Wetenschap
Beter kombucha brouwen door chemie
Kombucha is een gefermenteerde thee die bekend staat om zijn gezondheidsvoordelen en pittige kick. Maar brouwers kunnen het een uitdaging vinden om het alcoholgehalte van kombucha laag te houden, omdat de bacteriën en gisten die bij het fermentatieproces worden gebruikt, van batch tot batch variëren.
Nu onderzoeken scheikundigen van de Universiteit van Shippensburg manieren om op betrouwbare wijze alcohol te minimaliseren, smaakprofielen aan te passen en het kombucha-fermentatieproces te versnellen om thuis- en commerciële producenten te helpen hun funky brouwsels te optimaliseren.
De onderzoekers presenteren hun resultaten vandaag op de voorjaarsbijeenkomst van de American Chemical Society (ACS Spring 2024).
Het brouwen van kombucha begint meestal met een glazen pot gevuld met thee, water, sucrose en een fermentatiestarter, een zogenaamde SCOBY, een afkorting van een symbiotische cultuur van bacteriën en gist. De gist breekt de sucrose af en produceert ethanol; eenvoudige suikers, glucose en fructose; en koolstofdioxide. De bacteriën zetten vervolgens het grootste deel van de ethanol en de resterende eenvoudige suikers om in azijnzuur, gluconzuur en melkzuur, wat bijdraagt aan het smaakprofiel van het brouwsel.
Maar SCOBY's leven en kunnen onvoorspelbaar zijn. Dus als de bacteriën er niet in slagen de ethanol kwijt te raken of de juiste zuren voor het smaakprofiel te ontwikkelen, heeft de kombuchabrouwer mogelijk een chemicus nodig om toekomstige batches van hetzelfde lot te behoeden.
"Brouwers zien het maken van kombucha doorgaans meer als een kunst dan als een wetenschap", zegt Jeb Kegerreis, een fysisch chemicus en een van de hoofdonderzoekers van het team. "Dus als we een consultatie doen, nemen we de brouwer ook mee door de biochemie van wat er gebeurt tijdens de gisting."
Kegerreis werkt samen met collega-analytisch chemicus en hoofdonderzoeker John Richardson, die binnen de universiteit een adviesbureau oprichtte met de naam Cultured Analysis om kombuchaproducenten te helpen en nieuwe manieren te ontdekken om het brouwproces te optimaliseren. Samen met niet-gegradueerde scheikundestudenten hebben ze interessante inzichten verworven in het gebruik van alternatieve containers en SCOBY-voedselbronnen voor het betrouwbaar brouwen van niet-alcoholische en beter smakende kombucha.
Onderzoek naar het gebruik van siliconen zakjes als alternatief voor glazen potten voor het brouwen van kombucha ontstond toen een collega-brouwer met Richardson deelde dat de siliconen sous vide zakjes die ze gebruikten de thee sneller fermenteerden en meer zuur creëerden in vergelijking met glazen potten. De brouwer begreep dat de snelle productie van zuren er waarschijnlijk voor zorgde dat de bacteriën sneller ethanol kwijtraakten, maar ze hadden de hulp van de wetenschappers nodig om erachter te komen waarom.
Het team ontdekte dat de porositeit van een siliconen zak, vergeleken met een niet-poreuze pot, de SCOBY blootstelt aan meer zuurstof, wat het brouwproces versnelt (inclusief de afbraak van ethanol en de zuurproductie) en de productietijd verkort van ongeveer twee weken naar een week. Maar ze waren verrast toen ze inconsistente niveaus van opgeloste zuurstof in de siliconen zakken zagen vergeleken met de glazen potten.
"Volgend semester gaan we onderzoeken wat er nog meer aan bijdraagt dat de siliconen zak een beter brouwvat wordt", zegt Emily Swartz, een van de scheikundestudenten van het team.
Volgens de expertise van Richardson op het gebied van kombucha-proeven is thee die in een siliconenzakje wordt gezet net zo lekker als thee die in een glazen pot wordt gezet.
Over smaak gesproken, de onderzoekers merkten dat ze meer gluconzuur binnen kregen bij het zetten van siliconenzakken dan bij het zetten in potten. "We denken dat dit zuur populairder zal worden bij brouwers", zegt Kegerreis. "Gluconzuur zorgt voor zuurgraad zonder de zure azijnsmaak die je krijgt van azijnzuur, en dat zal wellicht meer smaakpapillen aanspreken."
Omdat gluconzuur een product is van bacteriën die glucose fermenteren, onderzochten de onderzoekers hoe het starten met glucose of fructose in plaats van sucrose het fermentatieproces en de smaak van kombucha verandert. "Tijdens het fermentatieproces breekt gist in de SCOBY sucrose af in glucose en fructose", zegt scheikundestudent Abbi Czarnecki. "Door alleen glucose of alleen fructose te gebruiken, hebben we gekeken hoe het weglaten van die eerste stap het hele brouwproces beïnvloedt."
Het team ontdekte dat het gebruik van glucose als SCOBY-voedselbron een kombucha creëerde met meer gluconzuur en minimale ethanol. Bij fructose maten de onderzoekers meer azijnzuur en meer ethanol. "Als het minimaliseren van de ethanolproductie de maatstaf is voor ons succes", zegt Ian Loscher, scheikundestudent en een van de posterpresentatoren van het team, "faald fructose op die afdeling. Van alle drie de suikers produceerde het de meeste ethanol." P>
Richardson zegt dat de fructosebrouwsels zoeter smaakten. "Ik geef de voorkeur aan een minder zoete kombucha, maar die is niet per se slecht", geeft hij toe.
Wat belangrijk is voor het team is het delen van wat ze hebben ontdekt over verschillende suikers en fermentatievaten, omdat die informatie brouwers kan helpen een kombucha te creëren die alle smaaktonen en kenmerken bevat die ze willen nastreven.
"Het brouwen van kombucha kan nog steeds een heel creatief proces zijn", zegt Richardson. "Maar als er iets misgaat tijdens de fermentatie, kan de wetenschap helpen dit goed te maken."