Verwandlung im Glas

Es wird geschnitten und geschichtet: Rotkohl, Karotten, Äpfel und Gewürzmischung kommen nacheinander in ein grosses Glas. Der Geruch von Knoblauch und Ingwer macht sich breit; im Hintergrund summt der Inkubator. Alles wirkt unspektakulär in diesem Raum, der eher einem Labor als einer Küche gleicht. Und doch beginnt ein Prozess, der sich nicht mehr aufhalten lässt.

Was jetzt passiert

Was im Glas unsichtbar startet, ist die Fermentation. Mikroorganismen übernehmen ab hier die Arbeit. Das Ziel: Kimchi. Vom Prinzip her dasselbe wie Sauerkraut, einfach anders gewürzt – bei uns relativ neu, in Korea eine uralte Tradition.

«Mikroorganismen wie Bakterien oder Pilze verstoffwechseln Nährstoffe im Lebensmittel – etwa Zucker oder Proteine – und wandeln sie in andere Stoffe um», erklärt Lisamaria Bracher, wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Forschungsgruppe «Biokonversion und Schutzkulturen» im Fachbereich Food Science & Management an der BFH-HAFL.

So entstehen unter anderem Milchsäure, Kohlendioxid und verschiedene Aromastoffe. Diese verändern Geschmack, Textur und Haltbarkeit der Lebensmittel. Besonders bekannt ist die Milchsäuregärung, etwa bei Kimchi oder Joghurt: Milchsäurebakterien bauen Zucker ab, das Milieu wird sauer – und hemmt so unerwünschte Mikroorganismen wie Schimmelpilze.

«Man kann sich das als ein kleines Ökosystem vorstellen», sagt Simeon Streit, Assistent in der Forschungsgruppe «Biokonversion und Schutzkulturen». Der Kohl bringt von Natur aus Mikroorganismen mit. Durch das Hinzufügen von Salz, dem Ausschluss von Sauerstoff und bei richtiger Temperatur schaffen die Forschenden Bedingungen, unter denen sich die gewünschten Bakterien durchsetzen. Was folgt, braucht vor allem eines: Zeit.

Ein Prozess mit eigenem Takt

Nach einer ersten pH-Messung kommen die Gläser in den Inkubator, den Wärmeschrank. Dort herrschen exakt 25 Grad – eine Temperatur, bei der sich die Milchsäurebakterien gut entwickeln und die Fermentation stabil verläuft. Doch auch unter idealen Bedingungen ist das Ergebnis der Fermentation nie vollständig vorhersehbar.

«Wie sich die Mikroben verhalten und wie das Lebensmittel sich entwickelt, folgt eigenen biologischen Dynamiken», so Lisamaria Bracher.

Genau dieses Zusammenspiel zu verstehen und gezielt zu begleiten, ist Aufgabe der Forschung. In der Fermentationszone an der BFH-HAFL beobachten, vergleichen und messen Simeon Streit und Lisamaria Bracher die Prozesse über Tage und Wochen hinweg und entwickeln daraus neue Anwendungen – etwa Schutzkulturen oder fermentierte Nebenströme.

Dass der gesamte Prozess in diesem Raum geschieht, ist kein Zufall. «Die Fermentationszone ist ein eigener Fermentationsbereich für essbare Produkte, der räumlich von anderen Laboren getrennt ist.» Das hat sicherheitsrelevante und regulatorische Gründe – oder ganz einfach: «Lebensmittel für den Verzehr dürfen nicht im Chemielabor hergestellt werden», so Streit. Die Fermentation lässt sich gezielt begleiten, ihr Verlauf jedoch nie vollständig kontrollieren.

«Oberflächlich betrachtet wirkt Fermentation wie ein einfacher Prozess», erklärt Simeon Streit. «Tatsächlich ist es ein Zusammenspiel vieler Variablen, ein biologischer Rhythmus, den man verstehen muss, um ihn nutzen zu können.»

Messen, riechen, probieren

Dieser Rhythmus zeigt sich konkret im Alltag in der Fermentationszone. Simeon Streit nimmt eine ältere Kimchi-Probe aus dem Kühlschrank und öffnet das Glas.

Der Geruch ist deutlich: säuerlich und zugleich würzig. Die Proben werden in festgelegten Abständen kontrolliert – mit Messungen, aber auch sensorisch. Wie riecht es? Wie ist die Textur?

Lisamaria Bracher: «Am Anfang sind im Rotkohl viele verschiedene Mikroorganismen vorhanden – darunter auch Milchsäurebakterien. Im Verlauf der Fermentation setzen sich diese zunehmend durch.» Doch der Prozess ist nicht endlos: Irgendwann ist der Zucker aufgebraucht oder das saure Milieu stoppt das Wachstum der Mikroorganismen.

«Unsere Aufgabe ist es, zu entscheiden, wann die Fermentation so weit ist, wie wir sie haben wollen – und zu überprüfen, ob sie auch sicher ist», ergänzt Simeon Streit. Bei Lebensmitteln, die verzehrt werden sollen, gehört darum immer auch eine mikrobiologische Kontrolle dazu.

Nicht alles ist Kabis: Fermentation beschränkt sich in Forschung und Lehre längst nicht nur auf Kohl. Es werden auch andere Lebensmittel getestet. Etwa Pommes, die sich durch Fermentation einfacher und energieärmer haltbar machen lassen, weil man sie nicht mehr einfrieren muss. Oder Getränke wie Wasserkefir, bei dem hinzugegebene und kontrollierte Mikroorganismen während der Fermentation zusätzliche Vitamine bilden können.

Auch die Nutzbarmachung von Nebenströmen, etwa Steinobstkerne, die übrig bleiben, gehört dazu. Lisamaria Bracher: «So verbinden sich an der BFH-HAFL Forschung, Lehre und Praxis – mit dem Ziel, Fermentationsprozesse besser zu verstehen und für neue Anwendungen, also neue nachhaltige, schmeckende Produkte nutzbar zu machen.»

Alte Prinzipien – neue Wege

So einfach das Prinzip ist, so vielfältig sind die Möglichkeiten. «Mich begeistert die enorme Vielfalt der Mikroorganismen », sagt Bracher. «Viele Mikroorganismen sind noch wenig erforscht – auch wenn wir bereits viele kennen, die in Lebensmitteln eine wichtige Rolle spielen. » Fermentation mache sichtbar, wie Mikroorganismen zusammenwirken – und wie sich diese Prozesse gezielt nutzen lassen.

Gerade aus Forschungsperspektive liegt genau darin der Reiz: «Da die Biologie ihrem eigenen Rhythmus folgt, können wir ihn nur präzisieren», so Simeon Streit. Überraschungen gehören somit zum Forschungsalltag. Etwa dann, wenn sich aus pflanzlichen Rohstoffen plötzlich käseähnliche Aromen entwickeln. Daraus können neue Produkte entstehen – etwa pflanzliche Käsealternativen. Streit: «Solche Beobachtungen können neue Forschungsfragen und Anwendungen eröffnen.»

Dass die Fermentation heute so viel Aufmerksamkeit erhält, entspricht dem Zeitgeist. Sauerteigbrot, Kimchi oder Kefir sind gefragt. «Der Wunsch nach natürlichen, wenig verarbeiteten Produkten wächst», resümiert Bracher.

Ebenso das Interesse an nachhaltigen Verfahren, die mit wenig Energie auskommen und Nebenströme nutzbar machen. Fermentation verbindet beides: alte Prinzipien mit neuen Fragen. Sie zeigt, wie sich mit biologischen Prozessen neue nachhaltige Wege in der Lebensmittelherstellung eröffnen – auch hier in der Fermentationszone der BFH-HAFL.