Fermentation definiert

Sie ist eine uralte Entdeckung, keine Erfindung und schon gar nicht von heute. Bereits neolithische Menschen haben beobachtet, was die Natur unter gewissen Bedingungen beim Bioumbau von eben noch frischen Lebensmitteln "treibt". Dass dadurch keineswegs zwingend alles verdorben ist. Ganz im Gegenteil: Es schmeckt köstlich, ist besser verträglich und hält sogar länger. So lernten sie denn das Prinzip zu nutzen – typisch Mensch eigentlich.

Ganz allgemein zählen zur Fermentation natürliche oder vom Menschen entwickelte biotechnologische Prozesse, bei denen entweder Mikroorganismen oder Fermente (Enzyme) Biomaterie umwandeln. Hierbei setzen sie Alkohol, Gase oder Säuren frei. Man denke nur ans Weinkeltern oder Bierbrauen. Als technische Anwendung findet das Geschehen in "Fermentern" oder "Bioreaktoren" statt. Moderne Biogasanlagen tun letztlich das Gleiche wie der Braukessel.

Wissenschaftsgeschichtlich gesehen ist der von Louis Pasteur geprägte Begriff Fermentation sehr spannend. Er umfasst gleich mehrere Bedeutungen. Dies ist der Tatsache geschuldet, dass zu damaligen Zeiten keiner der Gelehrten so genau wusste, was in den Fermenten vorsichgeht. So haben die Verantwortlichen einfach verschiedene biologische Vorgänge in einen Ferment-Topf geworfen, in dem es in irgendeiner geheimnisvollen Art brodelt und treibt, gärt eben. Meist unter Ausschluss von Luftsauerstoff. Für unser Thema relevant ist jedenfalls die Definition als Gärung.

Fermenter (Bild: dwolfgra)

gärende Früchte

gärende Früchte (Bild: brankomaster)

Gärung ist eine Stoffwechselform (Metabolismus) zur Energiegewinnung. Eine von mehreren Methoden lebender Organismen, aus Molekülen Lebensenergie zu generieren: Chemotrophie. Denn genau das passiert grundsätzlich bei der Vergärung, so ähnlich wie nach dem Essen. Eine weitere Art von Energiestoffwechsel ist auch die Atmung. Grüne Pflanzen wiederum zapfen als phototrophe Lebewesen die Energie von Licht an – und atmen obendrein auch. Die meisten Lebewesen können eine ganze Reihe solcher Mechanismen nutzen.

Bei der Gemüsefermentation ist eine gezielte Milchsäuregärung zugange. Echte, wenn auch einfachste Biotechnologie, bei der hauptsächlich Milchsäure entsteht. Milchsäuregärung beherrschen übrigens auch unsere Skelettmuskeln. Wer sich mit Sportphysiologie etwas beschäftigt, weiß um das "Sauerwerden" der Muskeln, sobald Sauerstoffmangel eintritt. Muskeln stellen dann um auf anaerobe (sauerstofffreie) Energiegewinnung und produzieren Laktat, also Milchsäure.

Auch Fäulnis bei mangelnder Sauerstoffversorgung ist ein wilder Gärungsprozess – mit eher ungenießbarem Endergebnis und übelriechenden "Abgasen" durch Eiweißabbau & Co. Der Totalabbau biologischer Substanzen unter Sauerstoffverbrauch nennt sich Verwesung. Diese ordnet sich als "Bio-Verbrennung" in die oxidativen Gärungen ein, wie auch die Essigsäuregärung. Sowohl Fäulnis als auch Verwesung können recht giftig für uns werden. Ganz genau so das Verschimmeln: eine weitere Fermentationsart durch Zellgeflechte der Schimmelpilze.

Fermentiertes

Fermentiertes (Bild: Tinekex3)

Fermentation historisch

Ein vollkommen natürlicher Vorgang also, die Gärung. Unser Kulturkreis setzt sie heute auch in industriellem Maßstab ein für Alkoholisches, Milchprodukte, Hefe- und Sauerteigwaren oder Rohwurst (Salami, Teewurst – schon gewusst?). Doch schon über Jahrtausende haben unsere Vorfahren diese uralte Biotechnologie ausgefeilt und zu regionalem Know-how verfeinert.

Apropos verfeinern: Fermentation dient als Veredelungstechnologie, die seit alters her Bitter- und Gerbstoffe in Genussmitteln reduziert, von Tabak, Tee, Kakao und Kaffee zum Beispiel. Gärung ist jedoch in erster Linie ein hervorragendes Konservierungsverfahren für leicht verderbliche Lebensmittel. Wohl der wichtigste Nutzen für eine Vorratshaltung ohne Kühl- oder gar Gefrierschränke. Die Menschheit kennt und nutzt dazu die Laktofermentation (Milchsäuregärung) mindestens seit der Jungsteinzeit.

 Über den gesamten Globus verteilt entwickelten viele Kulturen unabhängig voneinander Methoden für milchsauer Vergorenes, optimierten und pflegten sie über Jahrhunderte als Traditionen. Gerade in Asien sind noch heute vergleichsweise viele fermentierte Lebensmittel zu finden, angefangen bei Miso über Sojasoße und Tofu bis Tempeh oder auch Kimchi – teils über kunstreiche, komplexe und langwierige Prozeduren hergestellt, andere verblüffend einfach und schnell.

koreanisches Kale Kimchi

koreanisches Kale Kimchi (Bild: osiristhe)

Hier in Mitteleuropa ist die milchsaure Gemüsefermentation erst seit kurzer Zeit, aber teils sehr gründlich in Vergessenheit geraten. Regional pflegten Groß- und Urgroßeltern sie noch. Die meisten von uns kaufen eben Frischware und zunehmend stark verarbeitete Produkte der Lebensmittelindustrie. Die wiederum kennt letztlich nur noch vergorene Milchprodukte. Oder leicht fermentiertes und dann pasteurisiertes Sauerkraut in Dose oder Folienbeutel.

Erst seit einigen Jahren sind eine Renaissance und frische Eigeninitiative zu beobachten. Ernährungsbewusste entdecken und interpretieren die alte Technik neu und fermentieren hemmungslos alles, was ihnen in die Gärgefäße kommt: Fermentieren ist etwas für Experimentierfreudige. Doch auch Rezepttreue kommen voll auf ihre Kosten.

Sauerkraut-Manufakturen leben auf, die guten alten Salzbohnen und milchsaure Gurken schmecken wieder, manch einer entdeckt sie für sich ganz neu. Zeitgemäß genießen wir koreanisches Kimchi und finden weitere Fermentprodukte auf Speisekarten gelistet, in Gläsern auf Regalen der Bio-, Feinkost-, Reform- und Spezialitätenläden oder vom Fass auf dem Wochenmarkt.

Omas Krauttopf

Omas Krauttopf (Bild: jeremy_w_osborne)

Milchsäurebakterien im Schlaglicht

Wir machen uns auf die Suche. Nicht nach den allgegenwärtigen, ebenfalls kultivierten Hefen für die alkoholische Gärung zum Wein-Keltern, Äpfel-Mosten, Bier-Brauen oder Hefeteig-Gehenlassen. Unser Ziel sind die Milchsäurebakterien, die Joghurt herstellen, den Sauerteig prägen und Silage für unsere Haus- und Nutztiere produzieren. Die Suche fällt sehr kurz aus, denn die Lactobacillales tummeln sich natürlicherweise auf wirklich allen organischen Oberflächen, machen sich also keineswegs rar. Ja, in Milch gibt es sie, im Darm von Mensch und Tier, sogar im Magen unserer Honigbienen und auf sämtlichen Pflanzen.

Sie sind eine bunte Truppe sehr unterschiedlicher Mikroorganismen und gehören verschiedensten systematischen Familien an, deren Auflistung wir uns hier ersparen. Die Lactobacillus-Arten sind jedenfalls nur eine Gattung unter vielen. Was sie eint, ist ihre Fähigkeit, Lebensenergie aus Zuckerabbau (Glykolyse) zu beziehen und dabei Milchsäure freizusetzen. Sie lieben sauerstoffarme Umgebung und haben keinerlei Probleme mit Säure. Darunter sind einige Arten, die flexibel ihren Stoffwechsel switchen können (heterofermentativ) und je nach Zuckerangebot geringe Mengen an Alkohol oder Essigsäure und Gase beitragen.

Diese Vielfalt trägt zu den besonderen und je nach Mikroben-Cocktail teils auch überraschenden Geschmacksnuancen des Endproduktes Fermentgemüse bei. Wer möchte, kann selbstverständlich kommerzielle Präparate bestimmter Kulturen einsetzen und auf Nummer sicher gehen, was das Aroma angeht. Dazu genügen schon lebende Joghurt-Kulturen oder Kapseln für das Darm-Mikrobiom aus der Drogerie oder Apotheke.

Lactobacillus paracasei

Lactobacillus paracasei (Bild: Dr. Horst Neve)

Milchsäurebakterien – das ultimative Förderprogramm

Milchsäurebakterien sind einerseits von Natur aus nicht allein unter sich und müssen andererseits erst auf ihre Gelegenheit warten. Denn an ihr "Futter", die Kohlenhydrate und Zucker in den intakten Zellen, gelangen sie nicht so ohne weiteres. Sie benötigen dazu eine Eintrittspforte, eine Verletzung. Menschliche Gemüsefermentierer helfen deshalb aktiv nach und fördern sie gezielt.

Dazu zerkleinern sie das Pflanzengewebe möglichst stark: sie schneiden, hobeln, stampfen, kneten oder walken. So erst wird der innere Zellsaft zugänglich. Wirksamer Unterstützer dabei ist Kochsalz. In der richtigen Menge entlockt Natriumchlorid den Zellen Wasser und fördert Zellsaft zutage. Obendrein hilft es, salzempfindlichen Widersachern, wie Hefen zum Beispiel, das Leben schwerer zu machen. Nur Salz-Qualitäten ohne gesundheitlich bedenkliche oder antimikrobiell wirkende Rieselhilfen (Hexacyanoferrate, Aluminiumverbindungen oder Silikate) empfehlen sich dafür.

Ebenso weit verbreitete Konkurrenten im Gärtopf sind die unerwünschten Schimmelpilze. Ihnen ist mit Sauerstoffentzug gut beizukommen. Auch anderen Bewohnern drehen wir besser den Sauerstoff ab, denn die Milchsäurebakterien kommen ausgezeichnet ohne aus. Innerhalb der Salzlake können die Schützlinge ihr Werk tun.

Alles was herausragt, ist dagegen ein gefundenes Fressen für sauerstoffbedürftigen Schimmel. Das mundgerecht vorbereitete Gemüse bleibt deshalb besser vollständig vom leicht salzigen Saft bedeckt. An der Oberfläche verhindern beschwerte Abdeckungen ein Aufschwimmen von vorwitzigen Strünken, Blättern oder Stengeln.

Ein geeigneter "Fermenter" muss einerseits luftdicht abschließen, andererseits aber Gase entweichen lassen können: Das leistet ein nur handfest verschraubtes Twist-off-Glas ebenso gut wie Omas Sauerkrauttopf aus Steingut mit Wasserrille für den Deckelrand. Einmachgläser mit intaktem Gummi können es, aber es gibt auch kommerziell erhältliche Gläser mit Spezialventilen im Deckel. Jedem das Seine.

Rotkraut vorbereiten

Rotkraut vorbereiten (Bild: Local Food Initiative)

Laktofermente bei der Arbeit

Der gewählte Bioreaktor im Haushaltsmaßstab ist nun also luftdicht verschlossen und die lieben "Tierchen" mit Nahrung versorgt. Und schon wird es biochemisch sehr aktiv im Innern.

Die wilden Fermente spalten zunächst über spezialisierte Enzyme bevorzugt einige Kohlenhydrate. Hauptsächlich zerlegen sie Zweifachzucker in ihre Bestandteile. Aus den klassischen Einfachzuckern wie Fruchtzucker (Fructose) oder Traubenzucker (Glucose) schließlich, genauer aus deren Abbau (Glykolyse), gewinnen sie chemische Energie. Damit meinen Chemiker und Biologen den Stoff ATP (Adenosintriphosphat), den universellen Biozünder. Für den Start und Betrieb aller Bioprozesse ist ATP notwendig: Durch Abspalten von Phosphat setzt er die gespeicherte Energie frei.

Dabei hinterlassen unsere Milchsäurebakterien als Abfallprodukte Lactat, also Milchsäure, und Kohlendioxid. Gleichfalls aktive Hefen und andere Mikroorganismen setzen Alkohol (Ethanol) und Kohlendioxid frei: Das Gebräu wird etwas spritzig und verliert an Sauerstoff. Da noch einige unkalkulierbare Mitbewohner eine Zeit lang ihren Beitrag leisten, ist das Brodeln noch recht unkontrolliert und erfreut das Auge: Es lebt!

 

Knoblauch-Honig-Ferment: Tag 4 (Bild: htomren)

Nur wenige Tage dauert es, bis Milchsäure und etwas Essigsäure überhandnehmen: Es wird jetzt sauer im Glas. Hefen, Fäulniserreger oder auch bösartige Giftmischer wie Clostridium botulinum treten jetzt schrittweise ab. Der Sauerstoff geht ihnen nun vollends aus und die Säure setzt ihnen mächtig zu.

Hat der Säuregehalt dann nach ungefähr einer Woche rund 2 Prozent erreicht, werfen auch einige Lactobacillales das Handtuch, gerade die vielseitigen heterofermentativen Sorten werden müde. Es steigen wesentlich weniger Gasbläschen auf. Zu diesem Zeitpunkt hat die Selektion säuretoleranter Milchbakterien ihr Ziel erreicht und das Fermentgemüse ist nicht nur schon sehr lecker, sondern mikrobiologisch sicher: Probekosten ist erlaubt.

Über die restliche Reifezeit wird den verbliebenen, irgendwo noch verfügbaren Zuckern der Garaus gemacht und mehr Milchsäure freigesetzt. Die Pflanzenstrukturen werden weiter aufgeschlossen und die Texturen mürber. Auch am Aroma arbeiten dabei die stofflichen Umwandlungen weiter – Wochen bis Monate.

Verschiedene Gärgefäße - "Bioreaktoren"

Verschiedene Gärgefäße - "Bioreaktoren" (Bild: sk)

Stellschrauben: Temperatur und Hygiene

Was im obigen Abschnitt zu lesen war, trägt sich so oder so ähnlich bei Zimmertemperaturen um 20 °C zu. Höhere Temperaturen wirken nicht nur wie ein beschleunigender Booster auf die Gärung im Zeitraffertempo. Sie können leider unter ungünstigen Umständen den Prozess zum Kippen bringen. Dann gewinnen unerwünschte oder unappetitliche bis gefährliche mikrobielle Besiedler die Oberhand, denn Milchsäurebakterien mögen tropische Klimate über 35 °C nicht so sehr wie manch andere.

Die Kehrseite, bedächtig langsames Fermentieren im Kühlen, wäre dagegen einen Versuch wert. Wenn man versierten Sauerkraut-Herstellern Glauben schenkt, ist im Gewölbekeller vergorenes und über Monate gereiftes Kraut das einzig Wahre. Hier geht letztlich Probieren über Studieren.

Eines noch ist wichtig: Alle Gefäße und Gerätschaften müssen zwar nicht steril, aber gründlich sauber sein, damit das Förderprogramm sicher zum leckersten und gesündesten milchsauren Gemüsevorrat führt.

Rohkostsalat - fermentiert

Rohkostsalat - fermentiert (Bild: WILLPOWER STUDIOS)

Fermentgemüse: Mehr gesundes "Bio" geht nicht

Fermentieren im Glas ist ein faszinierender Mikro-Zoo für Milchsäurebakterien. Diese Nutzkeime verwandeln unser Frischgemüse mit ein wenig vorbereitender Unterstützung und ohne weiteres Zutun innerhalb weniger Tage in haltbare neue Lebensmittel. Neu, weil sie sich in Konsistenz und Geschmack verändert haben. Das alles mit einfachsten Mitteln und Zutaten: Rohgemüse plus Salz, eventuell Wasser, mehr nicht.

Das mechanische Aufschließen (Hobeln, Kneten, Stampfen) präsentiert übrigens nicht nur den Milchbakterien das Futter aus wertvollen Zellinhalten auf dem Tablett, es hilft auch unserer Verdauung. Alle Nährstoffe, Vitamine, sekundären Pflanzenstoffe und Mineralien sind wesentlich besser verwertbar. Auch weil Komplexbildner wie Phytine abgebaut und die kostbaren Spurenelemente freigegeben werden. Gut präpariertes Milchsaures steht einem Frischsaft oder Smoothie darin in nichts nach. Es ist sogar bekömmlicher, da Gärungen im Verdauungstrakt mit allen unangenehmen Folgen ausbleiben.

Dieses biologische Konservierungsverfahren zerstört keine hitze-, licht- oder sauerstoffempfindlichen Enzyme oder Vitamine, nur der Säuregehalt kann sie etwas irritieren. Die Gemüsezellen selbst leben zwar nicht mehr, sind aber letztlich roh geblieben, also Rohkost. Achtung, wichtige Ausnahme: Hülsenfrüchte wie Erbsen, Bohnen (auch grüne) & Co. dürfen nicht ungekocht fermentiert werden, da auch ihre Gifte beim Vergären weitgehend erhalten bleiben!

demnächst Frisch-Vorräte für den Winter

demnächst Frisch-Vorräte für den Winter (Bild: Local Food Initiative)

Den größten Nährstoff-Verlust, den an Kohlenhydraten und Zuckern nämlich, können viele von uns vermutlich gut verschmerzen: Fermentiertes ist immer lowcarb! Insofern ist Fermentgemüse einem kaltgepressten Saft oder einem sämigen Smoothie klar überlegen, wenn es um Kalorienreduktion geht. Dies hat andererseits auch zur Folge, dass Möhren, Topinambur oder Pastinaken ihre charakteristische Süße verlieren – reine Geschmackssache.

Der vielleicht wichtigste positive Nebeneffekt: Es entsteht wie von selbst ein probiotisches Lebensmittel, ein überaus wertvoller Unterstützer unserer Darmfunktion. Eine gute Portion an Milchsäurebakterien übersteht sogar unsere Magensäure gut und kann Teil unseres lebensnotwendigen Mikrobioms werden. Sie können Fehlbesiedelungen durch "falsche Freunde" ausgleichen und beim Reparieren daraus entstandener Darmwandschäden unterstützen – natürliche Darmsanierung. Unserem größten Teil des Immunsystems wird offenbar effektiv auf die Beine geholfen. Gerade dieser inzwischen sehr aktive Forschungsbereich bringt laufend neue spannende Erkenntnisse zutage, siehe NIH Human Microbiome Project (englisch) oder diese deutsche Seite.

Und? Neugierig geworden? Oder sogar Feuer gefangen? Fermentgemüse ist wirklich einfach zu herzustellen, günstig, lecker und hyper gesund. Probieren Sie's doch einmal aus.

Flanka, am 03.07.2020
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