Kombucha ist ein fermentierter Tee, der für seine gesundheitlichen Vorteile und seinen würzigen Kick bekannt ist. Für Brauer kann es jedoch schwierig sein, den Alkoholgehalt von Kombucha niedrig zu halten, da die im Fermentationsprozess verwendeten Bakterien und Hefen von Charge zu Charge unterschiedlich sind.
Jetzt untersuchen Chemiker der Universität Shippensburg Möglichkeiten, den Alkoholgehalt zuverlässig zu minimieren, Geschmacksprofile anzupassen und den Kombucha-Fermentationsprozess zu beschleunigen, um privaten und gewerblichen Herstellern bei der Optimierung ihrer ausgefallenen Biere zu helfen.
Die Forscher werden ihre Ergebnisse heute auf der Frühjahrstagung der American Chemical Society vorstellen (ACS Frühjahr 2024).
Das Brauen von Kombucha beginnt typischerweise mit einem Glasgefäß, das mit Tee, Wasser, Saccharose und einem Fermentationsstarter namens SCOBY gefüllt ist – kurz für eine symbiotische Kultur aus Bakterien und Hefe. Die Hefe zersetzt die Saccharose und produziert Ethanol; Einfachzucker, Glucose und Fructose; und Kohlendioxid. Anschließend wandeln die Bakterien den Großteil des Ethanols und der restlichen Einfachzucker in Essig-, Glucon- und Milchsäure um, die zum Geschmacksprofil des Gebräus beitragen.
Aber SCOBYs sind lebendig und können unvorhersehbar sein. Wenn die Bakterien also das Ethanol nicht loswerden oder nicht die richtigen Säuren für das Geschmacksprofil entwickeln, benötigt der Kombucha-Brauer möglicherweise einen Chemiker, der ihm hilft, zukünftige Chargen vor demselben Schicksal zu bewahren.
„Für Brauer ist die Herstellung von Kombucha in der Regel eher eine Kunst als eine Wissenschaft“, sagt Jeb Kegerreis, physikalischer Chemiker und einer der Hauptforscher des Teams. „Wenn wir also eine Beratung durchführen, führen wir den Brauer auch durch die Biochemie dessen, was während der Gärung passiert.“
Bildnachweis: American Chemical Society
Kegerreis arbeitet mit dem analytischen Chemiker und Hauptforscher John Richardson zusammen, der innerhalb der Universität ein Beratungsunternehmen namens Cultured Analysis gegründet hat, um Kombucha-Produzenten zu helfen und neue Wege zur Optimierung des Brauprozesses zu finden. Gemeinsam mit Chemiestudenten haben sie interessante Einblicke in die Verwendung alternativer Behälter und SCOBY-Nahrungsquellen für das zuverlässige Brauen von alkoholfreiem und besser schmeckendem Kombucha gewonnen.
Die Untersuchung der Verwendung von Silikonbeuteln als Alternative zu Glasgefäßen zum Aufbrühen von Kombucha entstand, als ein Brauerkollege Richardson mitteilte, dass die von ihnen verwendeten Sous-Vide-Beutel aus Silikon den Tee schneller fermentierten und mehr Säure erzeugten als Glasgefäße. Der Brauer wusste, dass die schnelle Produktion von Säuren wahrscheinlich bedeutete, dass die Bakterien Ethanol schneller loswurden, aber sie brauchten die Hilfe der Wissenschaftler, um herauszufinden, warum.
Das Team stellte fest, dass der SCOBY aufgrund der Porosität eines Silikonbeutels im Vergleich zu einem nicht porösen Gefäß mehr Sauerstoff ausgesetzt ist, was den Brauprozess – einschließlich der Ethanolzersetzung und Säureproduktion – beschleunigt und die Produktionszeit von etwa zwei Wochen auf eine Woche verkürzt. Sie waren jedoch überrascht, als sie in den Silikonbeuteln im Vergleich zu den Glasgefäßen uneinheitliche Mengen an gelöstem Sauerstoff sahen.
„Nächstes Semester werden wir untersuchen, was sonst noch dazu beiträgt, dass der Silikonbeutel ein besseres Braugefäß ist“, sagt Emily Swartz, eine der Chemiestudenten des Teams.
Laut Richardsons Kombucha-Verkostungsexpertise ist Tee, der in einem Silikonbeutel aufgebrüht wird, genauso köstlich wie Tee, der in einem Glasgefäß aufgebrüht wird.
Apropos Geschmack: Die Forscher stellten fest, dass sie beim Brauen in Silikonbeuteln mehr Gluconsäure erhielten als in Gläsern. „Wir glauben, dass diese Säure bei Brauern immer beliebter werden wird“, sagt Kegerreis. „Gluconsäure sorgt für Säure, ohne den sauren Essiggeschmack, den man von Essigsäure bekommt, und das könnte mehr Geschmacksknospen ansprechen.“
Da Gluconsäure ein Produkt von Bakterien ist, die Glukose fermentieren, untersuchten die Forscher, wie die Verwendung von Glukose oder Fruktose anstelle von Saccharose den Fermentationsprozess und den Geschmack von Kombucha verändert. „Während des Fermentationsprozesses spaltet die Hefe im SCOBY Saccharose in Glucose und Fructose“, sagt Chemiestudent Abbi Czarnecki. „Durch die alleinige Verwendung von Glukose oder Fruktose haben wir untersucht, wie sich der Verzicht auf diesen ersten Schritt auf den gesamten Brauprozess auswirkt.“
Das Team fand heraus, dass durch die Verwendung von Glukose als SCOBY-Nahrungsquelle ein Kombucha mit mehr Gluconsäure und minimalem Ethanol entsteht. Bei Fruktose maßen die Forscher mehr Essigsäure und mehr Ethanol. „Wenn die Minimierung der Ethanolproduktion der Maßstab für unseren Erfolg ist“, sagt Ian Loscher, Chemiestudent und einer der Posterpräsentatoren des Teams, „hat Fruktose in dieser Hinsicht versagt. Von allen drei Zuckern produzierte es das meiste Ethanol.“
Richardson sagt, dass die Fruktose-Gebräue süßer geschmeckt haben. „Ich bevorzuge ein weniger süßes Kombucha, aber das ist nicht unbedingt schlecht“, gibt er zu.
Für das Team ist es wichtig, seine Erkenntnisse über verschiedene Zuckerarten und Fermentationsgefäße weiterzugeben, denn diese Informationen können Brauern dabei helfen, einen Kombucha zu kreieren, der alle Geschmacksnoten und Eigenschaften aufweist, die sie anstreben.
„Das Brauen von Kombucha kann immer noch ein sehr kreativer Prozess sein“, sagt Richardson. „Aber wenn bei der Gärung etwas schief geht, kann die Wissenschaft helfen, es wieder in Ordnung zu bringen.“