Kohlensäure in Fermentationsgetränken

Entstehung der Kohlensäure

In fermentierten Getränken entsteht Kohlensäure (H₂CO₃) hauptsächlich durch die Aktivität von Mikroorganismen, die Zucker in Kohlendioxid (CO₂) und andere Nebenprodukte umwandeln. Hier sind die wichtigsten Prozesse, die zur Entstehung von Kohlensäure führen:

1. Alkoholische Gärung durch Hefen: Hefen, insbesondere Saccharomyces cerevisiae, sind für die alkoholische Gärung verantwortlich. Sie wandeln Zucker, wie Glukose, in Ethanol (Alkohol) und Kohlendioxid um:
   C_6​H₁₂​O_6​→2C₂​H₅​OH+2CO_2​
   ​Das produzierte CO₂ bleibt teilweise in der Flüssigkeit gelöst und bildet Kohlensäure, wenn es mit Wasser reagiert:
   CO₂​+H₂​O↔H₂​CO_3​
2. Milchsäuregärung: Milchsäurebakterien wie Lactobacillus wandeln Zucker in Milchsäure und CO₂ um. Ein Beispiel für eine heterofermentative Milchsäuregärung lautet:
   C₆​H₁₂​O_6​→C₃​H_6​O_3​+CO₂​+H_2​
   Auch hier reagiert das produzierte CO₂ mit Wasser zu Kohlensäure.
3. Essigsäuregärung: Essigsäurebakterien wie Acetobacter wandeln Ethanol in Essigsäure und CO₂ um:
   C₂​H₅​OH+O₂​→CH₃​COOH+H₂​O+CO_2​
   Das freigesetzte CO₂ kann ebenfalls in der Flüssigkeit gelöst werden und zur Bildung von Kohlensäure führen.

Druckänderung im Fermenter durch Zersetzung der Kohlensäure

Wenn Kohlensäure (H₂CO₃) zersetzt wird, wird der Druck im Fermentationsbehälter gemindert. Dabei zerfällt die Kohlensäure in Wasser (H₂O) und Kohlendioxid (CO₂). Kohlendioxid trägt zum Druck im Behälter bei, wenn es in der Flüssigkeit gelöst ist. Wenn CO₂ entweicht und nicht mehr in der Flüssigkeit gelöst ist, nimmt der Gesamtdruck im Behälter ab. Dies liegt daran, dass der Partialdruck des CO₂ im Gasraum des Behälters sinkt, was den Gesamtdruck reduziert.

Zersetzung der Kohlensäure

Die Kohlensäure in fermentierten Getränken kann durch verschiedene Prozesse zersetzt werden, was zu einem Druckabfall im Behälter führt:

1. Chemische Instabilität: Kohlensäure ist instabil und neigt dazu, sich in Wasser und Kohlendioxid zu zersetzen:
   H_2​CO₃​↔H₂​O+CO_2​
   Diese Zersetzung kann durch verschiedene Faktoren wie Temperatur, Druck und den pH-Wert des Getränks beeinflusst werden.
2. Temperaturänderungen: Eine Erhöhung der Temperatur kann dazu führen, dass mehr CO₂ aus der Lösung entweicht, was die Zersetzung der Kohlensäure beschleunigt. Höhere Temperaturen erhöhen die kinetische Energie der Moleküle und fördern das Entweichen von CO₂-Gas.
3. Druckänderungen: Wenn der Druck im Behälter verringert wird, zum Beispiel beim Öffnen einer Flasche oder eines Fasses, verringert sich die Löslichkeit von CO₂ im Getränk. Dies führt dazu, dass CO₂ aus der Lösung entweicht und die Kohlensäure sich zersetzt.
4. Agitation (Bewegung): Schütteln oder Rühren des Getränks kann das Entweichen von CO₂ fördern. Wenn CO₂ entweicht, zerfällt Kohlensäure, um das Gleichgewicht wiederherzustellen, wodurch mehr CO₂ freigesetzt wird.

Nutzen der Kohlensäure in Fermentationsgetränken

Die Kohlensäure in fermentierten Getränken hat mehrere Vorteile:

1. Geschmack und Textur: Kohlensäure verleiht dem Getränk eine sprudelnde und erfrischende Textur, die von vielen Konsumenten geschätzt wird. Sie verbessert den Geschmack und das Mundgefühl des Getränks.
2. Natürliche Konservierung: Kohlensäure wirkt als natürliches Konservierungsmittel, indem sie das Wachstum unerwünschter Mikroorganismen hemmt. Der erhöhte CO₂-Gehalt und der leicht saure pH-Wert, der durch die Kohlensäure entsteht, tragen zur Haltbarkeit des Getränks bei.
3. Erhalt von Nährstoffen: Kohlensäure hilft, Vitamine, Enzyme, Spurenelemente und Mineralien im Getränk zu konservieren. Der saure pH-Wert kann den Abbau dieser wichtigen Nährstoffe verlangsamen und ihre Bioverfügbarkeit erhöhen.

Auswirkungen der Kohlensäure auf die Bestandteile des Fermentationsgetränks

Kohlensäure hat verschiedene Auswirkungen auf die Bestandteile fermentierter Getränke:

1. Vitamine: Kohlensäure kann helfen, den Vitamin-C-Gehalt in Getränken wie Kombucha zu erhalten, indem sie Oxidation verhindert. Die saure Umgebung schützt empfindliche Vitamine vor dem Abbau.
2. Enzyme: Enzyme, die während der Fermentation produziert werden, bleiben in Gegenwart von Kohlensäure länger aktiv. Dies unterstützt die fortlaufende Umwandlung von Nährstoffen und verbessert die gesundheitlichen Vorteile des Getränks.
3. Spurenelemente und Mineralien: Die Präsenz von Kohlensäure kann die Löslichkeit und Stabilität von Mineralien und Spurenelementen im Getränk erhöhen, wodurch diese besser aufgenommen werden können.

Fazit

Die Kohlensäure in fermentierten Getränken entsteht hauptsächlich durch die Aktivität von Mikroorganismen, die Zucker in CO₂ und andere Nebenprodukte umwandeln. Sie verleiht dem Getränk nicht nur eine sprudelnde Textur und erfrischenden Geschmack, sondern dient auch als natürliches Konservierungsmittel und schützt wichtige Nährstoffe. Die Zersetzung der Kohlensäure kann durch verschiedene Faktoren wie Temperatur, Druck und Agitation beeinflusst werden und führt zu einem Druckabfall im Behälter. Insgesamt trägt die natürliche Kohlensäure wesentlich zur Qualität und Haltbarkeit fermentierter Getränke bei.