esperimenti preliminari è stato stabilito che il tasso di inoculazione ottimale per la propagazione dei granuli di kefir fosse del 10% (p/v), poiché garantiva il maggiore incremento di peso (2,20 g/100 mL) rispetto al 4% e al 6%. I granuli sono stati propagati in latte scremato UHT a 24 °C per 24 ore con agitazione (90 rpm), quindi raccolti tramite filtrazione, lavati e congelati a –86 °C.

Successivamente, sono stati liofilizzati, macinati, setacciati (<0,15 mm) e conservati a –80 °C fino all’utilizzo. Prima dell’impiego nella produzione di yogurt, è stata preparata una dispersione al 6% in acqua distillata, riscaldata a 75 °C per 10 minuti, raffreddata e utilizzata entro 2 ore.

Produzione di yogurt con postbiotici

Per la produzione di yogurt magro (<0,5% di grassi) è stato utilizzato latte ricostituito (15,5% di solidi totali) ottenuto da latte scremato in polvere disperso in acqua distillata, idratato per 24 ore a freddo e filtrato prima dell’uso. Sono stati preparati quattro gruppi di yogurt con il 15% di solidi totali e diverse aggiunte di granuli di kefir essiccati: 0% (controllo), 0,1% (KG1), 0,2% (KG2) e 0,3% (KG3), selezionati sulla base di test preliminari.

Le basi di latte sono state trattate a 90 °C per 10 minuti, poi raffreddate a 45 °C e inoculate con il 3% di coltura starter di yogurt. I campioni sono stati confezionati in contenitori da 100 mL e incubati a 42 °C fino a pH 4,6, monitorato in continuo. Raggiunto il pH desiderato, gli yogurt sono stati refrigerati a 4 °C. Le analisi fisico-chimiche e microbiologiche sono state condotte ai giorni 1, 15 e 30, mentre le prove sensoriali al giorno 15. Tutto il processo è stato ripetuto tre volte in sei mesi.

Tabella 1. Composizione delle basi del latte per yogurt.

 

Figura 1. Diagramma di flusso per la produzione dello yogurt. Per le formulazioni dello yogurt, fare riferimento alla Tabella 1 .

Analisi del latte scremato in polvere e dei grani di kefir essiccati

Le analisi di solidi totali, proteine, grassi e carboidrati del latte scremato in polvere e dei granuli di kefir in polvere sono state eseguite tramite spettroscopia a riflettanza nel vicino infrarosso (Perten DA-7200; Huddinge, Svezia). I campioni sono stati scansionati direttamente dopo essere stati distribuiti nei contenitori metallici dello spettroscopio a riflettanza nel vicino infrarosso.

Analisi degli yogurt

Le analisi sugli yogurt hanno incluso la determinazione di pH con pHmetro digitale e di acidità titolabile, solidi totali e grassi secondo la norma turca 1330, mentre il contenuto proteico è stato misurato con il metodo Kjeldahl. Il colore è stato valutato con il sistema CIELAB (L, a, b*)** mediante colorimetro, dove L* indica la luminosità, a* varia da verde (−) a rosso (+) e b* da blu (−) a giallo (+).

La durezza del gel è stata misurata con un analizzatore di consistenza TA-XTplus, mentre la viscosità è stata determinata con un viscosimetro Brookfield, dopo omogeneizzazione e recupero del campione. Infine, la capacità di ritenzione idrica (WHC) è stata valutata tramite centrifugazione e calcolata in percentuale sul residuo.

Analisi microbiologica

La determinazione quantitativa di Streptococcus thermophilus è stata effettuata utilizzando agar M-17: 10 g di yogurt sono stati miscelati con 90 mL di soluzione di peptone (0,1%), quindi sottoposti a diluizioni decimali. Da ciascuna diluizione, 0,1 mL è stato seminato su agar M-17 e incubato a 37 °C per 48 ore; le colonie (30–300 per piastra) sono state conteggiate ed espresse come log ufc/g.

La determinazione quantitativa di Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus è stata invece condotta su agar MRS, con le stesse modalità di diluizione. Le piastre sono state incubate in anaerobiosi a 37 °C per 72 ore, e le colonie sviluppate sono state conteggiate ed espresse anch’esse come log ufc/g.

Analisi sensoriale

La valutazione sensoriale è stata effettuata su un gruppo di nove membri semi-addestrati (cinque donne e quattro uomini, 20–50 anni), selezionati in base a età, sesso e familiarità con lo yogurt. I partecipanti hanno ricevuto una breve formazione sui protocolli di analisi.

È stato utilizzato un test di differenza multi-campione, servendo i campioni in contenitori di plastica trasparente da 100 mL etichettati con numeri casuali a 3 cifre. In ogni sessione, quattro campioni sono stati valutati simultaneamente. La valutazione è stata effettuata al quindicesimo giorno di conservazione utilizzando una scala edonica a 9 punti, da 1 (per niente gradito) a 9 (moltissimo gradito).

Risultati e discussione

Composizione del latte scremato in polvere e dei grani di kefir essiccati

La composizione chimica del latte scremato in polvere utilizzato per la produzione di yogurt era: 94,52 ± 0,25% di solidi totali, 35,94 ± 0,51% di proteine, 1,99 ± 0,03% di grassi, 48,13 ± 0,13% di carboidrati (lattosio) e 7,18 ± 0,24% di ceneri.

La polvere di granuli di kefir presentava invece: 91,50 ± 0,11% di solidi totali, 31,65 ± 1,17% di proteine, 2,57 ± 0,55% di grassi, 48,41 ± 0,48% di carboidrati e 10,57 ± 0,44% di ceneri.

Attributi fisico-chimici dei campioni di yogurt

Durante la produzione di yogurt, la fermentazione dell’acido lattico abbassa il pH a circa 4,6, determinando le caratteristiche sensoriali e la conservabilità del prodotto. I valori di pH dei campioni di yogurt al 1°, 15° e 30° giorno di conservazione a 4 °C, riportati nella Tabella 2, variavano tra 4,17 e 4,43, con il controllo che mostrava il valore più basso. L’analisi statistica ha evidenziato un effetto significativo del tempo di conservazione sul pH, mentre l’aggiunta di granuli di kefir essiccati non ha avuto effetti significativi, indicando che non ha influenzato la crescita dei batteri starter.

Tabella 2. Variazioni del pH, dell’acidità titolabile (in % di acido lattico), dei solidi totali (%), dei grassi (%) e del contenuto proteico (%) dei campioni di yogurt durante la conservazione.

L’acidità titolabile dei campioni, sempre riportata nella Tabella 2, variava tra 1,31% e 1,41%. L’aggiunta di granuli di kefir non ha influenzato significativamente questi valori, mentre l’acidità è aumentata significativamente durante la conservazione a causa della produzione graduale di acido lattico (post-acidificazione).

Il contenuto di solidi totali dei campioni, mantenuto al 15% per uniformità, ha mostrato lievi fluttuazioni tra 14,69% e 15,25% senza effetti significativi né dell’aggiunta di granuli di kefir né del tempo di conservazione.

Il contenuto di grassi, molto basso in tutti i campioni (0–0,10%), non è stato influenzato né dalla polvere di kefir né dalla durata della conservazione, coerente con l’uso di latte scremato e con la conservazione dei campioni.

Il contenuto proteico variava tra 4,69% e 5,12%, con il valore più alto nel campione KG1. Né l’aggiunta di granuli di kefir né il tempo di conservazione hanno alterato significativamente il contenuto proteico, poiché la polvere di kefir ha sostituito quantità simili di latte scremato e non sono stati applicati trattamenti che potessero modificarlo. Tutti i valori di solidi totali, grassi e proteine erano in linea con quanto riportato in studi precedenti sulla composizione dello yogurt.

Modifiche nei parametri del colore

I valori di luminosità (L*) dei campioni di yogurt, determinati secondo il sistema CIELAB, variavano tra 90,83 e 93,44 durante la conservazione, con il campione KG2 che presentava il valore più basso. Le fluttuazioni osservate erano irregolari e l’analisi statistica ha evidenziato che né l’aggiunta di granuli di kefir essiccati né la durata della conservazione hanno avuto un effetto significativo sui valori di L* (p > 0,05), come riportato nella Tabella 3.

Tabella 3. Cambiamenti nei parametri di colore dei campioni di yogurt durante la conservazione.

Le coordinate a* erano tutte negative, indicando tonalità verdi, e variavano tra -4,98 e -3,75. L’analisi statistica ha mostrato che sia il tempo di conservazione sia l’aggiunta di granuli di kefir influenzavano significativamente i valori a* (p ≤ 0,001). Il campione KG2 (0,2% di polvere di kefir) presentava una tonalità verde simile a KG1, ma più verde rispetto al controllo e a KG3 (p ≤ 0,05).

I valori b*, che indicano la tonalità gialla, variavano tra 9,38 e 12,26, con KG1 che mostrava il valore più basso. Durante la conservazione, i valori b* tendevano a diminuire, rendendo gli yogurt meno gialli nel tempo. L’analisi statistica ha confermato un effetto significativo del tempo di conservazione sui valori b* (p ≤ 0,05), mentre l’aggiunta di polvere di kefir non ha avuto un effetto significativo (p > 0,05). Di conseguenza, al 30° giorno i campioni risultavano significativamente meno gialli rispetto ai giorni 1° e 15° (p ≤ 0,05).

Durezza del gel

La durezza del gel, un fattore chiave nella preferenza dei consumatori per lo yogurt a pasta compatta, variava tra 340,5 e 456,6 g nei campioni testati durante la conservazione a freddo, come riportato nella Tabella 4.

Tabella 4. Variazioni della durezza, della viscosità e della capacità di ritenzione idrica dei campioni di yogurt durante la conservazione.

L’analisi statistica ha evidenziato che sia l’aggiunta di granuli di kefir essiccati sia il periodo di conservazione influenzavano significativamente la durezza del gel (p < 0,001). Lo yogurt di controllo mostrava il valore più alto (425,4 g), mentre l’incremento della quantità di polvere di kefir determinava una diminuzione significativa della durezza (p ≤ 0,05).

La riduzione della durezza è attribuibile alla componente polisaccaridica della polvere di kefir (kefiran), che si inserisce tra le molecole di caseina indebolendo la matrice del gel. Studi idrodinamici indicano che caseinati e kefiran sono incompatibili e non interagiscono tra loro, spiegando la formazione di un gel più morbido.

Viscosità del gel

La viscosità, parametro chiave per la qualità dello yogurt, variava tra 1950 e 2302 mPa·s nei campioni sperimentali durante la conservazione, come riportato nella Tabella 4. Il primo giorno, il controllo mostrava il valore più basso (1995 mPa·s), mentre KG2 aveva il valore più alto (2202 mPa·s). Alla fine della conservazione, il campione di controllo ha raggiunto 2302 mPa·s.

Gli yogurt arricchiti con polvere di granuli di kefir avevano generalmente viscosità inferiori rispetto al controllo. Tuttavia, l’analisi statistica ha indicato che né l’aggiunta di polvere di kefir né il periodo di conservazione influenzavano significativamente la viscosità (p > 0,05), confermando un effetto trascurabile della polvere.

Capacità di ritenzione idrica

La capacità di ritenzione idrica (WHC) della massa di yogurt è un fattore cruciale per la qualità, poiché la separazione del siero riduce il gradimento del consumatore. I valori di WHC dei campioni sperimentali variavano tra 94,91% e 96,94% (Tabella 4).

All’inizio, il controllo mostrava il valore più basso (95,0%), mentre KG2 raggiungeva il massimo (96,94%). Al 30° giorno, il valore più alto era 96,10% per KG1, con il controllo che continuava ad aumentare durante la conservazione. L’analisi statistica ha mostrato che né l’aggiunta di granuli di kefir in polvere né il tempo di conservazione influenzavano significativamente la WHC (p > 0,05).

Nonostante l’elevato contenuto di esopolisaccaridi (kefiran), l’incremento della WHC non è stato significativo, in contrasto con altri studi, probabilmente a causa di differenze nella struttura degli esopolisaccaridi.

Vitalità delle colture di yogurt

La determinazione quantitativa di Streptococcus thermophilus nei campioni di yogurt ha mostrato valori compresi tra log 8,50 e 9,84 ufc/g durante la conservazione (Tabella 5).

Tabella 5. Variazioni nei conteggi di Streptococcus thermophilus e Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus nei campioni di yogurt durante la conservazione.

All’inizio, il valore più basso è stato rilevato nel campione KG2 (log 8,84), mentre il più alto nel controllo (log 9,84). Alla fine del periodo, i valori più alti erano nel controllo e in KG3 (log 8,51). L’analisi statistica ha evidenziato che né l’aggiunta di polvere di granuli di kefir né il periodo di conservazione hanno avuto effetti significativi sui valori di S. thermophilus (p > 0,05). La conta è diminuita leggermente nel tempo, ma questa riduzione è risultata trascurabile e in linea con studi precedenti.

Per Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, i valori osservati variavano tra log 8,48 e 9,39 ufc/g (Tabella 5). All’inizio, il minimo era nel campione KG1 (log 9,07) e il massimo nel controllo (log 9,39); alla fine, il massimo era in KG2 (log 8,65). L’aggiunta di granuli di kefir ha avuto un effetto trascurabile (p > 0,05), mentre il periodo di conservazione ha influenzato significativamente la conta (p ≤ 0,05).

La conta media più alta si è registrata al giorno 1 (log 9,25), simile al giorno 15 (log 8,79), ma significativamente superiore al giorno 30 (log 8,57), probabilmente a causa dell’aumento dell’acidità.

I dati indicano che l’aggiunta di polvere di granuli di kefir non altera in modo significativo la vitalità dei principali batteri lattici dello yogurt, confermando la compatibilità della polvere come postbiotico senza compromettere la qualità microbica del prodotto.

Valutazione sensoriale

La valutazione sensoriale dei campioni di yogurt sperimentali, condotta il 15° giorno di conservazione, ha preso in considerazione corposità, consistenza e accettabilità complessiva utilizzando una scala edonica da 0 a 9. Per quanto riguarda la consistenza, il campione di controllo ha ricevuto il punteggio più alto (7,4), mentre la formulazione KG1 ha ottenuto il punteggio più basso (6,6).

I dati relativi al campione di controllo erano coerenti con le misurazioni strumentali di durezza e viscosità, mentre i risultati per KG1 non rispecchiavano completamente i valori strumentali. L’analisi statistica ha mostrato che l’aggiunta di polvere di granuli di kefir non ha avuto un effetto significativo né sulla corposità né sulla consistenza (p > 0,05).

Figura 2. Valutazione sensoriale dei campioni di yogurt sperimentali (C: controllo, KG1: 0,1%, KG2: 0,2% e KG3: campione di yogurt contenente grani di kefir allo 0,3%).

Per quanto riguarda l’accettabilità complessiva, i punteggi più alti sono stati assegnati alla formulazione KG3 (5,8) e i più bassi al campione KG2 (4,8). I punteggi hanno mostrato una variazione non lineare con l’aumentare della concentrazione di granuli di kefir in polvere. Anche in questo caso, l’analisi statistica ha evidenziato che l’effetto della polvere di granuli di kefir sui punteggi di accettabilità complessiva era trascurabile (p > 0,05).

Questi risultati sono coerenti con studi recenti, che hanno riportato come yogurt di controllo e formulazioni postbiotiche siano generalmente apprezzati allo stesso modo dai panel di valutatori. Tuttavia, altre ricerche hanno mostrato che yogurt arricchiti con postbiotici possono essere valutati come altamente accettabili, suggerendo che l’effetto sensoriale dipenda dalla tipologia e dalla concentrazione dei postbiotici utilizzati.

Conclusioni

Nel presente studio è stata valutata l’impiego di grani di kefir essiccati come fonte postbiotica alternativa nella produzione di yogurt. Le condizioni ottimali per la produzione dei grani erano: inoculazione 10%, temperatura 24 °C, incubazione 24 h e agitazione 90 giri/min.

L’aggiunta di polvere di grani di kefir non ha avuto effetti significativi sull’attività dei batteri starter, sul pH, sull’acidità titolabile, sulla viscosità, sulla capacità di ritenzione idrica e sulle proprietà sensoriali, ma ha ridotto significativamente la durezza del gel. Per quanto riguarda il colore, i valori di L* e b* sono rimasti sostanzialmente invariati, mentre i valori di a* sono diminuiti, conferendo una colorazione più verde ai campioni. Inaspettatamente, la vitalità dei batteri dello yogurt non è stata alterata dall’aggiunta della polvere.

Nonostante la riduzione della durezza e l’assenza di miglioramenti nella viscosità o nella separazione del siero, gli yogurt con polvere di grani di kefir hanno ricevuto punteggi leggermente più alti dai panelisti, suggerendo un aumento dell’appetibilità. Lo studio supporta quindi l’ipotesi che la polvere di granuli di kefir possa essere utilizzata come ingrediente postbiotico negli yogurt destinati a consumatori attenti alla salute, senza modificare significativamente le proprietà fisico-chimiche.

Il principale limite dello studio è rappresentato dalla quantità massima di polvere utilizzabile senza compromissione della struttura del gel, pari allo 0,3%. Sono pertanto necessari ulteriori studi per migliorare la disperdibilità della polvere, consentendone l’impiego in proporzioni maggiori negli yogurt.

Fonte: “A new approach to the use of Kefir grain: potential application as a postbiotic in the production of non fat yogurt”, Fatma Çoban, Ezgi Demir Özer, Metin Yildirim. Food Science & Nutrition, 2025. https://doi.org/10.1002/fsn3.70495.