Fermentationsprozess

Der Fermentationsprozess bezeichnet die biochemische Umbildung von Substraten durch Mikroorganismen wie Hefen, Milchsäurebakterien oder Schimmelpilze. Typischerweise erfolgt er unter begrenztem oder fehlendem Sauerstoff, wodurch Energiemobilisierung und die Regeneration von NAD+ ermöglicht werden. Die Endprodukte variieren je nach Organismus und Substrat und können für Ernährung, Konservierung oder industrielle Anwendungen genutzt werden.

Zu den häufigsten Gärungsarten gehören: alkoholische Gärung (Saccharomyces cerevisiae): Zucker wird zu Ethanol und CO2 umgesetzt; Milchsäuregärung (Lactobacillus, Lactococcus): Zucker wird zu Milchsäure abgebaut; Essigsäuregärung (Acetobacter): Ethanol wird zu Essigsäure oxidiert. In der Lebensmittelindustrie vermischen sich oft mehrere Gärprozesse, zum Beispiel bei Käse, Sauerkraut, Joghurt und fermentierten Sojaprodukten.

Ablauf und Bedingungen: Der Prozess beginnt oft mit Vorbereitung des Substrats und der Inokulation; Wachstumsphase, gefolgt von der eigentlichen Gärungsphase. Einflussfaktoren sind Temperatur, pH-Wert, Nährstoffe, Zucker- oder Kohlenhydratgehalt, Sauerstoffzufuhr und die Anwesenheit konkurrierender Mikroorganismen. Die Ernte- oder Reifungszeit variiert je nach Produkt.

Anwendungen: In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie dienen Fermentation zur Geschmacksausprägung, Konservierung und Textur (Wein, Bier, Joghurt, Käse, Sauerkraut, Kimchi, Tempeh). In der Industrie nutzt man Fermentation zur Herstellung von Biokatalysatoren, Ethanol, organischen Säuren, Antibiotika (z. B. Penicillin) und Enzymen; in der Biotechnologie kommt Fermentation produktionsbezogen auch in Biogas- und Bioremediationprozessen zum Einsatz.

Historisch bedeutsam und wirtschaftlich relevant, bleibt der Fermentationsprozess eine zentrale Methode in Lebensmittelerzeugung, Biotechnologie und nachhaltigen Produktionsketten. Herausforderungen sind die Aufrechterhaltung von Reinheit, Konstanz und die Steuerung von Prozessparametern bei Skalierung.