Fermentation als lebendige, ganzheitliche Lebensmittelverarbeitung und Kultivierung biologischer Vielfalt

IMG_4490Foto Links: Hier seht ihr Tempeh, das durch die Fermentation von Sojabohnen entsteht. Der weiße Flaum zwischen den Sojabohnen ist der Pilz Rhizopus oligosporus.


In letzter Zeit beschäftigen sich immer mehr Menschen wieder damit, wie Lebensmittel produziert werden. Dies ist eine erfreuliche und notwendige Gegenbewegung vor dem Hintergrund einer immer stärker industrialisierten und für die meisten Konsumenten völlig unsichtbaren Lebensmittelproduktion. Auch die Fermentation von Lebensmitteln rückt wieder zunehmend in das Interesse der Menschen und nimmt auch in der Öffentlichkeit einen größeren Raum ein. Fermentation ist ein Trendthema in kulinarischen Hochglanzmagazinen, Lifestyle-Blogs und in der gehobenen Presse. Auch die Wissenschaft beschäftigt sich mit diesem Thema, z.B. im Rahmen der Erforschung des menschlichen Mikrobioms, also der Mikroorganismen, die Teil unseres Körpers sind und z.B. in unserem Verdauungssystem leben. Oft werden die positiven gesundheitlichen Effekte fermentierter Lebensmittel auf unser Verdauungssystem, Immunsystem oder sogar unsere psychische Befindlichkeit in das Zentrum der Diskussion gerückt. Dies sind auch durchaus wichtige Aspekte der Fermentation.

Was aber macht Fermentation so besonders im Vergleich zu anderen Formen der Lebensmittelverarbeitung, wie dem Kochen oder der rohköstlichen Zubereitung von Lebensmitteln?

Diese Frage wird meist nicht oder nur oberflächlich beantwortet. Weder kulinarische Hochglanzblätter, die gehobene Presse, noch die Wissenschaft können sich von Trends und Hypes oder wie der Soziologe sagen würde, der Macht des gesellschaftlichen Diskurses, entziehen. Dieser Diskurs lässt den eigentlichen Kern, die Essenz der Fermentation, zur Nebensache werden.

Dem möchte ich hier entgegenwirken und aus ökologischer und biologischer Sicht den eigentlichen Kern der Fermentation als eine ganz besondere Kulturtechnik in der Lebensmittelverarbeitung herausarbeiten. An dieser Stelle möchte ich zeigen, was die Fermentation vom Kochen und der rohköstlichen Lebensmittelverarbeitung unterscheidet und was sie so besonders macht. Außerdem möchte ich dazu anregen Fermentation zu nutzen, um ein ganzheitliches Verständnis von Lebensmitteln und Ernährung in die Praxis umzusetzen.

Fermentation als ein Prozess der lebendigen Lebensmittelverarbeitung

Die Fermentation von Lebensmitteln ist die Verarbeitung oder Veredlung von Lebensmitteln durch Mikroorganismen, wie Hefen, Bakterien und Pilzen. Dieser Definition folgt sowohl die moderne industrielle Mikrobiologie (SKLM 2010) als auch der do-it-your-self Fermentationsmeister Sandor Elix Katz (Katz 2012). Damit ist die Fermentation, wie ich sie nennen möchte, ein Prozess der lebendigen und damit biologischen Lebensmittelverarbeitung. Lebewesen, wie Pilze, Hefen und Bakterien und deren Lebensprozesse werden genutzt, um Lebensmittel zu verarbeiten.

Als ein Prozess der lebendigen Lebensmittelverarbeitung ist die Fermentation grundverschieden von allen anderen Arten der Lebensmittelverarbeitung, wie dem Kochen und der rohköstlichen Verarbeitung. Während Kochen und die rohköstliche Verarbeitung von Lebensmitteln im Wesentlichen auf chemischen und physikalischen Prozessen basieren, laufen bei der Fermentation Lebensprozesse ab. Die kleinen Hefen, Bakterien und Pilze ernähren sich von den Lebensmitteln, wachsen und vermehren sich.

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Abbildung links: Eine Übersicht der verschiedenen Verarbeitungsformen von Lebensmitteln.

 

 

 

 

 

Die Lebendigkeit des Fermentationsprozesses kann man auch selbst anschaulich beim Experimentieren in der eigenen Küche erleben. Frisch angesetztes Sauerkraut beginnt, je nach Außentemperatur, nach ca. 20 Stunden sichtbar lebendig zu werden. Hat man einen Gärtopf mit Wasserrinne oder ein Gärfass mit Ventil, fängt es ordentlich an zu blubbern. Verwendet man Schnappdeckelgläser, schäumt und sprudelt es wild, wenn man den Deckel öffnet. Nach einiger Zeit trübt sich die Salzlake durch die sich vermehrenden Milchsäurebakterien sichtbar ein. Setzt man ein Bier mit Hefe an, blubbert auch dieses bald ordentlich los und der Raum füllt sich mit einer fruchtigen Mischung aus einem Hefe-Hopfenduft. Auf der Oberfläche des gärenden Sudes bildet sich eine deutlich sichtbare braune Hefeschicht. Bei der Fermentation von Sojabohnen zu Tempeh kann man dem weißen flaumigen Pilz buchstäblich beim Wachsen zuschauen.

Aus der Tatsache, dass Fermentation eine lebendige Lebensmittelverarbeitung ist, erwächst eine weitere zentrale Eigenschaft der Fermentation, die sie von dem Kochen und der rohköstlichen Lebensmittelverarbeitung unterscheidet.

Fermentation als Kultivierung biologischer Vielfalt in Miniökosystemen

Lebewesen brauchen immer ein geeignetes Habitat bzw. eine ökologische Nische, um zu wachsen und sich zu vermehren. Zu einem Habitat für ein bestimmtes Lebewesen gehören z.B. bestimmte Werte oder Wertebereiche des Sauerstoffgehaltes, des PH-Wertes, des Salzgehaltes, der Feuchte sowie die Verfügbarkeit von Nährstoffen.

Natürliche Ökosysteme, wie z.B. der Boden, Süß- und Meerwasser, Wald- und Graslandschaften bieten eine Vielzahl an Habitaten für eine enorme Vielfalt an Mikroorganismen. Davon sind einige für den Menschen nützlich, während andere Krankheitserreger sein können oder für den Menschen hochgiftige Substanzen produzieren.

Fertig: Die Wasserinne des Fermentationstopfes dient als VentilEin Traditioneller Fermenter ist ein Gärtopf aus Keramik.


Deshalb müssen wir bei der Fermentation von Lebensmitteln kleine künstliche Miniökosysteme mit Habitaten für die erwünschten Mikroorganismen schaffen und gleichzeitig dafür sorgen, dass wir keine Habitate für unerwünschte Mikroorganismen erzeugen. Mit anderen Worten, wir fördern bzw. kultivieren einen ganz bestimmten Teil der mikrobiellen Vielfalt. Die Fermentation ist deshalb im besten Sinne ein Prozess der Kultivierung und damit im Prinzip der Landwirtschaft und dem Gärtnern näher als dem Kochen.

Zu den benötigten Miniökosystemen gehört neben dem zu fermentierenden Lebensmittel immer ein Fermenter, der dafür sorgt, dass bestimmte Umweltbedingungen während der Fermentation herrschen. Dies kann ein einfaches, verschließbares Glas, ein Keramik-Gärtopf oder aber auch ein Edelstahl-Bioreaktor sein, der mit einer Vielzahl von Sensoren ausgestattet ist, wie sie in modernen Brauereien oder Keltereien Verwendung finden.

Wenn wir z.B. Sauerkraut in einem Keramik-Gärtopf ansetzen, schaffen wir eine Art Miniökosystem mit Habitaten insbesondere für Milchsäurebakterien. Zuerst wird der Kohl zerschnitten, gesalzen und dann mit viel Druck in den Gärtopf gepresst. Dabei tritt Zellsaft aus, der einerseits viele Nährstoffe für die Milchsäurebakterien enthält. Andererseits bedeckt diese Lake den geschnittenen Kohl völlig und reduziert so die Sauerstoffzufuhr stark, wodurch sauerstoffabhängige Schimmelpilze ausgeschlossen werden. Milchsäurebakterien dagegen benötigen keinen Sauerstoff. Das Salz fördert den Austritt des Zellsaftes und hemmt salzempfindliche Mikroorganismen. Milchsäurebakterien und auch einige wilde Hefen kommen in einer solchen (kultivierten) Umwelt sehr gut zurecht. Die Milchsäurebakterien erzeugen nach einiger Zeit eine Menge Milchsäure, was wiederum säureempfindliche Mikroorganismen hemmt.

Bioreaktor_quer2Ein moderner Fermenter, auch als Bioreaktor bezeichnet, in dem Algen wachsen. Foto von Eva Decker – University Freiburg, AG Reski Ralf_Reski, CC BY-SA 1.0, Quelle Wikipedia.


Ohne die gezielte Kultivierung läuft zwar auch eine Fermentation ab, aber eine unkontrollierte. Jeder weiß, was passiert, wenn man Obst und Gemüse etwas zu lange in der Küche liegen lässt. Nach einiger Zeit entwickelt sich ein zarter Flaum, der alsbald Äpfel, Zitrusfrüchte und Blumenkohl überzieht. Vor allem Schimmelpilze, deren Sporen sich überall in der Luft und auf den Lebensmitteln finden, machen sich auf den Lebensmitteln breit. Viele von diesen produzieren für den Menschen toxische Substanzen (z.B. das hochkarzinogene Aflatoxin). Diese unkontrollierte Fermentation wollen wir durch eine gezielte Kultivierung von Mikroorganismen vermeiden.

Es gibt zwei verschiedene Formen mikrobieller Vielfalt, die wir in der Fermentation einsetzen können. In der sogenannten „wilden Fermentation“ (Katz 2008) kultivieren wir einen Teil der Mikroorganismen, die in den natürlichen Ökosystemen vorkommen. Zur wilden Fermentation gehört z.B. die Zubereitung von Sauerkraut. Auf dem Kohl kommen natürlicherweise viele Arten von Milchsäurebakterien und wilden Hefen vor. Diese wilden Mikroorganismen sind in etwa mit wilden Kräutern und Beeren vergleichbar, die wir in unserer Küche verwenden.

Eine zweite Form mikrobieller Vielfalt, die in der Fermentation zum Einsatz kommt, sind Starterkulturen. Beispiele sind die Hefen, die man zum Bierbrauen braucht, Sauerteigstarter für Sauerteigbrot und Wasserkefirknollen für Wasserkefir. Starterkulturen sind Bakterien, die vom Menschen domestiziert wurden. Das heißt, die Mikroorganismen wurden durch eine kulturell gesteuerte Evolution den menschlichen Bedürfnissen angepasst. Starter-Kulturen sind in etwa vergleichbar mit unseren Kulturpflanzen und Haustieren, die auch von den Menschen domestiziert wurden. Es gibt eine enorme Vielfalt an Starterkulturen, von denen viele exklusives Eigentum einiger Firmen sind. Es gibt allerdings auch freie Starterkulturen.

Fermentierte Lebensmittel VS fermentierte Zusatzstoffe: Fermentation als ganzheitliche Lebensmittelverarbeitung

Bei dem Thema Fermentation ist noch ein weiterer Aspekt hochinteressant. Fermentation lässt sich nämlich, wie alle Techniken, auf ganz verschiedene Weise nutzen. Wie Fermentation eingesetzt wird, spiegelt verschiedene Vorstellungen davon, wie wir unsere Ernährung gestalten sollten.

Einerseits lässt sich durch Fermentation ein ganzheitliches Denken bei der Lebensmittelherstellung verwirklichen. Einer solchen Vorstellung nach sind Lebensmittel immer Komplexe aus vielen miteinander interagierenden Inhaltsstoffen, deren Wirkung auf unseren Organismus sich nicht ohne weiteres auf die Einzelkomponenten reduzieren lässt, und damit emergente (nicht auf Einzelbestandteile reduzierbare) Eigenschaften besitzen.

Einzelne chemische Komponenten (auch welche, die durch Fermentation hergestellt wurden) sind demnach keine Lebensmittel im eigentlichen Sinne. Diese Auffassung entspricht in etwa dem Verständnis von Lebensmitteln von Michael Pollan (2010) und Werner Kollath (2005) und ich schließe mich dieser Vorstellung explizit an.

Eine solche ganzheitliche Vorstellung von Lebensmitteln lässt sich in der Fermentation dadurch umsetzen, dass

  1. immer komplexe Lebensmittel als Ausgangsmaterial für eine Fermentation dienen, also Gemüse, Gewürze und Früchte oder tierische Lebensmittel (Milch und Fleisch).
  2. immer komplette und lebende Mikroorganismen mit der Ganzheit ihrer biologischen Lebensprozesse und ihrer biologischen Systeme zum Einsatz kommen oder sogar Gemeinschaften verschiedener Arten von Mikroorganismen, die komplexe Veränderungsprozesse an dem Lebensmittel durchführen, und nicht nur einzelne chemische Reaktionen.

Das Resultat sind fermentierte Lebensmittel, (keine fermentierten Zusatzstoffe) also hochkomplexe, nicht auf ihre Einzelbestandteile reduzierbare Produkte.

Andererseits kann Fermentation dazu genutzt werden, um Lebensmittelbestandteile und Zusatzstoffe für angereicherte oder sogar komplett aus vielen Zusatzstoffen synthetisierte Lebensmittel herzustellen. In der Biotechnologie kommen dafür in einem Fermentationsprozess oft nur einzelne isolierte Zellbestandteile, einzelne Enzyme, zum Einsatz. Hierdurch werden hochspezifisch nur ganz bestimmte chemische Umwandlungsprozesse katalysiert und man erhält ein sehr reines Produkt, welches aus wenigen oder sogar nur einem chemischen Bestandteil besteht. Diese können dann Lebensmitteln als Zusatzstoffe beigemischt werden, z.B. fermentativ hergestellte Vitamine und Aminosäuren.

In vielen Anwendungsbereichen ist diese Form der Fermentation absolut sinnvoll, z.B. um reine chemische Stoffe für die Industrie (weiße Biotechnologie), Wirkstoffe für die Medizin (rote Biotechnologie) oder aber auch biobasierte Energieträger (Biogas) zu erzeugen. Auch in dem Bereich der Ernährung gibt es sinnvolle Anwendungsbereiche, um z.B. ganz besondere Nährstoff-Bedarfe bei Menschen mit krankhaften Mangelerscheinungen zu behandeln (z.B. ein Vitamin B12-Mangel, der mit angereicherten Lebensmitteln ausgeglichen wird).

Fermentativ hergestellte chemische Komponenten sind also sinnvoll in industriellen, hochrationellen Produktionsprozessen und in medizinisch-therapeutischen Anwendungen. Für eine gesunde Alltagsernährung sind aber komplexe fermentierte Lebensmittel die bessere Wahl.

Literatur

Katz, S. E. 2012. The art of fermentation: an in-depth exploration of essential concepts and processes from around the world. Chelsea Green Publishing.

Katz, S. E. (2008). Wild fermentation: The flavor, nutrition, and craft of live-culture foods. Chelsea Green Publishing.

Kollath, W. (2005). Die Ordnung unserer Nahrung. Georg Thieme Verlag.

Pollan, M. (2010). Lebens-Mittel: eine Verteidigung gegen die industrielle Nahrung und den Diätenwahn. Goldmann Verlag.

SKM (2010) DFG Senatskommission zur gesundheitlichen Bewertung von Lebensmitteln. Mikrobielle Kulturen für Lebensmittel.

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