Die Wissenschaft zeigt, warum die traditionelle Kimchi-Zubereitung so gut funktioniert

Eine neue Studie enthüllt, warum handgefertigte Fermentationsgefäße namens Onggi den Test der Zeit bestehen

Kimchi, ein altes Grundnahrungsmittel der koreanischen Küche, wird traditionell in handgefertigten Tongefäßen namens Onggi fermentiert. Bei der Massenproduktion verwenden Unternehmen jedoch Gläser aus Glas und anderen Materialien, um Kimchi in großen Mengen zu fermentieren. Jetzt zeigt eine neue Studie, warum einige Kimchi-Hersteller immer noch auf die traditionelle Technologie schwören: Onggi bieten großartige Umgebungen für das Wachstum von Milchsäurebakterien, den „guten“ Mikroben, die Kimchi seinen charakteristischen sauren Geschmack verleihen.

„Eine höhere Bakterienvermehrung ist ernährungsphysiologisch vorteilhaft und erzeugt den einzigartigen Geschmack fermentierter Lebensmittel“, sagt Soohwan Kim, promovierter Maschinenbauingenieur. Student mit Spezialisierung auf Strömungsmechanik und Biophysik am Georgia Institute of Technology. Für eine Studie, die letzten Monat im Journal of the Royal Society Interface veröffentlicht wurde, verglichen Kim und sein Kollege ein Onggi mit einem Glasgefäß und stellten fest, dass das Keramikgefäß im gleichen Fermentationszeitraum Kimchi mit einem höheren Anteil an Milchsäurebakterien produziert. „Es gibt einen kulturellen Glauben, dass in fermentierten Lebensmitteln verwendetes Onggi das Essen besser macht, aber es gibt keine guten wissenschaftlichen Erkenntnisse dazu“, sagt Kim. Seine Arbeit will das ändern.

Die Herstellung köstlichen Kimchis ist ein künstlerisches, wissenschaftliches und kulinarisches Unterfangen, bei dem der Fermentationsprozess eine Schlüsselrolle spielt. Da viele verschiedene Faktoren diesen Prozess beeinflussen, sind Kimchi und andere fermentierte Lebensmittel heikel, bemerkt Maria L. Marco, Lebensmittelmikrobiologin an der University of California, Davis. „Wie kann es selbst innerhalb eines bestimmten Lebensmittels, das mit denselben Zutaten und demselben Rezept hergestellt wird, zu unterschiedlichen Geschmacksrichtungen und Ergebnissen bei dieser Fermentation kommen? Das ist eine große Frage, auf die wir derzeit nicht alle Antworten haben“, sagt Marco war an der neuen Studie nicht beteiligt.

Um den Fermentationsprozess zu untersuchen, nutzten Kim und sein Doktorvater, der Fluiddynamiker David Hu von der Georgia Tech, eine Kombination aus Experimenten und mathematischer Modellierung. Sie kamen zu dem Schluss, dass die Herstellung von Kimchi in einem Onggi ein stärkeres Bakterienwachstum ermöglicht als die Herstellung in einem verschlossenen Glasgefäß. Noch wichtiger ist, dass die Forscher herausgefunden haben, was Onggi zu idealen Gefäßen für diesen Prozess macht.

„Ich hielt es für einen interessanten Ansatz, herauszufinden, wie sich die Herstellung fermentierter Lebensmittel auf unterschiedliche Weise auf die hergestellten Lebensmittel auswirken kann“, sagt Marco.

Der Unterschied zwischen den Behältern hängt mit ihrer Durchlässigkeit zusammen, also mit der Geschwindigkeit, mit der Flüssigkeiten und Gase durch sie hindurchtreten können. Um herausragendes Kimchi herzustellen, bedarf es einer Goldlöckchen-Situation, sagt Kim: Fermentationsgefäße müssen semipermeabel und nicht übermäßig durchlässig oder undurchlässig sein.

Durchlässigkeit ist wichtig, weil sie den feinen Tanz zwischen Kohlendioxid und Milchsäurebakterien beeinflusst. Diese Mikroben wandern auf natürliche Weise vom Boden zum darin wachsenden Gemüse, einschließlich Kohl und anderen Zutaten, die die Basis von Kimchi bilden. Während des salzigen Fermentationsprozesses gedeihen Milchsäure und andere Arten von Bakterien und stoßen Kohlendioxid aus, das sich im Behälter ansammelt. Die Ergebnisse der Forscher zeigen, dass sich die Milchsäurebakterien „bei einem moderaten Kohlendioxidgehalt vermehren“, sagt Kim. Aber überschüssiges Kohlendioxid muss irgendwohin entweichen; Andernfalls wächst es zu einer hohen Konzentration, die schließlich das so wichtige Bakterienwachstum behindert. Ist der Behälter dagegen zu durchlässig, entweicht das Kohlendioxid zu schnell, was das Bakterienwachstum verringert.

Nachdem Kim in seiner Heimatstadt auf der südkoreanischen Insel Jeju ein unglasiertes Onggi gekauft hatte, maßen er und Hu den Kohlendioxidgehalt, während eingelegter Kohl sowohl im Onggi als auch in einem dicht verschlossenen Glasgefäß fermentierte. Sie führten drei Versuche pro Glas durch und sterilisierten die Behälter vor jedem Versuch in einem Autoklaven. Für genaue Messungen deckten die Forscher das Onggi mit einem speziell angefertigten Deckel ab, der Sensoren für Druck, Kohlendioxid und Sauerstoff aufnehmen konnte. Anschließend versiegelten sie die verbleibenden Lücken zwischen den Sensoren und dem Deckel mit einer dünnen Kunststofffolie. Kim und Hu stellten in der Studie fest, dass das Glas etwas leckte, wenn auch weniger als das Onggi.

Pro Versuch ruhten die mit Kohl gefüllten Onggi und das Glasgefäß zwei Tage lang in einem auf 25 Grad Celsius eingestellten Ofen. „Ich habe die [Temperatur] höher als üblich eingestellt, um den Fermentationsprozess zu beschleunigen“, sagt Kim. Während Kimchi bei viel niedrigeren Temperaturen, etwa fünf Grad Celsius, fermentiert werden kann, gingen Kim und Hu davon aus, dass die einzige Änderung, die sich aus der höheren Temperatur ergibt, „die Geschwindigkeit des Prozesses“ ist.

Die Forscher nutzten außerdem Elektronenmikroskopie und Computertomographie-Scans, um die poröse Struktur des Onggi zu untersuchen und seinen „Gasdurchlässigkeitskoeffizienten“ zu berechnen, also wie leicht Gas durch ihn hindurchtreten kann. Sie fanden heraus, dass dieser Wert mehr als doppelt so hoch war wie der des Glasgefäßes. Da das Onggi Kohlendioxid schneller entweichen ließ als sein Gegenstück aus Glas, gediehen Milchsäurebakterien. Im Glasgefäß, wo Kohlendioxid nicht so schnell freigesetzt wurde, unterdrückte das Gas das Bakterienwachstum. „Die poröse Struktur des Onggi ahmt den lockeren Boden nach, in dem Milchsäurebakterien natürlich vorkommen“, schreiben die Forscher in ihrer Arbeit. Dies trägt dazu bei, dass es in den im Gefäß fermentierten Lebensmitteln nur so von Mikroben wimmelt.

Die Forscher demonstrierten die Durchlässigkeit des Onggi auch mit einem Experiment aus der koreanischen Kultur: Sie füllten das Gefäß zur Hälfte mit Salzwasser und zeigten, dass innerhalb von acht Stunden Salzablagerungen begannen, seine Außenfläche zu bedecken. „Die koreanische Kultur nennt es eine ‚Salzblume‘“, sagt Kim. Dieses Phänomen wird normalerweise beobachtet, wenn koreanische Köche Sojasauce (oder Ganjang) in Onggi fermentieren. Wenn diese salzigen Blüten auf der Außenseite eines Onggi erscheinen, bedeutet dies vermutlich, dass das jeweilige Gefäß durchlässig genug ist, um erstklassige Soßen herzustellen.

„Schon in der alten Kultur regulierten Kimchi-Hersteller den Gasgehalt, um den Fermentationsprozess zu optimieren“, sagt Kim. Obwohl große Kimchi-Produzenten Gläser aus Glas, Kunststoff oder Metall mit einem Gasregulierungssystem kombinieren, zeigt die Arbeit von Kim und Hu, dass Onggi allein das gleiche Ziel erreichen kann.

Vielleicht aufgrund dieser Fähigkeit sind die traditionellen Gefäße auch heute noch gefragt: Kunsthandwerker stellen weiterhin Onggi her, mit denen Kimchi-Enthusiasten eine hochwertige Fermentation erzielen können.

Rachel Crowell ist ein im Mittleren Westen ansässiger Autor, der sich mit Naturwissenschaften und Mathematik befasst. Folgen Sie Crowell auf Twitter @writesRCrowell. Bildnachweis: Nick Higgins

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