Fermentations Basiswissen für EinsteigerInnen

Stand: 21.08.2020 1 – Was bedeutet Fermentation? Allgemein bedeutet Fermentation die Umwandlung von organischen Stoffen durch Enzyme in andere Stoffe wie Säuren, Gase oder Alkohole. Wir sprechen von Wilder oder Spontaner Fermentation, wenn die am Ausgangprodukt vorkommende  Bakterien-, Pilz-, oder Hefekulturen genutzt werden. Wir sprechen von Fermentation mit Starterkulturen oder Beimpfung wenn ausgewählte Mikroben hinzugefügt werden. 2 – Was genau ist die Lakto-Fermentation? Eine lebende Pflanze, zum Beispiel eine Karotte, schützt sich vor Mikroorganismen, die einen Verderb, eine Fäulnis der Pflanze auslösen. Wird die Pflanze, die Karotte abgeerntet, oder stirbt sie beginnt ein Wettlauf gegen die Zeit. Je nach Lagerungsbedingungen setzt früher oder später der Verderb ein. Die Haut der Pflanze, der Karotte wird durchlässiger und Mikroben bekommen Zugang zu Nährstoffen in der Karotte, die die Mikroben für ihr eigens Wachstum benötigen. Zum Verderb führen in den meisten Fällen Mikroben die für ihren Stoffwechsel Sauerstoff benötigen. Das sind sogenannte aerobe Organismen. Lebensmittelproduzenten setzen bei leicht verderblichen Lebensmitteln Verpackungen oder andere Konservierungsmethoden ein um den Verderb hinauszuzögern. Bei der Fermentation von Gemüse handelt es sich um eine Lakto-Fermentation, also eine milchsaure Vergärung des Ausgangsprodukts. Dabei säuern Milchsäurebakterien das Gemüse ein und machen es dadurch haltbar. Als anaerobe Organismen benötigt ihr Stoffwechsel keinen Sauerstoff. 3 – Was sind Milchsäurebakterien (kurz MSB) ? Milchsäurebakterien sind Organismen die überall vorkommen. So auch an Oberflächen von Pflanzen, auf der menschenlichen Haut, auf Schleimhäuten und im menschlichen Darm. Biologen haben sie erstmals in Mich entdeckt, darum heißen sie Milchsäurebakterien. Ihr Name hat also keinen direkten Zusammenhang mit Milch – dort wurden sie nur erstmals nachgewiesen, also als Veganer bitte nicht in die Irre führen lassen. Auf der menschlichen Haut und Schleimhäuten haben MSB eine wichtige Rolle. Gemeinsam mit anderen unserem Körper positiv gestimmten Mikroben besetzten sie dort den Platz und verhindern das krankmachende Keime sich dort einfach ansiedeln können. Sie produzieren etwas Säure und bilden, gemeinsam mit den anderen Mikroben einen Schutzmantel. Es gibt viele Stämme von MSB. Der große Teil der Stämme ist uns gut gesinnt, nur wenige Stämme sind krankmachend. MSB haben den GRAS Status, das heisst die amerikanische Lebenmittelbehörte FDA hat MSB als „Generally recognizes as safe“ beurteilt. Eine Einnahme von lebenden physiologischen (also uns gut gesinnten) Milchsäurebakterien wird generell und ohne maximales Limit als unbedenklich angesehen. 4 – Was macht Salz bei der Fermentation von Gemüse? Salz: MSB tolerieren Salz besser als Mikroben, die Lebensmittel verderben lassen. Das salzen von Gemüse hilft dabei den MSB einen Vorsprung zu geben. MSB werden von Salz auch in ihrem Wachstum gehemmt, kommen damit aber besser zurecht als Mikroben die das Gemüse verderben lassen. Wenn sich die MSB ausgebreitet haben bleibt für ungewollte Mikroben kein Platz mehr und der Prozess des Verderbens wird stark verlangsamt und das Gemüse haltbar gemacht. In der Regel fermentieren wir Gemüse mit einem Salzgehalt von 2 – 3,5% Salz. Also auf ein kg Masse kommen 20-35g Salz. Bei 0% Salzgehalt verrottet Gemüse an der Luft Bei 1-5% Salzgehalt entsteht eine milchsaure Vergärung Im Bereich von 5-12% ist eine michsaure Vergärung noch möglich, allerdings werden viele MSB-Stämme bereits ausgeschlossen, da zu salzig und das Gemüse ist für den Verzehr eindeutig zu salzig. Ab ca. 12% Salz beginnt der Übergang zur Konservierung des Gemüses durch Salz. Das Salz bindet dabei soviel Wasser aus dem Gemüse, dass ein Wachstum von Mikroben gehemmt wird. 5 – Fermentationsgefäße? Neben dem Einsalzen ist ein Sauerstoffabschluss wichtig für ein gutes Gelingen. Steht genug Lake über dem Gemüse, kommt kein Sauerstoff an das Gemüse heran. Unsere Atemluft besteht hauptsächlich aus den Gasen Stickstoff(78%) und Sauerstoff (21%) und 1% andere Gase. Der Sauerstoff in der Luft würde das Wachstum ungewollter Mikroben erlauben, darum wollen wir diesen von unserem Gemüse fern halten. Der Luftabschluss unterstützt so ein Wachstum der MSB und hemmt die Vermehrung von Fäulnismikroben. Nicht alle Gemüsesorten bleiben aber unter der Lake sondern schwimmen an die Oberfläche und sind dort Sauerstoff ausgesetzt. Weiters entstehen bei der Milchsäuregärung Gase die das Gemüse nach oben treiben. Darum verwenden wir in Kombination mit Gärgefässen Abdeckungen und Beschwerungen um alles dauerhaft unter der Lake zu halten. Hier kommen Gärgefäße zum Einsatz. In der Vergangenheit wurden Keramiktöpfe verwendet, heute finden verschiedene Gefäße aus Glas Anwendung im Haushalt. Manufakturen setzen auf lebensmittelechte, säurebeständige Kunststoffe oder säurebeständige, nicht-rostende Edelmetalle. Alle Gärgefässe bieten die Möglichkeit, die entstehenden Gase entweichen zu lassen, ohne das neue Luft in das Gefäß eindringen kann. Im Idealfall wird also ein einem lichtundurchlässigen (Glas in Schrank) Gefäß mit Überdruckventil gearbeitet, das lebesmittelecht und säurebeständig ist gearbeitet. 6 – Was passiert im Gärgefäß? MSB ernähren sich von Kohlehydraten, also vom Zucker der im Gemüse steckt. Sie wandeln die Kohlehydrate in Milchsäure und das Gas Kohlendioxid um. Der pH Wert im Glas sinkt in den saueren Bereich ab, bis zu einem pH Wert von Maximal 3. Die Fermentation soll nach dem Schliessen des Gärgefäßes möglichst schnell in Gang kommen, damit die entstehende Milchsäure zusätzlich zum Salz das Wachstum von unerwünschten Fäulnismikroben hemmt. Die Milchsäure verhindert also ein Verderben des Gemüses und sie bildet auch den pikanten, sauren Geschmack. Bei optimalen Start der Fermentation bilden sich nach 1-2 Tagen Blässchen im Glas. Das ist das bei der Fermentation enstehenden Nebenprodukt Kohlendioxid. Ausserdem kann sich die zuvor klare Lake eintrüben. In einem Luftdicht abgeschlossenen Gefäß entsteht jetzt ein Überdruck. Ein ideales Gärgefäß lässt diesen Überdruck jetzt teilweise ob, ohne das wir es öffnen müssen. Das verhindert ein Explodieren des Gefäßes. Das Kohlendioxid verdrängt jetzt auch die restliche Luft aus dem Gefäß und verhindert dass unerwüsschte Mikroben wachsen können. Denn Schimmel oder Kahmhefe benötigen für ihr Wachstum Sauerstoff. Währende der Fermentation spielen eine Schar verschiedener MSB Stämme und weiterer Mikroben zusammen. Diesen Prozess nennt man in der Fachsprache Sukzession. Die Fermentation läuft je nach Temperatur für mindestens drei Wochen. Sie findet ein langsames Ende wenn die MSB keine Nährstoffe mehr im Gemüse finden oder aber es ihnen aufgrund der produzierten Milchsäure zu sauer geworden ist. 7 – Ablauf der Lakto-Fermentation? Phase 1 – Die heterofermentative Phase läuft vom Beginn bis Tag 2 oder Tag 3. Der pH Wert im Glas sinkt dann idealerweise sehr schnell ab. Das wollten wir erreichen! Bei optimalen Bedingungen (Salz weniger als 5% und 20-22°C) wird die erste Phase meistens vom Bakterienstamm Leuconostoc mesenteroides eingeleitet. Der im Gärgefäß verblieben Sauerstoff (Lufteinschluss beim Verschliessen) wird von aeroben Mikroben, also jene die Sauerstoff für ihren eigenen Stoffwechseln benötigen, verbraucht. Es enstehen Milchsäure, Kohlendioxid aber auch etwas Essigsäure und Alkohol. Diese Abbauprodukte wirken sich geschmacksbildend aus. Phase 2 – Ca. ab dem dritten Tag vermehren sich weithin heterofermentative MSB- Stämme.  Leuconostoc und Lactobacilus brevis dominieren hier häufig. Phase 3 – Homofermentative Phase  –  ca. ab dem siebenten Tag übernehmen zunehmend MSB die säuretoleranter sind. Lactobacillus plantarum, Lactobacillus sakei, lactobacillus curvatus sind häufige Vertreter. In dieser Phase entsteht nur noch Milchsäure und die Bildung von Kohlendioxid läuft aus. In den Gärgefäßen wird es ruhiger. Phase 4 – Ab der ca. dritten Woche (ca. 21 Tagen) wandeln MSB auch schwer erreichbare Zucker im Gemüse in Säure um. Geschmacklich wird es hier für gewisse Fermente bereits zu sauer. Die Milchsäurekonzentration kann aber auch wieder beginnen abzunehmen. Propionsärebakterien können im Lauf einer Sekundärgärung Milchsäure verstoffwechseln. 8 – Spontane (wilde) Fermentation oder Beimpfung mit Starterkulturen? Bei frischem, idealerweise biologisch angebautem Gemüse benötigt man keine Starterkulturen. Es sind genügend MSB vorhanden. Selbst wenn du das Gemüse wäscht (Achtung: bitte mit kalten Wasser) oder schälst wird die Milchsäuregärung starten. Sauerkraut, Kimchi, Salzgurken und Co werden seit jeher mit wilder Fermentation produziert. 9- Starterkulturen Starterkulturen sind z.B. Restlaken von vorrigen Fermentationen, Molke von selbstgemachten Joghurt oder Milchkefir, Brottrunk,… Starterkulturen benötigen sie unbedingt bei Ausgangsprodukten, die keine ausreichende Besiedelung durch MSB haben. Hier eine kleine Auswahl: Gemüse, dass nicht mehr frisch ist. Starterkulturen können hier zur Reduktion von Fehlgärungen versucht werden. Bei der Fermentation von purem Obst oder Obst/Gemüse Mischungen mit hohem Obstanteil. Hier unterbinden Starterkulturen eine überwiegend alkoholische Gärung die durch zuckerreiche Obststorten gestartet werden würde. Bei gekochtem Gemüse und Obst. Also Sorten die überlicherweise roh nicht verzehrt werden können. Wenn nicht sicher ist, ob noch genügend MSB am Ausgangmaterial vorhanden sind. 9- Gemüse und Obst fermentieren Obst bringt vollkommen andere mikrobielle Bewohner mit sich als Gemüse. Auf Früchten wohnen mehr Hefen. Auf Gemüse mehr MSB. Wenn man Gemüse und Obst mischt, kann es vorkommen, dass eine alkoholische Gärung überhand nimmt. Also grobe Faustregel würde ich 10% Obstanteil nicht überschreiten. Das bedeutet bei z.B. 1 kg fertigem Ferment 900 g Gemüse und 100 g Obst. Die 10% wären eine von mir empfohlene Obergrenze, auch wenn ich aktuell ganz ohne Obstzusatz Gemüse fermentiere. Obstsorten lassen sich jedoch pur zu kulinarisch großartigen Produkten veredeln. Z.B. sind Salzzitronen ein absohltes Highlight. Bei vielen Rezepten, die online oder in Kochbüchern zu finden sind, wird allerdings in viel zu hohen Mengen Salz zugegeben, dass eine Milchsäuregärung nicht statt finden kann. Zu milchsauer fermentiertem Obst gibt es bei weitem nicht soviel Wissen wie zu Gemüse. 80/20 beim Einkaufen – was bleibt übrig Beim Einfüllen ins Glas 1L = 800g Fermentiergut Bein Einfallen ins Glas 1/2L = 400g Fermentiergut Beim Mischen: 80% Hauptgemüse max. 20% anderes Gemüse oder Obst