Fermentatie is biologisch gezien een overlevingsstrategie van micro-organismen in een omgeving zonder zuurstof. Waar wij ademhalen om energie op te wekken, schakelen bacteriën, gisten en schimmels over op een alternatieve methode om brandstof uit suikers te halen. Dit proces noemen we de anaerobe dissimilatie.

Tijdens deze chemische omzetting produceren de organismen bijproducten die wij waarderen om hun smaak of conserverende werking. Het is in feite een vorm van gecontroleerd bederf. We sturen de omgevingsfactoren zo nauwkeurig dat alleen de gewenste microbes overleven en de schadelijke varianten worden geëlimineerd.

De biologie

De drijvende kracht achter elke fermentatie is het enzymatische proces in de cel van het micro-organisme. Wanneer zuurstof ontbreekt, kan de cel suikers niet volledig afbreken tot water en koolstofdioxide. In plaats daarvan stopt de afbraak halverwege bij stoffen zoals ethanol (alcohol) of melkzuur.

Deze bijproducten zijn technisch gezien afvalstoffen voor de bacterie of gist. Voor ons zijn het echter de componenten die de textuur en het aroma van voedsel veranderen. Zonder dit proces zouden producten als chocolade of koffie hun complexe smaakprofiel nooit ontwikkelen; de rauwe bonen zijn simpelweg te bitter en eentonig.

Drie chemische routes naar houdbaarheid

1. Melkzuurfermentatie (De zuurgraadbarrière)

Bij het maken van zuurkool of yoghurt zijn melkzuurbacteriën (zoals Lactobacillus) de hoofdrolspelers. Zij breken glucose of lactose af en scheiden melkzuur uit. Dit zuur verlaagt de pH-waarde van het product naar een niveau onder de 4,6.

Dit is een cruciaal technisch omslagpunt. De meeste pathogene bacteriën (zoals de gevreesde botulisme-bacterie) kunnen niet functioneren in zo’n zure omgeving. De goede bacteriën creëren dus een beschermend schild voor het voedsel door de omgeving chemisch onleefbaar te maken voor concurrenten.

2. Alcoholische fermentatie (De energie-omzetting)

Gisten zijn eencellige schimmels die gespecialiseerd zijn in het omzetten van suikers in ethanol en koolstofdioxide (CO2). Bij de productie van bier of wijn draait het om de alcohol. Bij brood is de alcohol een bijproduct dat tijdens het bakken verdampt, terwijl de gevangen CO2-gassen zorgen voor de noodzakelijke rijs van het deeg.

3. Azijnzuurfermentatie (De oxidatiestap)

Dit proces wijkt af omdat het juist wel zuurstof nodig heeft. Acetobacter-bacteriën gebruiken zuurstof om alcohol om te zetten in azijnzuur. Dit is de reden dat een open fles wijn na verloop van tijd verandert in azijn; de bacteriën uit de lucht krijgen toegang tot hun brandstof en de benodigde zuurstof.

Drie belangrijke variablen

Het verschil tussen een delicatesse en een giftig mengsel ligt in het sturen van drie specifieke variabelen. De mens fungeert hierbij als de beheerder van een biologische reactor.

• Zoutgehalte: Zout onttrekt vocht aan de cellen van ongewenste bacteriën (plasmolyse). Melkzuurbacteriën zijn echter halotolerant; zij kunnen prima overleven in een zoute pekel terwijl de bedervende bacteriën afsterven.
• Temperatuurbeheer: Micro-organismen hebben een zeer specifiek temperatuurbereik waarin zij optimaal presteren. Door melk op exact 42 graden te houden, geef je de yoghurtbacterie een enorme voorsprong op andere microbes.
• Anaerobe condities: Door groenten onder het vloeistofniveau te duwen, sluit je zuurstof uit. Dit stopt de groei van schimmels en gisten die een zuurstofrijke omgeving nodig hebben, waardoor de weg vrijkomt voor de melkzuurbacteriën.

De fysiologische meerwaarde

Fermentatie is in feite een vorm van externe vertering. De micro-organismen breken complexe moleculen, zoals fytinezuur in granen of lactose in melk, alvast af voordat wij het opeten. Dit maakt het eindproduct vaak lichter verteerbaar en verhoogt de biologische beschikbaarheid van vitamines en mineralen.

Bovendien ontstaan er tijdens het proces nieuwe verbindingen, zoals probiotica en specifieke enzymen. Deze dragen bij aan een gezonde darmflora, hoewel de exacte impact per persoon en per product verschilt. Het is een eeuwenoude techniek die met moderne microbiologische kennis alleen maar aan relevantie heeft gewonnen.