miniatura|Grànuls de quefir d'aigua de 5 mm El quefir d'aigua (en anglès i altres llengües: tibicos) és una beguda fermentada, d'origen no làctic, que s'obté a partir de grànuls formats per una comunitat simbiòtica de bacteris i llevats. Aquests microorganismes s'organitzen en un biofilm de polisacàrids, de dextrans i altres exopolisacàrids, que constitueixen l'estructura física del gra i li confereixen la seva aparença translúcida, fràgil i amb diàmetres que solen oscil·lar entre 1 i 10 mm. La seva composició microbiana, en la qual destaquen els bacteris Lactobacillus, Bifidobacterium i Acetobacter, i alguns llevats, com ara Saccharomyces, és responsable del procés fermentatiu i de la generació de metabòlits bioactius.Rubio, M. T., Lappe, P., Wacher, C., y Ulloa, M. 1993. Estudio microbiano y químico de la fermentación de soluciones de piloncillo inoculadas con tibicos. Revista Latinoamericana de Microbiología 35: 19-31.Ulloa, M. y Herrera. T. 1981. Estudio de Pichia membranifaciens y Saccharomyces cerevisiae, levaduras que constituyen partes de las zoogleas llamadas tibicos en México. Boletín de la Sociedad Mexicana de Micología 16:63-75.
Aquesta combinació de microorganismes i compostos derivats de la fermentació dona lloc a una beguda lleugerament àcida i refrescant, amb un contingut baix d'alcohol i rica en vitamines, antioxidants, polisacàrids i metabòlits amb activitat antiinflamatòria.
El quefir d'aigua pot tenir efectes beneficiosos sobre la salut: modulació de la microbiota intestinal, reducció de l'estrès oxidatiu, propietats antimicrobianes i activitat antitumoral mitjançant la regulació de rutes cel·lulars.
El quefir d'aigua no només es consumeix com a beguda probiòtica funcional, sinó que també es considera un ingredient prometedor en el desenvolupament de productes cosmètics, aliments funcionals i aplicacions biotecnològiques orientades a la salut intestinal, la regulació immunitària i la prevenció de malalties associades a l'oxidació o la inflamació crònica.
Origen L'origen del quefir d'aigua, també conegut com a tibicos o tibi, presenta un cert grau d'incertesa històrica. A diferència del quefir de llet, lligat clarament a les regions del Caucas, els grànuls del quefir d'aigua no disposen d'un punt d'origen únic i documentat. Diversos estudis assenyalen que els primers testimonis registrats van aparèixer durant la segona meitat del .
Un dels primers informes científics descriu l'ús de grànuls similars al quefir d'aigua en la preparació de la denominada ginger beer, una beguda fermentada de gingebre. Segons aquestes fonts, els soldats britànics que retornaven de la Guerra de Crimea (1855) haurien introduït al Regne Unit la planta que es coneixia com a ginger-beer plant, que es feia servir per elaborar aquesta beguda refrescant i lleugerament alcohòlica.
Paral·lelament, altres documents assenyalen que el quefir d'aigua va ser descrit el 1889 a Mèxic, on es coneixia amb el nom de tibi o tibicos. En aquest context, els grànuls apareixien de manera natural a la superfície de fruits i fulles de plantes del gènere Opuntia (nopal), on es desenvolupaven en ambients rics en sucres vegetals. A partir d'aquests grànuls naturals, es preparaven begudes fermentades dolces amb aigua i sucre, un procediment que coincideix plenament amb la definició actual del quefir d'aigua.
Els noms històrics associats al tibicos són nombrosos i reflecteixen la seva difusió internacional al llarg del i inicis del . A Europa i Àsia es documenta l'ús de denominacions com bébée, ginger beer plant, African bees, Japanese beer seeds o balm of Gilead, mostrant una circulació notable d'aquests grànuls en diverses tradicions fermentatives.
Tot i que s'han proposat altres possibles orígens, com ara el Tibet, Ucraïna o determinades regions del Caucas, actualment la comunitat científica considera el territori mexicà com el possible origen natural més probable dels grànuls del quefir d'aigua.
Estructura química Els grànuls de quefir estan formats per una matriu de dextrà. Aquesta xarxa de dextrà està constituïda per unitats de glucopiranòsid enllaçades mitjançant unions α-D-(1→6), amb ramificacions laterals connectades per enllaços (1→3).
La formació d'aquesta estructura és possible gràcies a l'activitat de diversos microorganismes presents en els grànuls, entre els quals destaquen Lactobacillus casei, Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus nagelii, Lactobacillus hordei i Lactobacillus hilgardii. Aquests bacteris participen en la síntesi del dextrà, contribuint a la cohesió i estabilitat del consorci microbià.
A diferència dels grànuls de quefir de llet, els de quefir d'aigua no són capaços de créixer en medis lactis. Això és degut perquè Lactobacillus hilgardii, un dels microorganismes clau, no pot metabolitzar la lactosa i com a conseqüència no es produeixen els polisacàrids necessaris per a la proliferació de la biomassa en aquest tipus de medi.
Elaboració i fermentació Elaboració L'elaboració del quefir d'aigua consisteix principalment en una única fermentació, tot i que en alguns casos se'n pot dur a terme una segona. Inicialment, els grànuls de quefir s'immergeixen en una solució d'aigua ensucrada, a la qual es poden afegir fruites seques o fresques per enriquir el sabor i el contingut nutricional. La barreja es manté a temperatura ambient (aproximadament entre 20 i 25 °C) durant un període de 24 a 72 hores, en absència de llum. Un cop finalitzada la primera fermentació, es poden retirar els grànuls per reutilitzar-los, mitjançant una filtració, o iniciar una segona fermentació que n'intensifiqui el gust i n'afavoreixi la carbonatació.
Les proporcions de sucre en l'aigua poden variar entre el 6 per cent i el 30 per cent, mentre que la quantitat de grànuls pot oscil·lar entre el 6 per cent i el 20 per cent. Com que es tracta d'una preparació habitualment casolana, no existeix una estandardització formal del procés.
Fermentació En la fermentació del quefir es produeixen una sèrie de transformacions bioquímiques simultànies que tenen lloc tant en els grànuls com en el medi de cultiu. Els microorganismes presents en els grànuls experimenten un creixement actiu i sintetitzen glucans, fet que contribueix a l'augment de biomassa. Paral·lelament, els microorganismes del medi fermenten els sucres disponibles, en funció de les condicions ambientals i del tipus de substrat utilitzat. Durant les primeres 24 hores del procés fermentatiu, s'observa una reducció dràstica de la concentració de sacarosa, que pot arribar fins al 98 per cent. Aquesta disminució s'associa a un increment progressiu de diversos metabòlits, com ara l'etanol, l'àcid làctic, el glicerol, l'acetat i el mannitol. La producció d'etanol, principalment donada per llevats com Saccharomyces cerevisiae, mostra una correlació positiva amb el consum de sacarosa en les fases inicials de la fermentació. Els llevats també disposen d'enzims com la invertasa, que catalitzen la hidròlisi de la sacarosa en fructosa i glucosa. Aquests monosacàrids són metabolitzats posteriorment per bacteris làctics i acètics, contribuint a la diversitat de compostos generats. En les etapes més avançades del procés, la concentració d'etanol tendeix a disminuir, ja que és oxidat a acetat per l'acció de bacteris acètics.
Fermentació backslopping La fermentació backslopping del quefir d’aigua es basa en la repetició successiva del cultiu utilitzant una porció dels grànuls anteriors, i la seva dinàmica depèn de tres paràmetres principals: l’interval entre backslops, el rentat dels grànuls i la temperatura d’incubació. Quan els intervals són curts (24–48 h), predominen microorganismes de creixement ràpid com Lactobacillus nagelii i llevats com Saccharomyces cerevisiae, que generen fermentacions vives, amb més producció de CO₂ i etanol. Amb intervals intermedis o llargs (3–5 dies), el medi s’acidifica més i aleshores prosperen espècies com Leuconostoc pseudomesenteroides o Oenococcus sicerae, que aporten més àcids orgànics i un perfil sensorial més suau. El rentat dels grànuls és un altre factor crític: rentar-los amb aigua redueix l’acidesa acumulada i els residus de sucre, fet que afavoreix bacteris associats al gra, com Lentilactobacillus hilgardii, i disminueix la presència de llevats lliures en el medi. Finalment, la temperatura d’incubació determina quines espècies dominen: a temperatures baixes (15–18 °C) solen predominar espècies com Lactobacillus mali; a temperatures moderades (20–25 °C) guanya presència Leuconostoc; i a temperatures elevades (28–30 °C) s’afavoreix el creixement de L. nagelii, cosa que accelera la fermentació i augmenta la producció de metabòlits com etanol, àcid làctic, acètic, glicerol i mannitol. Aquests paràmetres i exemples mostren com petits ajustos en el procés poden transformar profundament el perfil microbià i sensorial del quefir d’aigua.
Condicions d'emmagatzematge Per preservar la viabilitat microbiana i capacitat fermentativa dels grànuls de quefir, es recomana conservar-los a una temperatura de refrigeració de 4 °C en aigua ensucrada, ja que aquesta condició preserva millor els bacteris làctics i bifidobacteris que la congelació a –18 °C, tot i que en ambdós casos disminueixen els llevats i lactococs. Aquesta condició permet mantenir l'activitat dels bacteris i llevats, així com la producció d'àcid làctic i etanol. A més, la refrigeració contribueix a preservar la textura i estructura dels grànuls sense signes evidents de putrefacció ni pèrdua de funcionalitat fermentativa.
Per a l'ús domèstic es recomana guardar-los en un recipient de vidre tancat i fer una fermentació de prova per assegurar que el cultiu es reactiva segons es preveu.
Diversitat microbiana del quefir d'aigua La microbiota associada als grànuls de quefir d'aigua està constituïda per una comunitat diversa de microorganismes, incloent-hi bacteris de l'àcid làctic (LAB), bacteris de l'àcid acètic (ABB), llevats i altres microorganismes en menor proporció. Aquesta comunitat és essencial per al procés de la fermentació i generació de metabòlits bioactius que confereixen les propietats organolèptiques i funcionals del quefir.
Quantificació i composició microbiana Segons dades recopilades en estudis recents, s'estima que cada gram de gra de quefir d'aigua conté aproximadament 108 unitats formadores de colònies (UFC) de LAB, entre 106 i 108 UFC d'ABB, i entre 106 i 107 UFC de llevat.
Els LAB estan representats principalment pel gènere Lactobacillus amb espècies com L. hilgardii, L. harbinensis, L. nagelii, L. paracasei i L. hordei.També s'hi troben altres gèneres com ara Streptococcus, Pediococcus o Leuconostoc.
Pel que fa als llevats, s'hi troben habitualment Saccharomyces cerevisiae, així com espècies dels gèneres Candida i Kloeckera.
També s'hi han descrit bifidobacteris com Bifidobacterium aquikefiri, un membre habitual del consorci.
Funcions metabòliques dels microorganismes Durant la fermentació, aquests microorganismes consumeixen la sacarosa i produeixen compostos com ara àcid làctic, àcid acètic, etanol o diòxid de carboni (CO2), que confereixen al quefir el seu sabor característic i les seves propietats probiòtiques. A més, Saccharomyces cerevisiae s'associa amb la producció de glicerol, mentre que Lactobcillus hilgardii i Bifidobacterium aquikefiri contribueixen a la síntesi de mannitol a partir de fructosa. Per altra banda, Lactobacillus brevis ha estat identificat com l'espècie responsable de la producció del polisacàrid dextran que forma els grànuls.Moreno Terrazas Rubén. Determinación de las características microbiológicas, bioquímicas, fisicoquímicas y sensoriales para la estandarización del proceso de elaboración del tepache. Tesis de Doctorado en Ciencias Biológicas. Universidad Autónoma Metropolitana. 2005.
Espècies emergents i noves troballes