Zucker ist einer der wichtigsten Rohstoffe bei der Kombucha-Gärung, doch die Frage nach einem einzigen “richtigen” Zuckergehalt kann irreführend sein.
Kombucha-Mikroorganismen benötigen vergärbare Kohlenhydrate, um zu wachsen und die Reaktionen durchzuführen, bei denen die für das Getränk charakteristischen Säuren, Aromastoffe sowie geringe Mengen an Alkohol und Kohlendioxid entstehen. Gleichzeitig hat die Menge des zu Beginn hinzugefügten Zuckers einen direkten Einfluss auf die Gärungsgeschwindigkeit, den Säuregehalt, die Restsüße und die Zusammensetzung des fertigen Getränks.
Bei der kommerziellen Produktion geht es daher nicht darum, so viel Zucker wie möglich hinzuzufügen oder einfach ein Rezept für kleine Chargen zu kopieren. Die anfängliche Zuckerkonzentration muss auf die Kultur, die Teebasis, die Fermentationsbedingungen, die angestrebte Fermentationszeit und das gewünschte Endprodukt abgestimmt sein.
Als allgemeine Richtlinie gilt, dass in veröffentlichten Kombucha-Studien üblicherweise Saccharosekonzentrationen im Bereich von etwa 5–10% w/v verwendet werden, was etwa 50–100 g/l entspricht. Andere Rezepturen liegen je nach Fermentationsstrategie und Produktspezifikation außerhalb dieses Bereichs. Auch ein Wert von etwa 10% w/v wird in der traditionellen und experimentellen Kombucha-Herstellung häufig verwendet.
Für eine kommerzielle Kombucha-Brauerei sollte dieser Bereich jedoch eher als Ausgangspunkt denn als allgemeingültiges Rezept betrachtet werden.
Warum braucht Kombucha Zucker?
Zucker ist die wichtigste vergärbare Kohlenstoffquelle in traditionellem Kombucha.
Die Fermentationskultur enthält Hefen und Essigsäurebakterien, die mit den Zuckern im gesüßten Tee interagieren. Saccharose wird in der Regel von Hefen zu Glukose und Fruktose hydrolysiert. Die Hefen können diese Zucker dann verstoffwechseln und dabei Ethanol und Kohlendioxid produzieren, während Essigsäurebakterien die bei der Gärung entstehenden Verbindungen nutzen, um organische Säuren wie Essigsäure und Glukonsäure zu bilden.
Das bedeutet, dass Zucker nicht einfach hinzugefügt wird, damit Kombucha süß schmeckt.
Ein Teil des ursprünglichen Zuckers wird zu Gärungsprodukten.
Im Verlauf der Gärung kann das Getränk an Süße verlieren und gleichzeitig mehr Säure, ein gärungstypisches Aroma sowie andere für Kombucha typische Eigenschaften entwickeln.
Die anfängliche Zuckerkonzentration beeinflusst daher die der Mikrobenkultur zur Verfügung stehende Rohstoffmenge und damit auch die Richtung und das Ausmaß der Gärung.
Wie viel Zucker wird üblicherweise verwendet?
Ein sinnvoller kommerzieller Ausgangsbereich liegt bei etwa 50–100 g Saccharose pro Liter gesüßtem Tee, was 5–10% (Gew./Vol.) entspricht.
Innerhalb dieses Bereichs kann die genaue Zusammensetzung erheblich variieren.
Manche Hersteller stellen möglicherweise ein Kombucha mit relativ geringerem Zuckergehalt her, um die Restsüße zu begrenzen oder die Menge an fermentierbarem Substrat zu reduzieren, die in die nachfolgende Verarbeitung gelangt. Andere wiederum beginnen möglicherweise mit einer höheren Zuckerkonzentration, wenn eine längere Gärung oder ein anderes Produktprofil angestrebt wird.
Untersuchungen zum Vergleich verschiedener Saccharosekonzentrationen haben gezeigt, dass die Zuckerkonzentration die Gärungsgeschwindigkeit und die Bildung organischer Säuren beeinflussen kann. Gleichzeitig kann die Gärtemperatur einen noch größeren Einfluss auf das sensorische Profil des Endgetränks haben.
Aus diesem Grund sollte ein Zuckerziel niemals losgelöst von Temperatur, Kulturaktivität und Gärzeit betrachtet werden.
50 g/l gegenüber 100 g/l: Was ändert sich?
Aus fermentationstechnischer Sicht ist der Unterschied zwischen 50 g/l und 100 g/l erheblich.
Mit etwa 50 g/l verfügt die Kultur über eine mäßige Versorgung mit fermentierbarem Zucker. Bei etwa 100 g/l ist die anfängliche Substratmenge etwa doppelt so hoch.
Das bedeutet jedoch nicht, dass die zweite Charge einfach “doppelt so stark” gärt.”
Der mikrobielle Stoffwechsel steigt nicht linear mit der Zuckerkonzentration an. Bei höheren Konzentrationen kann das osmotische Milieu für manche Mikroorganismen ungünstiger werden, und die tatsächliche Geschwindigkeit des Zuckerverbrauchs hängt von der mikrobiellen Gemeinschaft und den Gärungsbedingungen ab. Es wurde berichtet, dass hohe Zuckerkonzentrationen unter bestimmten Bedingungen bei der Kombucha-Gärung das mikrobielle Wachstum hemmen.
Aus diesem Grund ist eine Erhöhung des Zuckergehalts kein einfacher Weg, um die Produktion zu beschleunigen.
Der Hersteller muss beurteilen, wie sich das gesamte Gärungsprofil entwickelt.
Was passiert, wenn zu wenig Zucker vorhanden ist?
Ein Mangel an vergärbarem Zucker kann die mikrobielle Aktivität einschränken.
Wenn der Kultur nicht genügend Substrat zur Verfügung steht, kann die Gärung nachlassen oder früher als beabsichtigt enden. Das Getränk behält dann möglicherweise einen relativ milden Gärcharakter und entwickelt möglicherweise nicht die gewünschte Ausgewogenheit zwischen Süße und Säure.
Bei Produkten, die auf natürlicher Kohlensäure basieren, kann ein unzureichender Gehalt an verbleibendem vergärbarem Zucker ebenfalls die CO₂-Bildung während Nachgärung.
Allerdings ist “mehr Zucker” nicht automatisch die Lösung.
Wenn das fertige Kombucha einen relativ geringen Restzuckergehalt aufweisen soll, führt die Zugabe von zu viel Zucker während Erstgärung Das führt einfach zu einer höheren Substratbelastung, die später geregelt werden muss.
Der richtige Richtwert ist die Menge an vergärbarem Zucker, die für die beabsichtigte Gärung erforderlich ist – nicht die maximale Menge, die die Kultur verwerten kann.
Was passiert, wenn man zu viel Zucker zu sich nimmt?
Ein zu hoher Anfangszuckerwert führt zu einer Reihe anderer Probleme.
Erstens kann eine hohe Substratkonzentration die Lebensbedingungen der Mikroorganismen verändern.
Zweitens: Wenn der zusätzliche Zucker bei der Gärung nicht verbraucht wird, kann das fertige Getränk süßer sein als beabsichtigt.
Drittens bietet ein höherer Gehalt an vergärbarem Zucker ein größeres Potenzial für eine anhaltende mikrobielle Aktivität nach Abschluss der Hauptgärung.
Dies ist besonders wichtig bei Produkten, die einer Nachgärung unterzogen oder in biologisch aktivem Zustand abgefüllt werden.
Restzucker kann weiterhin als Substrat für Hefe dienen, was bedeutet, dass die Gärung auch in späteren Phasen noch andauern kann. Dies kann sich auf die Kohlensäurebildung, den Säuregehalt und die Alkoholbildung auswirken.
Bei kommerziell hergestelltem Kombucha muss daher der Zucker im Zusammenhang mit dem gesamten Produktionszeitraum betrachtet werden und nicht nur im Hinblick auf die Gärtank für die Erstgärung.
Zucker “verschwindet” während der Gärung nicht einfach so
Eine der hilfreichsten Methoden, um die Kombucha-Gärung zu verstehen, besteht darin, sich vorzustellen, dass der Zucker umgewandelt und nicht einfach entfernt wird.
Saccharose kann zunächst zu Glukose und Fruktose hydrolysiert werden. Diese Zucker werden anschließend in der gemischten Mikrobenkultur in verschiedene Stoffwechselwege eingebunden.
Hefen können aus vergärbaren Zuckern Ethanol und Kohlendioxid produzieren. Essigsäurebakterien können anschließend Ethanol und andere Substrate zu organischen Säuren oxidieren. Glukose kann zudem zur Bildung von Glukonsäure und zellulosebezogenen Produkten beitragen.
Infolgedessen gehen Veränderungen der Zuckerkonzentration mit Veränderungen in folgenden Bereichen einher:
- Ethanol;
- organische Säuren;
- pH;
- Kohlendioxid;
- Aromaverbindungen;
- Restsüße.
Aus diesem Grund kann die anfängliche Zuckerkonzentration weit mehr beeinflussen als nur die Süße.
Zuckergehalt, Säuregehalt und Gärzeit
Die Zuckerkonzentration und die Gärzeit hängen eng miteinander zusammen.
Wird die anfängliche Zuckerzugabe erhöht, während alle anderen Bedingungen unverändert bleiben, steht der Kultur mehr vergärbares Substrat zur Verfügung. Je nach Mikroorganismen und Betriebsbedingungen kann dies die Geschwindigkeit beeinflussen, mit der sich Säuren und andere Fermentationsprodukte ansammeln.
Die Gärzeit lässt sich jedoch nicht allein anhand der Zuckerkonzentration vorhersagen.
Temperatur, Zustand der Starterkultur, Zusammensetzung des Tees, Sauerstoffverfügbarkeit und mikrobielle Gemeinschaft beeinflussen die Fermentationskinetik.
Untersuchungen zu verschiedenen Kombucha-Rezepturen haben gezeigt, dass Veränderungen der Saccharosekonzentration das Fermentationsverhalten beeinflussen können, während die Temperatur einen starken Einfluss auf die Säurebildung und die sensorischen Eigenschaften hat.
Für die kommerzielle Produktion bedeutet dies, dass eine Formulierung unter den tatsächlichen, in der Anlage geltenden Fermentationsbedingungen validiert werden sollte.
Zucker und die endgültige Süße von Kombucha
Die anfängliche Zuckerkonzentration und die endgültige Süße sind nicht dasselbe.
Ein Kombucha kann mit einer relativ hohen Zuckerkonzentration beginnen und nach der Gärung einen deutlich geringeren Saccharosegehalt aufweisen. Umgekehrt kann auch bei einer geringeren Anfangszuckerkonzentration ein Getränk mit spürbarer Rest süßigkeit entstehen, wenn man die Gärung früher beendet.
Das Endprodukt hängt daher von beidem ab:
- Wie viel Zucker wird hinzugefügt?
- Wie viel Zucker darf bei der Gärung verbraucht werden?
Diese Unterscheidung ist besonders wichtig, wenn Sie dieselbe Kombucha-Grundlage für die Zubereitung mehrerer Geschmacksrichtungen verwenden.
So kann beispielsweise Fruchtsaft nach der Hauptgärung zusätzliche Glukose, Fruktose und andere Zuckerarten beisteuern. Ein aromatisiertes Produkt kann daher ein ganz anderes Profil an vergärbaren Zuckern aufweisen als die ursprüngliche Teegärung.
Die Aromatisierung sollte daher in die Gesamtstrategie zum Zuckereinsatz einbezogen werden.
Warum Saccharose häufig verwendet wird
Saccharose ist nach wie vor die häufigste Zuckerquelle bei der herkömmlichen Kombucha-Herstellung.
Ein Grund dafür ist, dass es leicht verfügbar und kostengünstig ist. Ein weiterer Grund ist, dass die Mikrobenkultur es effizient in einfachere Zucker umwandeln kann, die in die Fermentationswege gelangen.
Es gibt alternative Kohlenhydratquellen, darunter Glukose und Fruktose, und in der Forschung wurde bereits eine Vielzahl von Substraten untersucht. Eine Änderung der Kohlenhydratquelle kann jedoch das Fermentationsverhalten und das daraus resultierende chemische und sensorische Profil beeinflussen.
Aus diesem Grund sollte der Wechsel von Saccharose zu einem anderen Süßungsmittel als Rezepturänderung betrachtet werden und nicht als einfache Eins-zu-Eins-Ersetzung.
Ein kommerzieller Hersteller sollte das neue Substrat anhand praktischer Fermentationsversuche bewerten, bevor er es in der Produktion einsetzt.
Sollte man den Zucker nach Gewicht oder nach Brix messen?
In der industriellen Produktion sollte Zucker nach Gewicht dosiert werden, wenn eine präzise Dosierung erforderlich ist.
Eine einfache Konzentration wie beispielsweise 60 g/l lässt sich problemlos reproduzieren, da die Zuckermenge in direktem Zusammenhang mit dem Volumen oder der Masse der Produktionscharge steht.
Brix-Messungen sind auch während der Produktion nützlich, da sie einen praktischen Anhaltspunkt für den Gehalt an gelösten Feststoffen liefern. Allerdings entspricht der Messwert eines Refraktometers nicht einer direkten Messung der Saccharosekonzentration, sobald das Getränk Säuren, Ethanol, Teeverbindungen und andere gelöste Stoffe enthält.
Mit anderen Worten: Der Brix-Wert eignet sich zur Beobachtung von Trends, sollte jedoch im Kontext der gesamten Kombucha-Matrix interpretiert werden.
Eine kommerzielle Brauerei kann daher die ursprünglichen Rezepturdaten zusammen mit Messungen während des Brauprozesses und Laboranalysen heranziehen, um zu verstehen, wie sich das Zuckerprofil während der Gärung verändert.
Wie die Starterflüssigkeit die Zuckerberechnung beeinflusst
Die Starterflüssigkeit ist ein weiterer Grund, warum sich die kommerziellen Zuckerangaben nicht ausschließlich am Rezept für frischen süßen Tee orientieren können.
Starterflüssigkeit ist selbst ein fermentiertes Getränk und kann noch Restzucker enthalten.
Wenn er einer neuen Charge hinzugefügt wird, bringt er nicht nur Mikroorganismen und Säuregehalt mit, sondern auch alle vergärbaren Kohlenhydrate, die noch im Starter vorhanden sind.
Das Gleiche gilt für Fruchtsäfte, Konzentrate, Sirupe oder andere Zutaten, die erst später im Produktionsprozess hinzugefügt werden.
Ein Produktionsleiter sollte daher die Gesamtmenge an vergärbarem Zucker berücksichtigen, die in das System gelangt, und nicht nur den Zucker, der in den Teezubereitungstank eingewogen wird.
Dies ist besonders wichtig, wenn man verschiedene Produktionsrezepte miteinander vergleicht.
Eine Rezeptur, bei der 10%-Zucker im Basistee verwendet wird, ist nicht unbedingt mit einer anderen Rezeptur gleichzusetzen, bei der zwar weniger Basiszucker verwendet wird, aber vor der Nachgärung eine zuckerreiche Fruchtkomponente hinzugefügt wird.
Zucker und natürliche Kohlensäure
Zucker spielt eine noch größere Rolle, wenn Kombucha auf natürliche Weise mit Kohlensäure versetzt wird.
Die natürliche Kohlensäurebildung hängt von einer anhaltenden mikrobiellen Aktivität in einer relativ geschlossenen Umgebung ab. Hefen verstoffwechseln die vorhandenen vergärbaren Zucker und produzieren CO₂, von dem ein Teil im Getränk gelöst verbleibt.
Die Menge an vergärbarem Zucker, die zu diesem Zeitpunkt noch vorhanden ist, beeinflusst daher das Potenzial für eine zusätzliche Karbonisierung.
Allerdings gibt es dabei einen wichtigen Kompromiss. Mehr vergärbarer Zucker kann zwar zu einer höheren CO₂-Produktion führen, aber auch die weitere Ethanolbildung sowie anhaltende Veränderungen des Säuregehalts und des Geschmacks begünstigen.
Das ist ein Grund, warum die natürliche Karbonisierung eine genauere Zuckerregulierung erfordert, als einfach “etwas mehr Zucker” hinzuzufügen, um mehr Bläschen zu erhalten.
Kommerzielle Hersteller müssen den Restzuckergehalt, die Hefeaktivität, die Temperatur, den Druck und die Karbonatisierungszeit gemeinsam berücksichtigen.
Zucker- und Alkoholbildung
Auch der Umgang mit Zucker steht in engem Zusammenhang mit Alkohol.
Hefe wandelt im Rahmen des alkoholischen Stoffwechsels vergärbare Zucker in Ethanol und Kohlendioxid um. Essigsäurebakterien können das Ethanol anschließend unter geeigneten Bedingungen zu organischen Säuren oxidieren.
Die tatsächliche Alkoholbildung bei Kombucha hängt daher von mehr als nur der anfänglichen Zuckerkonzentration ab.
Es wird beeinflusst durch:
- Zuckerkonzentration;
- Hefeaktivität;
- Gärtemperatur;
- Sauerstoffverfügbarkeit;
- Gärungsdauer;
- mikrobielle Zusammensetzung;
- Nachgärung;
- Bedingungen nach der Verpackung.
Für gewerbliche Hersteller bedeutet dies, dass die Reduzierung des Zuckergehalts in der Rezeptur nur eine von mehreren Möglichkeiten ist, die Alkoholbildung zu beeinflussen. Die Prozesssteuerung ist ebenso wichtig.
Eine bessere Methode zur Bestimmung des Blutzuckerspiegels
Anstatt nach einem einheitlichen Zuckerwert zu fragen, kann ein kommerzieller Hersteller vom gewünschten Produkt ausgehend rückwärts rechnen.
Beginnen Sie mit dem gewünschten Getränkeprofil.
- Wie viel Restsüße sollte noch vorhanden sein?
- Wie sauer sollte das Produkt werden?
- Wie lange sollte die Hauptgärung dauern?
- Wird das Produkt einer Nachgärung unterzogen?
- Werden später noch Obst oder Saft hinzugefügt?
- Wird das Produkt auf natürliche Weise oder künstlich mit Kohlensäure versetzt?
- Welche Alkoholvorgaben muss das Endprodukt erfüllen?
Sobald diese Anforderungen festgelegt sind, kann die anfängliche Zuckerkonzentration im Rahmen einer Pilotfermentation ermittelt und anschließend im Produktionsmaßstab validiert werden.
Dieser Ansatz ist zuverlässiger, als einfach nur einen Zuckeranteil aus einem allgemeinen Kombucha-Rezept auszuwählen.
Tiantai konzipiert kommerzielle Kombucha-Anlagen, die auf dem Zusammenspiel zwischen Rohstoffaufbereitung und Gärung basieren, anstatt die Zugabe von Zucker als isolierten Vorgang zu betrachten. Je nach Produktionskapazität und Prozessanforderungen kann das System die Teezubereitung, das Einrühren von Zucker, die Gärung, die Temperaturregelung, den Materialtransport, die CIP-Reinigung, die Filtration, die Karbonisierung und die Abfüllung in eine aufeinander abgestimmte Produktionslinie integrieren.
Schlussfolgerung
Kombucha benötigt Zucker, da die Fermentationskultur eine vergärbare Kohlenstoffquelle benötigt. Bei der kommerziellen Kombucha-Herstellung geht es jedoch nicht darum, die höchstmögliche oder niedrigstmögliche Zuckerkonzentration zu finden.
Für die Kombucha-Gärung wird üblicherweise ein Ausgangswert von etwa 50–100 g/l Saccharose angegeben, doch der geeignete Zielwert hängt von der Kultur, der Teegrundlage, der Temperatur, der Gärzeit, der gewünschten Restsüße, der Kohlensäurezufuhrmethode und den Spezifikationen des Endprodukts ab.
Zu wenig Zucker kann die Gärung hemmen. Zu viel Zucker kann die Restsüße erhöhen, das Gärungsverhalten verändern und zusätzliche Herausforderungen bei der Nachgärung und der Abfüllung mit sich bringen.
Für einen kommerziellen Produzenten lautet die sinnvollere Frage daher nicht einfach:
“Wie viel Zucker braucht Kombucha?”
Es lautet:
“Welche Anfangszuckerkonzentration liefert unserer Kultur die richtige Menge an Substrat, um unter unseren tatsächlichen Produktionsbedingungen das gewünschte Endprodukt zu erzielen?”
Sobald dieses Ziel festgelegt ist, lautet die Formel fGärtanks, Mischsystem, Temperaturregelung, Überwachung und nachgelagerte Verarbeitung können alle auf dasselbe Produktionsziel ausgerichtet werden.