Wenn Milch zu Joghurt wird, Kohl zu Sauerkraut oder Traubensaft zu Wein, steckt immer derselbe biochemische Trick dahinter: Mikroorganismen bauen Zucker um, weil kein Sauerstoff verfügbar ist. Dieser Umbau heißt Fermentation. Er ist einer der ältesten Prozesse, den der Mensch für seine Ernährung nutzt — lange bevor jemand wusste, dass dabei Bakterien und Hefen am Werk sind.
Der Ablauf ist einfach zu beschreiben, aber vielfältig in den Ergebnissen: Ein Mikroorganismus — häufig Milchsäurebakterien, Hefen oder bestimmte Schimmelpilze — verwendet Zucker als Energiequelle. Da kein Sauerstoff zur Verfügung steht, kann er den Zucker nicht vollständig zu Kohlendioxid und Wasser abbauen. Stattdessen entstehen Zwischenprodukte, die im Lebensmittel bleiben: Milchsäure, Essigsäure, Ethanol, Kohlendioxid, dazu Aromastoffe und Gase. Diese Nebenprodukte senken meist den pH-Wert und machen das Fermentat für andere, unerwünschte Keime unwirtlich. Genau deshalb wurde die Methode ursprünglich entwickelt: als Konservierung.
Giuffrè & Giuffrè fassen in Frontiers in Bioscience (Elite Edition) 2024 zusammen, dass fermentierte Lebensmittel ursprünglich aus dem Bedürfnis entstanden, verderbliche Rohstoffe haltbar zu machen, und dass die beteiligten Mikroorganismen wie kleine biochemische Fabriken arbeiten: Sie wandeln die Ausgangsnährstoffe in andere Biomoleküle um. Şanlıer et al. beschreiben in Critical Reviews in Food Science and Nutrition 2019, dass insbesondere Milchsäurebakterien während der Fermentation Vitamine und Mineralstoffe synthetisieren, bioaktive Peptide durch Enzyme wie Proteinasen und Peptidasen bilden und bestimmte antinutritive Stoffe abbauen können. Das erklärt, warum sich die Nährstoffzusammensetzung eines fermentierten Lebensmittels vom Ausgangsmaterial oft deutlich unterscheidet.
Ein gut untersuchtes Beispiel ist Kimchi. Park et al. legen im Journal of Medicinal Food 2014 dar, dass Kimchi durch die Vergärung von Kohl mit Milchsäurebakterien entsteht. Beim Salzen und der anschließenden Fermentation setzen sich die Milchsäurebakterien gegen Fäulniskeime durch, und Nebenzutaten wie Knoblauch, Ingwer und Chilipulver beeinflussen den Verlauf mit. Kimchi lässt sich damit — ähnlich wie Joghurt bei den Milchprodukten — als pflanzliches probiotisches Lebensmittel einordnen.
Nicht jede Fermentation liefert dieselben Produkte. Clark beschreibt in FEMS Microbiology Reviews 1989 die Fermentationswege von Escherichia coli und zeigt, wie stark der pH-Wert und das Ausgangssubstrat bestimmen, welche Endprodukte in welchem Verhältnis entstehen: Acetat, Ethanol, Formiat, etwas Succinat, dazu Wasserstoff und Kohlendioxid als Gase. Der Stoffwechselweg ist verzweigt, und das Bakterium steuert die Verzweigungen so, dass die Elektronenbilanz der Glykolyse aufgeht. Dieses Prinzip — verzweigte Wege, gesteuert von Umgebungsbedingungen — gilt für viele Fermentationsorganismen und erklärt, warum sich Aroma, Textur und Zusammensetzung eines Sauerteigs, eines Weins oder eines Sauerkrauts von Charge zu Charge unterscheiden können.
Ein weiteres Anwendungsfeld ist die probiotische Fermentation pflanzlicher Rohstoffe. Zhang et al. beschreiben in iMeta 2023, dass die Fermentation traditioneller chinesischer Heilpflanzen mit Probiotika deren Gehalt an bestimmten Inhaltsstoffen verändern und schwer resorbierbare Verbindungen umbauen kann. Die Autoren betonen, dass Zusammensetzung und Funktion der eingesetzten Mikroorganismen den Ausgang stark beeinflussen.
Eine kleine Rechnung macht die Dimension anschaulich: Bei einer Sauerkrautfermentation reichen typischerweise etwa 2 % Salz bezogen auf das Kohlgewicht, also 20 Gramm Salz pro Kilogramm Kohl. Der pH sinkt im Verlauf von rund 6 auf etwa 3,5 bis 4. Das bedeutet: Die Wasserstoffionenkonzentration steigt um mehr als das 100-fache (jede pH-Einheit entspricht einem Faktor 10). Genau dieser Ansäuerungseffekt ist es, der das Milieu für Fäulniskeime unattraktiv macht.
Was die Forschung bislang nicht beantwortet: Es gibt keine einheitliche, für alle fermentierten Lebensmittel gültige Aussage zu gesundheitlichen Wirkungen beim Menschen. Die Zusammensetzung hängt vom Rohstoff, den Mikroorganismen, Temperatur, Salzgehalt und Dauer ab — jedes Fermentat ist ein eigenes Produkt. Auch die Menge lebender Kulturen, die tatsächlich den Darm erreicht, variiert stark und ist selten standardisiert. Wer sich mit Fermentation beschäftigt, sollte diese Vielfalt eher als Kern der Sache verstehen als als Schwäche der Datenlage.
Auch bekannt als
Fermentierung, Gärung
