Fermentation

Aus Yogawiki

Grundlagen der Fermentation

Die Fermentation ist ein erstaunliches natürliches Werkzeug, das helfen kann, Lebensmittel bekömmlicher, nahrhafter und geschmackvoller zu machen.

Mikroben

Welche Rolle spielen Mikroben bei der Fermentation?

Die Fermentation ist auf die Wirkung winziger natürlicher Mikroben zurückzuführen, die alles kolonisieren und kultivieren, von unseren Verdauungssystemen bis hin zu den Speisen und Getränken, die wir essen.

Vorteile von Mikroben

Allerdings haben Mikroben seit ihrer Entdeckung im 17. Jahrhundert eine unbehagliche Beziehung zu uns gehabt. Ursprünglich mit Krankheit verbunden, wurden die Vorteile von Mikroben - insbesondere in der Nahrungskette - erst in jüngster Zeit verstanden und veröffentlicht. Ohne diese nützlichen Darmsanierung Mikroorganismen könnte die Grundumwandlung von Kohlenhydraten in Alkohole und Säuren, die wir als Fermentation bezeichnen, nicht stattfinden. Inzwischen liegt der Schwerpunkt auf der Einbeziehung einer breiteren Palette fermentierter Lebensmittel in unsere Ernährung, mit dem Ziel, die allgemeine Gesundheit und Ernährung zu unterstützen.

Drei Haupttypen der Fermentation

Es gibt drei grundlegende Formen der Gärung:

  • Milchsäuregärung; wenn Hefen und Bakterien in Lebensmitteln wie Sauerkraut, Kimchi, Gurken, Joghurt und Sauerteigbrot Stärke oder Zucker in Milchsäure umwandeln.
  • Ethylalkohol-Fermentation; wobei die Pyruvatmoleküle in Stärke oder Zucker durch Hefen in Alkohol- und Kohlendioxidmoleküle zerlegt werden, um Wein und Bier herzustellen.
  • Essigsäuregärung von Stärke oder Zucker aus Getreide oder Obst zu säuerlichem Essig und Gewürzen. Darin besteht z.B. der Unterschied zwischen Apfelessig und Apfelwein.

Jede dieser Arten der Fermentation ist der Arbeit von Mikroben zu verdanken, die darauf spezialisiert sind, bestimmte Substanzen in andere umzuwandeln.

Wie funktioniert die Fermentation?

Mikroben verwenden Kohlenhydrate (Zucker, wie Glukose) als Energiequelle, um ihr Überleben zu sichern. Um diese Energie zu nutzen, liefern organische Chemikalien wie Adenosintriphosphat (ATP) sie bei Bedarf an jeden Teil einer Zelle.

Mikroben - und unsere eigenen Körperzellen - nutzen die Atmung, um ATP zu erzeugen. Der effizienteste Weg für sie ist dabei ein Prozess, der als aerobe Atmung bezeichnet wird und Sauerstoff benötigt.

Die aerobe Atmung

Die aerobe Atmung beginnt mit der Glykolyse, bei der Glukose in Brenztraubensäure umgewandelt wird. Dann, wenn genügend Sauerstoff vorhanden ist, findet die aerobe Atmung statt. Die Fermentation ähnelt der Art der Atmung, die stattfindet, wenn nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist, nämlich der anaeroben Atmung. Im Gegensatz zur Atmung, die Brenztraubensäure verwendet, führt die Fermentation jedoch zur Bildung verschiedener organischer Moleküle wie Milchsäure, die ebenfalls zu ATP führt. Einzelne Zellen und Mikroben haben die Fähigkeit, je nach Umgebungsbedingungen zwischen diesen verschiedenen Arten der Energieerzeugung zu wechseln.

Verschiedene Phasen der Lebensmittelfermentation

Die Gärung kann mehrere Stufen haben, je nachdem, was fermentiert wird.

Primärfermentation

Die Primärfermentation ist der Zeitpunkt, an dem die Mikroben schnell an den ersten Rohstoffen wie Obst, Gemüse oder Milchprodukten arbeiten. Zunächst verhindern die vorhandenen oder in der umgebenden Flüssigkeit (zum Beispiel Sole für fermentiertes Gemüse), dass verfaulende Bakterien stattdessen das Lebensmittel besiedeln. In dieser kurzen Phase wandeln Hefen oder andere Mikroben Kohlenhydrate (Zucker) in andere Substanzen wie Alkohole und Säuren um.

Sekundärfermentation

Die Sekundärfermentation, ein Begriff, der in Weinherstellungs- und Braukreisen oft verwendet wird, bezieht sich auf eine längere Phase der Gärung, die über mehrere Tage oder Wochen stattfindet. Die sekundäre Gärung erfolgt, wenn viele Hefen und Mikroben absterben und ihre verfügbare Nahrungsquelle (die Kohlenhydrate) knapper wird. In diesem Stadium kann sich der pH-Wert der Fermentation signifikant von dem zu Beginn der Fermentation unterscheiden, was auch die chemischen Reaktionen zwischen den Mikroben und ihrer Umgebung beeinflusst.

Die Dauer und die Phasen der Gärung variieren je nach dem, was gemacht wird. So durchlaufen beispielsweise Bier und Wein mehrere verschiedene Gärungsstufen, die sich deutlich voneinander unterscheiden.

Wie starte ich die Fermentation?

Joghurt

Während viele Mikroben von Natur aus in der Luft vorhanden sind, die wir atmen, erfordert die Fermentation oft einen spezifischen "Starter"-Satz von Kulturen. Die Herstellung von fermentiertem Gemüse hingegen ist ein mehrstufiger Prozess, der aus mehreren Phasen besteht, die nicht so viel direkte Intervention erfordern, um zu verwalten. Viele der heute kommerziell erhältlichen fermentierten Lebensmittel werden mit ausgewählten Mikroben hergestellt, deren Rolle bei der Herstellung gesunder fermentierter Lebensmittel wissenschaftlich bewertet wurde.

Was bestimmt den Geschmack bei der Fermentation?

Diese Mikroben können auf verschiedene Weise in die Nahrung eingebracht werden. Viele kultivierte Milchprodukte beginnen beispielsweise mit Milchkörnern oder spezifischen Sorten milchliebender Kulturen, die kommerziell angebaut werden. Der Geschmack und die Texturen von Produkten wie Joghurt und Käse können durch die Auswahl bestimmter Starterkulturen verändert werden. Die Umgebung, in der sie produziert werden, kann diese Eigenschaften dann weiter verfeinern.

Ebenso verdanken viele Weine und handwerkliche Biere ihre besonderen Eigenschaften den wilden oder kommerziell angebauten Hefen, die zu ihrer Herstellung verwendet werden. Diese können während des Brauprozesses zugegeben werden. Der anschließende Produktions- und Alterungsprozess dieser Produkte sollte idealerweise kontrolliert werden, um einen Verderb durch externe mikrobielle Kontamination zu verhindern. Sobald die Gärung beginnt, ist die Kontrolle der Gärrate und des Endprodukts entscheidend für das Gleichgewicht von Wasser und Zucker, Temperatur und Zeit.

Wie wird die Fermentation gesteuert?

Mikroben arbeiten typischerweise gerne in einer warmen, raumtemperierten Umgebung. Der genaue Temperaturbereich hängt von den beteiligten Mikrobentypen und dem zu fermentierenden Produkt ab. Die Änderung der Temperatur kann einen großen Einfluss auf die Gärung haben.

Wenn man ein fermentierendes Produkt auf eine kühlere Temperatur bringt, zum Beispiel indem man es in den Kühlschrank stellt, verlangsamt man die Gärgeschwindigkeit oder stoppt sie ganz. Das Erwärmen eines Fermenters kann die Mikroben töten, die die Fermentation durchführen. Die kommerzielle Gärung erfordert eine spezielle Ausrüstung, wie zum Beispiel Gärtanks zum Brauen von Bier. Durch den Einsatz spezieller Geräte kann die Fermentation gesteuert und im Maßstab standardisiert werden.

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