Fermentation

Fermentation oder Fermentierung (lat. fermentum: „Sauerteig“) bezeichnet in der Biotechnologie die Umsetzung von biologischen Materialien mit Hilfe von Bakterien-, Pilz- oder Zellkulturen oder aber durch Zusatz von Enzymen (Fermenten). Dabei beschreibt die ursprüngliche Begrifflichkeit die biologische Reaktion unter Ausschluss von Luft (« Fermentation c'est la vie sans l'air » (Pasteur)).

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Begriffserweiterung

Heutzutage versteht man unter Fermentation jegliche technische Bioreaktion. So lassen sich medizinisch interessante Produkte wie beispielsweise Insulin, Hyaluronsäure, Streptokinase und eine Vielzahl von Antibiotika (z. B. Penicillin) mit Hilfe von Mikroorganismen großtechnisch in Bioreaktoren synthetisieren. Mikroorganismen sind in der Lage, Stoffe zu bilden, die sich auf rein chemischem Wege nur sehr schwer bzw. gar nicht herstellen lassen. Das Gerät, das man zum Fermentieren benutzt, nennt man Fermenter.

Abgrenzung zur Gärung

Die Gärung läuft ausschließlich anaerob ab. Fälschlicherweise wird gelegentlich Gärung auch als Synonym für Fermentation benutzt. Letztere schließt aber sowohl aerobe Vorgänge (siehe Essigsäuregärung) – auch als „Oxidative Gärung“ bezeichnet – als auch gänzlich andere mikrobielle oder autolytische enzymatische Prozesse (z. B. Matjesreifung) ein.

Einsatzgebiete

Konservierung von Lebensmitteln

Außerhalb der Biotechnologie spielt die Fermentierung eine zentrale Rolle bei der Haltbarmachung von Lebensmitteln (z. B. Sauerkraut oder Gimchi), Entwicklung von Aromastoffen (z. B. Sojasauce, Bionade) und Abbau von Gerbstoffen von Tee, Kakao, Kaffee, Marihuana und Tabak sowie der Herstellung von Milchprodukten (Käse, Joghurt), Tofu, Rohwurst (z. B. Salami) und alkoholischen Getränken wie Whisky, Bier und Wein. Ein Grenzfall ist die Fermentation durch die eigenen Enzyme eines Lebensmittels, wie sie etwa beim Matjes-Hering oder Tee stattfindet.

„Fermentation“ von Tee

Unter dem Fermentieren eines Tees versteht man das Aufschließen und Oxidieren der Teeblätter in einer feuchten Umgebung – es handelt sich also nicht um eine echte Fermentation, da dieser Prozess ohne Mikroorganismen abläuft. Die Teeblätter werden hierzu gerollt, wobei die Pflanzenzellen teilweise zerstört werden. Dadurch können Enzyme (v. a. Phenoloxidasen) und andere Inhaltsstoffe der Teepflanze (v. a. Polyphenole), die in der intakten Zelle streng voneinander getrennt vorkommen, zusammen kommen und mit Sauerstoff zu dunkel gefärbten Polyphenolen und Aromastoffen (u.a. ätherischen Ölen) reagieren. Der Vorgang dauert ca. drei Stunden. Im Gegensatz zum Schwarztee wird der Oolong-Tee nur kurz und der grüne Tee gar nicht fermentiert.

„Fermentation“ von Rohtabak

Unter Fermentation des Tabaks ist der Gärungsprozess zu verstehen, der erforderlich ist um aus getrocknetem Rohtabak einen verbrauchsfähigen Tabak herzustellen. Durch die Fermentation vermindert sich der Nikotingehalt und die blatteigenen Eiweißverbindungen werden abgebaut. Letztere würden beim Rauchen das charakteristische Aroma der einzelnen Sorten überdecken.

Nach dem Zusammensetzen einer größeren Tabakmenge (mind. 10 dt) setzt der Fermentationsprozess von selbst ein. Er kann aber auch ohne Mengenbegrenzung durch Wärmezufuhr in Gang gesetzt werden. Die ideale Fermentationstemperatur liegt zwischen 50 und 60 ° C, höhere Temperaturen sind zu vermeiden. Bei der Naturfermentation werden die Tabakstapel 4-5 mal umgeschichtet - vom Stapelrand in die Stapelmitte und umgekehrt - bis alle Blätter gleichmäßig fermentiert sind vergehen 4-6 Monate.

Siehe auch

• Submersfermentation
• Zymologie

Literatur

• Rainer Stürmer, Michael Breuer: Enzyme als Katalysatoren. Chemie und Biologie Hand in Hand. In: Chemie in unserer Zeit. 2/40/2006, S. 104–111, ISSN 0009-2851