Köche sind ein bisschen wie Wissenschaftler, nur benutzen sie für ihre Experimente statt kleiner Reagenzgläser Schüsseln und Löffel: Sie probieren, sie mischen, sie dosieren Zutaten, um daraus außergewöhnliche Kreationen entstehen zu lassen. Und genau darum geht es heute — um einen chemischen Prozess, der hinter der Entstehung einiger unserer Lieblingsspeisen steht: Pizza, Brot, Brioches und andere Backwaren, süß wie herzhaft.
In der Küche ist die Fermentation ein biologischer Prozess, bei dem Mikroorganismen wie Bakterien, Hefen und Schimmelpilze die Zucker und Stärke der Lebensmittel in Alkohol, Kohlendioxid und organische Säuren umwandeln. Dieser Prozess bildet die Grundlage vieler Backwaren, süß wie herzhaft: Brot, Pizza, Brioches, Panettone und Colomba.
Doch worin liegen die Vorteile der Fermentation? Welche Geheimnisse verbergen sich hinter diesem Prozess? Tauchen wir gleich in die Welt der Fermentation ein!
Arten der Fermentation
Die Fermentation sorgt nicht nur für eine gute Haltbarkeit der Lebensmittel, indem sie das Wachstum schädlicher Mikroorganismen verhindert, sondern macht die Lebensmittel auch bekömmlicher und reichert die Darmflora mit nützlichen Mikroorganismen an, was zum Wohlbefinden des Immunsystems beiträgt.
Während der Fermentation quellen die Glutenproteine (Gliadine und Glutenine) weiter auf, da sie das von den Saccharomyces erzeugte CO2 aufnehmen; diese dehnen sich aus und verbinden sich miteinander, wodurch der Teig schwammig wird. Während dieses Vorgangs machen die proteolytischen Enzyme den Teig geschmeidiger. Eine weitere wichtige Wirkung der Fermentation ist der Anstieg der Teigtemperatur, der auf den Abbau der Zucker durch die Hefe zurückzuführen ist: Diese Reaktion nennt man exotherme Reaktion, das heißt, sie erzeugt Wärme. Die exotherme Reaktion tritt gegen Ende der Fermentation auf, wenn der Teig durch die Umwandlung der Zucker in flüchtige Stoffe (Kohlendioxid und Ethylalkohol) und die Verdunstung des Wassers 2–3 % an Gewicht verliert.
Es gibt verschiedene Arten der Fermentation, die in der Küche zum Einsatz kommen:
- Alkoholische Gärung: die Grundlage für die Herstellung von Bier, Wein und auch Brot. Hier fehlt der Sauerstoff, und die Wirkung der Hefen ist entscheidend.
- Milchsäuregärung: wird für die Herstellung von Joghurt, Kefir und einigen Käsesorten verwendet, wobei die Kohlenhydrate in Milchsäure umgewandelt werden.
- Essigsäuregärung: erfolgt durch die Wirkung von Essigsäurebakterien, die das Ethanol unter Nutzung des vorhandenen Sauerstoffs in Essigsäure umwandeln. Dieser Vorgang ist eher eine Oxidation als eine echte Gärung.
Bei der Herstellung von Backwaren spielt die Fermentation eine entscheidende Rolle. Die Hefe – ob Bäckerhefe oder Naturhefe (wie das Sauerteig-Anstellgut) – wirkt auf die im Teig vorhandenen Zucker und erzeugt Kohlendioxid und Alkohol.
Um eine gute Fermentation zu erreichen, musst du eine Umgebung schaffen, die nur den gewünschten Mikroorganismen zugutekommt, die in zuckerreichen Lebensmitteln aktiver sein können. Außerdem kannst du Bakterienkulturen, Starter oder Mutterkulturen verwenden, die online oder in der Apotheke erhältlich sind, um gleichmäßigere Ergebnisse zu erzielen.
Die Vorteile der Fermentation
Die Fermentation verbessert nicht nur die organoleptischen Eigenschaften der Lebensmittel, sondern macht sie auch bekömmlicher und steigert ihren Nährwert; außerdem:
- Sie verbessert die Verdauung. Die Fermentation verdaut die Speisen vor, sodass der Körper sie leichter aufnehmen kann.
- Sie stärkt das Immunsystem. Fermentierte Lebensmittel sind reich an Probiotika, die die natürlichen Abwehrkräfte des Körpers stärken.
- Aufnahme von Nährstoffen. Die Fermentation hilft, Vitamine besser aufzunehmen, insbesondere Vitamin B, das für verschiedene Körperfunktionen wie die Verdauung sowie die Leber- und Gehirnfunktion unerlässlich ist.
4. Vorteile für Herz und Langlebigkeit. Der regelmäßige Verzehr fermentierter Lebensmittel kann das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen senken und trägt zu einem längeren Leben bei.
5. Hilfe beim Abnehmen. Fermentierte Lebensmittel können den Fettstoffwechsel positiv beeinflussen und helfen, die Ansammlung von Bauchfett zu verringern.
6. Mehr Vitamine und Enzyme. Während der Fermentation entstehen nützliche Enzyme, und der Gehalt an Vitaminen steigt, insbesondere der der B-Gruppe und Vitamin C.
7. Mehr Antioxidantien. Die Fermentation kann den Gehalt an Antioxidantien in den Lebensmitteln erhöhen.
8. Beseitigung schädlicher Bakterien. Der Fermentationsprozess kann etwaige schädliche Bakterien und giftige Stoffe in den Lebensmitteln beseitigen.
9. Konservierung der Lebensmittel. Die Fermentation ist eine natürliche Konservierungsmethode, die das Wachstum krankheitserregender Mikroorganismen hemmt.
10. Entwicklung neuer Geschmacksnoten. Die Fermentation kann den organoleptischen Charakter der Lebensmittel hervorheben und neue, angenehme Aromen schaffen.
Die Fermentation ist ein Prozess, der nicht nur die Haltbarkeit der Lebensmittel verlängert, sondern auch bedeutende gesundheitliche Vorteile mit sich bringt: Sie verbessert die Bekömmlichkeit und das Nährwertprofil und trägt zum Wohlbefinden von Immun- und Verdauungssystem bei.
Alkoholische Gärung
Die alkoholische Gärung in Backwaren ist ein grundlegender biologischer Prozess, der durch die Wirkung von Mikroorganismen wie Hefen abläuft, insbesondere von Saccharomyces cerevisiae, die die im Teig vorhandenen Zucker in Ethylalkohol (Ethanol) und Kohlendioxid (CO2) umwandeln.
Dieser Prozess läuft unter Ausschluss von Sauerstoff ab (Anaerobiose) und gliedert sich in zwei Hauptphasen:
- Spaltung der Zucker. Die komplexen Zucker im Teig, etwa die Saccharose, werden durch das Enzym Invertase in einfachere Zucker (Glukose und Fruktose) gespalten.
- Umwandlung in Ethanol und CO2. Glukose und Fruktose werden anschließend über eine Reihe biochemischer Reaktionen in Ethanol und CO2 umgewandelt. Dieser Vorgang heißt Glykolyse und findet im Zytoplasma der Hefezellen statt. Die Glykolyse erzeugt Brenztraubensäure, die danach von anderen spezifischen Enzymen in Ethanol und CO2 umgewandelt wird.
Die Geschwindigkeit, mit der ein Teig gärt, hängt von einigen Faktoren ab, zum Beispiel:
- Menge und Qualität der Hefe. Mit einer geeigneten Hefemenge (2–4 %) erzielst du eine optimale Lebenstätigkeit, und die Fermentation verläuft schnell. Übertreib es aber nicht: Übersteigt die Hefe 6 % der Mehlmenge, tritt der gegenteilige Effekt ein.
- Rezept. Je höher der Hydratationsgrad des Teigs, desto größer die Fermentationsaktivität der Hefen.
- Zubereitungsmethode. Teige, die nach der indirekten Methode (Biga oder Poolish) zubereitet werden, gären schneller als solche nach der direkten Methode.
- Umgebungsbedingungen. Je höher Temperatur und Luftfeuchtigkeit, desto schneller gären die Hefen. Aber Achtung: Die Temperatur darf 38 °C nicht überschreiten; über 40 °C beginnen die Saccharomyces inaktiv zu werden, und bei 50 °C stellen sie ihren Stoffwechsel vollständig ein.
Bei den Backwaren ist das während der alkoholischen Gärung entstandene CO2 besonders wichtig, weil es für das Aufgehen des Teigs verantwortlich ist. Das Kohlendioxid wird als Gas im Inneren des Teigs freigesetzt und bildet Bläschen, die ihn lockerer und leichter machen. Deshalb haben Brot, Pizza und andere Backwaren eine löchrige Porung und eine weiche Konsistenz.
Alkoholische Gärung: Wissenswertes
Es gibt einige interessante, vor allem aber nützliche Kleinigkeiten und Kniffe, die du beim Fermentieren deiner Teige nutzen kannst.
- Die Vermehrung der Hefezellen ist aktiver, wenn ihre Ausgangsmenge gering ist. Laborversuche haben gezeigt, dass das Mehl des Teigs, wenn es 0,5 % Hefe enthält, die Zellmasse um satte 88 % anwachsen lässt, während die Zunahme bei 2 % sogar auf 29 % sinkt.
- Die Zellvermehrung der Hefen wird durch bestimmte wichtige Stoffe angeregt, die für ihren Stoffwechsel notwendig sind: Vitamine und Mineralsalze sind in steingemahlenen Mehlen von Natur aus enthalten, während sie in stark raffinierten Mehlen nur in geringen Anteilen vorkommen; daher kann es nötig sein, sie zuzusetzen, um die Vermehrung der Hefe und ihre anschließende Fermentation zu fördern.
- Die optimale Temperatur für die Vermehrung der Hefen liegt bei 25–30 °C, während ihre höchste Fermentationsaktivität bei 35 °C erreicht wird.
- Die von den Hefen benötigte Luftfeuchtigkeit liegt bei etwa 80 %. Eine hausgemachte Methode, um die nötige Luftfeuchtigkeit zu erreichen, ist eine Gärkammer im Ofen (auf kleinster Stufe): Man stellt eine Schale mit lauwarmem Wasser auf den Boden oder deckt das Brot mit Frischhaltefolie ab und stellt es in den auf kleinster Stufe eingeschalteten Ofen, sodass es beim Aufgehen selbst für Feuchtigkeit sorgt.
Die Fermentation ist eine der ältesten und faszinierendsten Kochtechniken der Kulinargeschichte, die uns noch immer mit ihrer Fähigkeit überrascht, einfache Zutaten in Lebensmittel voller Geschmack, Nährwert und gesundheitlicher Vorteile zu verwandeln. Doch damit nicht genug! Das ist nur ein Teil dieser riesigen Welt: Wir laden dich ein, die Entdeckung dieser faszinierenden Welt im zweiten Teil fortzusetzen, wo wir Techniken, Rezepte und Geheimnisse vertiefen, um diese jahrtausendealte Praxis in der eigenen Küche erfolgreich auszuprobieren.
Blog von Enrico Gumirato, Konditor und Ausbilder.
