Milchsäuregärung verständlich erklärt: Prozess und Wirkung

Milchsäuregärung ist ein Stoffwechselprozess, bei dem Mikroorganismen Zucker zu Lactat umwandeln. Dadurch wird ein Lebensmittel saurer und kann sich in Geschmack, Konsistenz und Haltbarkeit verändern. Der Prozess findet zum Beispiel bei Sauerkraut, Kimchi, Joghurt und bestimmten Sauerteigen statt. Auch im Darm können Bakterien Lactat bilden. Hier erfährst du Schritt für Schritt, wie Milchsäuregärung funktioniert, welche Bedingungen sie beeinflussen und was sie im menschlichen Körper bedeutet.

Was ist Milchsäuregärung?

Bei der Milchsäuregärung bauen bestimmte Mikroorganismen, vor allem Milchsäurebakterien, vergärbare Zucker ab. Als wichtiges Endprodukt entsteht Lactat, die in wässriger Umgebung überwiegend vorkommende Form der Milchsäure. Umgangssprachlich wird meist von Milchsäure gesprochen.

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Für die Bakterien ist dieser Prozess eine Möglichkeit, Energie zu gewinnen. Gleichzeitig kann die entstehende Säure den pH-Wert der Umgebung senken. Das erklärt den säuerlichen Geschmack fermentierter Lebensmittel und kann das Wachstum vieler anderer Mikroorganismen erschweren. Die konkrete Wirkung hängt jedoch vom Lebensmittel, den beteiligten Mikroorganismen, der Temperatur, dem Salzgehalt und der Hygiene ab.

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Wie funktioniert Lacto-Fermentation?

Der Ablauf lässt sich vereinfacht in mehrere Schritte gliedern:

1. Zucker wird verfügbar: Die Bakterien nutzen beispielsweise Glucose, Fructose oder Lactose aus dem Ausgangsmaterial.
2. Glykolyse: In der Zelle wird der Zucker in kleinere Moleküle zerlegt. Dabei entstehen Pyruvat und eine begrenzte Menge Energie in Form von ATP.
3. NAD+ wird regeneriert: Damit der Zuckerabbau weiterlaufen kann, muss das während der Glykolyse entstandene NADH wieder zu NAD+ umgewandelt werden.
4. Pyruvat wird reduziert: Das Enzym Lactatdehydrogenase überträgt Elektronen von NADH auf Pyruvat.
5. Lactat entsteht: Aus Pyruvat wird Lactat, während NAD+ zurückgewonnen wird. So kann die Glykolyse fortgesetzt werden.

Es gibt verschiedene Formen der Milchsäuregärung. Bei der homofermentativen Gärung entsteht überwiegend Lactat. Heterofermentative Milchsäurebakterien bilden zusätzlich andere Stoffwechselprodukte wie Kohlendioxid, Ethanol oder Essigsäure. Deshalb unterscheiden sich fermentierte Lebensmittel in Aroma, Säure und Bläschenbildung.

Welche Bedingungen brauchen Milchsäurebakterien?

Milchsäurebakterien sind unterschiedlich anpassungsfähig. Sauerstoff ist nicht für jede Art gleichermaßen ausschlaggebend, doch bei vielen Gemüsefermentationen hilft eine möglichst sauerstoffarme Umgebung, unerwünschte Konkurrenz zu begrenzen.

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• Temperatur: Wärme beschleunigt die Aktivität meist, während Kühlung sie verlangsamt. Geeignete Temperaturen hängen von Lebensmittel und Kultur ab.
• Zeit: Je nach Rezept, Temperatur und gewünschtem Geschmack dauert die Fermentation von einigen Tagen bis zu mehreren Wochen.
• Salz: Bei fermentiertem Gemüse kann Salz Wasser aus den Zellen ziehen und das Wachstum vieler konkurrierender Mikroorganismen hemmen. Die richtige Konzentration richtet sich nach dem jeweiligen Rezept.
• Zuckerangebot: Ohne vergärbare Kohlenhydrate kann die Bildung von Lactat nicht in gleicher Weise ablaufen.
• Hygiene und Abdeckung: Saubere Gefäße und ein vollständiges Bedecken des Gemüses mit Lake können helfen, unerwünschte Verunreinigungen zu vermeiden.

Was passiert bei der Fermentation von Lebensmitteln?

Gemüse wie Sauerkraut

Auf geschnittenem Gemüse vorhandene Mikroorganismen nutzen zunächst verfügbare Zucker. Im Verlauf können säuretolerante Milchsäurebakterien stärker in den Vordergrund treten. Der pH-Wert sinkt, das Gemüse entwickelt einen säuerlichen Geschmack und die Textur verändert sich. Sauerkraut bleibt bei längerer Fermentation nicht automatisch knackig; Temperatur, Salz, Zeit und Ausgangsprodukt spielen eine wichtige Rolle.

Joghurt

Bei Joghurt wandeln geeignete Kulturen einen Teil der Lactose in Lactat um. Die zunehmende Säure verändert die Eiweißstruktur der Milch, wodurch die typische dickere Konsistenz entsteht. Industrielle Produkte können nach der Fermentation zusätzlich erhitzt worden sein, sodass die enthaltenen lebenden Kulturen nicht mit denen eines nicht erhitzten Produkts gleichzusetzen sind.

Was verändert sich allgemein?

• Der pH-Wert kann sinken und das Produkt wird saurer.
• Zucker wird teilweise abgebaut, wodurch sich Geschmack und Süße verändern.
• Die Konsistenz kann weicher, cremiger oder je nach Produkt auch fester werden.
• Es können zusätzliche Aromen, Gase und organische Säuren entstehen.
• Die saure Umgebung kann das Wachstum bestimmter unerwünschter Mikroorganismen hemmen, ersetzt aber keine sichere Herstellung, Kühlung oder fachgerechte Konservierung.

Welche Rolle spielt Milchsäuregärung im Darm?

Im Darm können verschiedene Bakterien Kohlenhydrate und andere für den Menschen nur schwer verdauliche Bestandteile verwerten. Dabei kann Lactat entstehen. Andere Mikroorganismen können Lactat unter bestimmten Bedingungen weiter umsetzen, unter anderem zu kurzkettigen Fettsäuren. Dieses Zusammenspiel wird als mikrobielles Cross-Feeding bezeichnet.

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Ein durch mikrobielle Stoffwechselprodukte beeinflusstes Darmmilieu kann mit der Zusammensetzung und Aktivität der Darmgemeinschaft zusammenhängen. Daraus lässt sich jedoch kein einfacher Schluss auf die individuelle Darmgesundheit ziehen. Die Wirkung hängt unter anderem von Ernährung, Lebensstil, vorhandenen Mikroorganismen und der persönlichen Situation ab. Fermentierte Lebensmittel sind daher keine Behandlung für Beschwerden oder Erkrankungen.

Milchsäure, Lactat und Muskeln: Was ist der Unterschied?

Milchsäure und Lactat werden im Alltag oft gleich verwendet. In Körperflüssigkeiten und vielen wässrigen Lebensmitteln liegt Milchsäure bei üblichen pH-Werten jedoch überwiegend als Lactat vor. Für die Ansäuerung ist die Freisetzung von Wasserstoffionen entscheidend.

Bei sehr intensiver körperlicher Belastung kann die Muskulatur vermehrt Lactat bilden, wenn schnell Energie bereitgestellt werden muss. Lactat wird anschließend weiterverwendet oder abgebaut. Es verursacht nicht den Muskelkater, der typischerweise erst Stunden bis Tage nach ungewohnter Belastung auftritt. Dieser hängt eher mit vorübergehenden Veränderungen und kleinen Belastungsschäden im Muskelgewebe zusammen.

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Wie lässt sich Milchsäuregärung verlangsamen oder beenden?

Bei Lebensmitteln kann der Prozess je nach gewünschtem Ergebnis kontrolliert werden:

• Kühlen: Die Lagerung im Kühlschrank verlangsamt die Aktivität der Mikroorganismen deutlich, beendet sie aber nicht immer vollständig.
• Erhitzen: Ausreichendes Erhitzen kann lebende Mikroorganismen inaktivieren und die Fermentation stoppen. Dabei können sich Geschmack und Nährstoffgehalt verändern.
• Reifegrad festlegen: Wer den gewünschten Säuregrad erreicht hat, sollte das Produkt nach dem jeweiligen sicheren Rezept lagern und zeitnah verbrauchen.
• Salz nicht beliebig erhöhen: Mehr Salz kann die Fermentation beeinflussen, ist aber kein Ersatz für ein erprobtes Rezept und eine sichere Lebensmittelhygiene.

Bei selbst fermentierten Lebensmitteln sollten auffälliger Schimmel, ein ungewöhnlicher fauliger Geruch oder andere deutliche Verderbzeichen ernst genommen werden. Im Zweifel sollte das Produkt nicht verzehrt werden. Für Einmachen und längerfristige Lagerung sind geprüfte Rezepte und die empfohlenen Sicherheitsvorgaben wichtig.

Das Wichtigste auf einen Blick

• Milchsäuregärung wandelt Zucker mithilfe bestimmter Mikroorganismen vor allem in Lactat um.
• Der pH-Wert kann sinken, wodurch sich Säure, Geschmack und Konsistenz verändern.
• Temperatur, Zeit, Salz, Zuckerangebot und Hygiene beeinflussen die Fermentation.
• Im Darm kann Lactat Teil eines Austauschs zwischen verschiedenen Mikroorganismen sein.
• Lactatbildung in der Muskulatur ist nicht dasselbe wie die mikrobielle Milchsäuregärung und verursacht keinen verzögerten Muskelkater.
• Fermentierte Lebensmittel können Bestandteil einer abwechslungsreichen Ernährung sein, ersetzen bei anhaltenden oder starken Beschwerden aber keine medizinische Abklärung.