Lange Zeit mit traditionellen Lebensmitteln wie Joghurt, Kefir oder Sauerkraut assoziiert, nimmt die Fermentation heute einen wichtigen Platz in der Welt der Nahrungsergänzungsmittel ein.
Probiotika, Peptide, Aminosäuren, Enzyme, Pflanzenextrakte oder bestimmte bioaktive Verbindungen: Viele moderne Inhaltsstoffe nutzen heute Fermentationsverfahren.
Doch hinter diesem manchmal sehr marketinglastigen Begriff verbirgt sich vor allem ein echter biologischer Prozess, der seit Jahrzehnten auf seine Anwendungen in den Bereichen Lebensmittel, Ernährung und Industrie hin untersucht wird.
Das Verständnis seiner Funktionsweise ermöglicht es, besser zwischen dem zu unterscheiden, was auf Wissenschaft, industriellen Prozessen und wirklich interessanten potenziellen Vorteilen beruht.
- Was ist Fermentation?
- Wie funktioniert Fermentation in Nahrungsergänzungsmitteln?
- Die verschiedenen Arten der Fermentation
- Warum die Fermentation so interessant für die Ernährung ist
- Fermentation und Bioverfügbarkeit
- Die Rolle von Mikroorganismen
- Welche Nahrungsergänzungsmittel verwenden Fermentationsverfahren?
- Fermentation und bioaktive Peptide
- Fermentation in Probiotika und Postbiotika
- Präzisionsfermentation: die neue Generation
- Gibt es Einschränkungen oder Vorsichtsmaßnahmen?
- Was man sich merken sollte
- Quellen
Was ist Fermentation?
Die Fermentation ist ein biologischer Prozess, bei dem Mikroorganismen (hauptsächlich Bakterien, Hefen oder bestimmte Pilze) ein Ausgangsmaterial durch ihre enzymatische Aktivität umwandeln.
Konkret nutzen diese Mikroorganismen Substrate wie Zucker, Proteine oder bestimmte Pflanzenstoffe, um Folgendes zu produzieren:
- Organische Säuren
- Peptide
- Enzyme
- Aromatische Verbindungen
- Bioaktive Metaboliten
Historisch gesehen diente die Fermentation hauptsächlich der Konservierung von Lebensmitteln. Heute wird sie auch zur Veränderung ihrer ernährungsphysiologischen und funktionellen Eigenschaften eingesetzt.
Wie funktioniert Fermentation in Nahrungsergänzungsmitteln?
In der Nahrungsergänzungsmittelindustrie wird die Fermentation in der Regel in kontrollierten Umgebungen durchgeführt.
Hersteller wählen spezifische Mikroorganismenstämme aus, die in der Lage sind, bestimmte gewünschte Verbindungen zu produzieren.
Das Prinzip ist relativ einfach:
- Ein Ausgangsmaterial wird als Substrat verwendet
- Spezifische Mikroorganismen werden hinzugefügt
- Diese Mikroorganismen produzieren Enzyme
- Die Enzyme wandeln die ursprünglichen Moleküle allmählich um
Dieser Prozess kann dazu führen, dass kleinere, konzentriertere oder leichter assimilierbare Verbindungen entstehen.
Die verschiedenen Arten der Fermentation
Es gibt verschiedene Formen der Fermentation, die in der Ernährung und in Lebensmitteln verwendet werden.
Die wichtigsten sind:
- Die Milchsäuregärung: Wird insbesondere in fermentierten Produkten eingesetzt, die reich an Milchsäurebakterien sind
- Die alkoholische Gärung: Wird hauptsächlich von bestimmten Hefen durchgeführt
- Die Essigsäuregärung: Beteiligt an der Essigherstellung
- Die Pilzfermentation: Unter Verwendung bestimmter spezifischer Pilze oder Schimmelpilze
In Nahrungsergänzungsmitteln werden Milchsäure- und mikrobielle Verfahren am häufigsten eingesetzt.
Warum die Fermentation so interessant für die Ernährung ist
Die Fermentation verändert die chemische Struktur von Lebensmitteln oder Inhaltsstoffen tiefgreifend.
Dieser Prozess kann:
- Bestimmte Proteine fragmentieren
- Bioaktive Peptide produzieren
- Bestimmte Pflanzenstoffe modifizieren
- Die Stabilität bestimmter Moleküle verbessern
- Das gesamte Nährwertprofil verändern
Mehrere wissenschaftliche Arbeiten zeigen auch, dass bestimmte Fermentationsprozesse die Verdaulichkeit oder Bioverfügbarkeit bestimmter Nährstoffe verbessern können.
Fermentation und Bioverfügbarkeit
Die Bioverfügbarkeit beschreibt die Fähigkeit eines Nährstoffs, vom Körper aufgenommen und verwertet zu werden.
In bestimmten Fällen kann die Fermentation dazu beitragen, bestimmte Verbindungen leichter zugänglich zu machen.
Die Mikroorganismen produzieren nämlich Enzyme, die in der Lage sind, bestimmte komplexe Moleküle „vorzuverdauen“.
Dieser Mechanismus wird insbesondere untersucht für:
- Proteine
- Peptide
- Bestimmte Polyphenole
- Komplexe Pflanzenstoffe
Die Fermentation kann auch bestimmte antinutritionelle Verbindungen reduzieren, die natürlicherweise in einigen pflanzlichen Rohstoffen vorhanden sind.
Die Rolle von Mikroorganismen
Alle Fermentationsprozesse hängen direkt von den verwendeten Mikroorganismen ab.
Jeder Stamm besitzt unterschiedliche enzymatische Eigenschaften.
Bestimmte Milchsäurebakterien wie:
- Lactobacillus
- Lactococcus
- Streptococcus
werden besonders auf ihre Fähigkeit untersucht, bioaktive Peptide während der Fermentation von Nahrungsproteinen zu produzieren.
Die Wahl der Stämme beeinflusst direkt:
- Die Qualität des Endprodukts
- Das Profil der produzierten Verbindungen
- Die Stabilität
- Die ernährungsphysiologischen Eigenschaften
Welche Nahrungsergänzungsmittel verwenden Fermentationsverfahren?
Die Fermentation wird heute in zahlreichen Kategorien von Nahrungsergänzungsmitteln eingesetzt.
Sie findet sich insbesondere in:
- Probiotika
- Postbiotika
- Verdauungsenzymen
- Bestimmten Aminosäuren
- Peptiden aus hydrolysierten Proteinen
- Bestimmten Pflanzenextrakten
- Durch Fermentation hergestellten Vitaminen
Mehrere in der modernen Sporternährung häufig verwendete Inhaltsstoffe stammen ebenfalls aus biotechnologischen Fermentationsverfahren.
Fermentation und bioaktive Peptide
Eines der am intensivsten untersuchten Gebiete betrifft bioaktive Peptide.
Während der Fermentation können mikrobielle Enzyme Proteine in kleinere Fragmente, sogenannte Peptide, zerlegen.
Diese Peptide besitzen manchmal spezifische biologische Eigenschaften, die in der wissenschaftlichen Literatur untersucht werden:
- Antioxidative Aktivität
- Blutdrucksenkende Aktivität
- Immunmodulierende Effekte
- Potenzielle Rolle bei der Verdauung
Milchproteine, insbesondere Kaseine und bestimmte Molkenproteine, werden in diesem Bereich besonders untersucht.
Fermentation in Probiotika und Postbiotika
Probiotika stellen wahrscheinlich das bekannteste Beispiel für die Anwendung der Fermentation in der Ernährung dar.
Probiotika sind lebende Mikroorganismen, die wegen ihrer potenziellen Wirkung auf das Mikrobiom und bestimmte Verdauungsfunktionen eingesetzt werden.
Die Fermentation ermöglicht:
- Die Entwicklung von Bakterienstämmen
- Die Produktion von Metaboliten
- Die Stabilisierung bestimmter Verbindungen
Postbiotika hingegen entsprechen eher den Metaboliten oder Fragmenten, die aus der Aktivität dieser Mikroorganismen entstehen.
Dieser Bereich erfährt derzeit eine wichtige Entwicklung in der Ernährungsforschung.
Präzisionsfermentation: die neue Generation
Die Präzisionsfermentation stellt eine moderne Weiterentwicklung der Fermentationsverfahren dar.
Sie besteht darin, ausgewählte, manchmal modifizierte Mikroorganismen zu verwenden, um sehr spezifische Moleküle zu produzieren.
Diese Technologie wird bereits in verschiedenen Sektoren eingesetzt:
- Die Vitaminproduktion
- Bestimmte Aromen
- Enzyme
- Bestimmte Proteine
- Ernährungsphysiologische Inhaltsstoffe
Die Präzisionsfermentation wird auch untersucht, um bestimmte alternative Proteine oder funktionelle Verbindungen mit einer hohen und gleichbleibenden Qualität herzustellen.
Gibt es Einschränkungen oder Vorsichtsmaßnahmen?
Trotz ihrer vielen Vorteile macht die Fermentation ein Produkt nicht automatisch zu einem „überlegenen“ Nahrungsergänzungsmittel.
Die Endqualität hängt immer ab von:
- Den verwendeten Rohstoffen
- Den ausgewählten Mikrobenstämmen
- Der Kontrolle der Verfahren
- Den Herstellungsbedingungen
Einige Marketingargumente verwenden den Begriff „fermentiert“ auch ohne nachweisbaren funktionellen Wert.
Wie bei allen Nahrungsergänzungsmitteln bleiben Transparenz, Rückverfolgbarkeit und wissenschaftliche Daten daher unerlässlich.
Was man sich merken sollte
Die Fermentation ist ein alter biologischer Prozess, der heute ein wichtiges Werkzeug in der Nahrungsergänzungsmittelindustrie geworden ist.
Durch die Wirkung spezifischer Mikroorganismen ermöglicht sie die Umwandlung bestimmter Rohstoffe zur Produktion von bioaktiven Verbindungen, Peptiden, Probiotika oder bestimmten leichter assimilierbaren Nährstoffen.
Ihr Interesse geht weit über das bloße Marketingargument hinaus: Die Fermentation gehört heute zu den am intensivsten untersuchten Technologien in den Bereichen Ernährung, Mikrobiota und Lebensmittelbiotechnologie.
Quellen
- Enzymatic hydrolysis and microbial fermentation: The most favorable biotechnological methods for the release of bioactive peptides
- Bioactive Peptides from Fermented Foods: Production Approaches, Sources, and Potential Health Benefits
- Bioactive Peptides in Fermented Foods: Production and Evidence for Health Effects
- Lactic Fermentation and Bioactive Peptides
- Bioactive peptides from fermented foods and their relevance in health
- Bioactive Peptides–Probiotics Interactions