Nauka fermentacji

Co się dzieje w słoiku? Fermentacja mlekowa wyjaśniona bez straszenia

Fermentacja mlekowa w słoiku: jak bakterie kwasu mlekowego zakwaszają kiszonki, które gatunki wykryto w kapuście i skąd granica pH 4,6.

Bąbelki fermentacji w słoiku pod światło

Kiedy pierwszy raz zostawiłam warzywa w słonej wodzie na blacie na tydzień, byłam pewna, że łamię wszystkie zasady, jakie wpoiła mi mama („nie zostawiaj jedzenia na wierzchu!”). A jednak zamiast się zepsuć, zrobiły się kwaśne, chrupiące i, jak się później okazało, całkiem zdrowe. Trochę mi zajęło, zanim zrozumiałam, dlaczego to działa, a kiedy już zrozumiałam, przestałam bać się słoika. O to właśnie chodzi w tym tekście.

Bohaterki: bakterie kwasu mlekowego

Na kapuście, ogórku czy marchwi mieszkają miliony mikroorganizmów. Wśród nich są bakterie kwasu mlekowego, po angielsku LAB (lactic acid bacteria), czyli rodzina, do której należą między innymi Leuconostoc i Lactobacillus. Do kiszenia pasują tak dobrze przez dwie cechy: radzą sobie bez tlenu i znoszą sól lepiej niż konkurencja.

Kiszenie polega na tym, żeby z tych dwóch cech zrobić przewagę. Nie zabijasz niczego od razu, tylko ustawiasz start wyścigu tak, żeby faworytki miały fory.

Krok pierwszy: sól robi selekcję

Kiedy dodajesz 2% soli, kilka rzeczy dzieje się jednocześnie. Sól wyciąga wodę z warzyw (dlatego kapusta po ugnieceniu pływa we własnym soku) i tworzy solankę. Takie słone środowisko bez tlenu jest nieprzyjemne dla bakterii gnilnych i pleśni, a dla LAB całkiem znośne. Szala zaczyna się przechylać.

Krok drugi: znika tlen, zaczyna się uczta

Gdy zanurzysz warzywa i odetniesz powietrze, tlen w słoiku szybko się kończy. Bakterie tlenowe milkną, a LAB biorą się do pracy: zjadają cukry obecne w warzywach i wydzielają dwie rzeczy, które definiują kiszonkę. Pierwsza to kwas mlekowy, odpowiedzialny za kwaśny smak i konserwację, druga to dwutlenek węgla, czyli bąbelki, które widzisz, oraz syk, który słyszysz przy otwieraniu.

Bąbelki w pierwszych dniach zawsze mnie cieszą, bo to najbardziej namacalny dowód, że mikroby pracują.

Krok trzeci: kwas zamyka drzwi

Tu dzieje się rzecz najważniejsza dla bezpieczeństwa, więc opisuję ją precyzyjnie, bo w internecie krąży sporo półprawd.

W miarę jak przybywa kwasu mlekowego, pH w słoiku spada. Startuje od obojętnego, około 6,5, a po kilku dniach dobrze poprowadzona kiszonka schodzi do przedziału pH 3,5–4,0. I teraz konkret, który warto zapamiętać: bakteria odpowiedzialna za jad kiełbasiany, Clostridium botulinum, nie namnaża się i nie produkuje toksyny przy pH 4,6 lub niższym. Ten próg 4,6 nie jest liczbą z sufitu, tylko granicą, na której amerykańska FDA opiera podział żywności na „kwaśną” i „niskokwasową”.

Właśnie dlatego prawidłowo poprowadzona kiszonka jest bezpieczna mimo braku lodówki: schodzi znacznie poniżej tego progu. Mnie kiedyś uspokoiła ciekawostka, że fermentowane warzywa zostały w USA wyłączone spod rygorystycznych przepisów o żywności zakwaszanej, ponieważ w praktyce nie odnotowano z ich powodu zatruć jadem kiełbasianym.

Dlatego kwaśny zapach to dobra wiadomość. Kwas znaczy, że LAB wygrały wyścig i zakwasiły słoik do poziomu, w którym nic groźnego nie przetrwa. Zapach gnilny znaczy coś odwrotnego: że coś poszło nie tak, zanim kwas zdążył zadziałać. Pierwsze do sprawdzenia są dwie rzeczy, które broszura UCCE o kapuście wymienia wśród przyczyn psucia: za mało soli i warzywa wystające ponad zalewę.

Sztafeta, nie jeden bieg

Fermentacja nie idzie równo od początku do końca. Bardziej przypomina sztafetę różnych mikrobów, które przekazują sobie pałeczkę. Dni podaję orientacyjnie, bo przesuwają się razem z temperaturą:

  • Przez pierwsze 3 dni rządzi głównie Leuconostoc. Produkuje najwięcej dwutlenku węgla (stąd najwięcej bąbelków) oraz pierwsze kwasy i aromaty.
  • Między 4. a 10. dniem pałeczkę przejmują bardziej kwasoodporne Lactobacillus. Wytwarzają więcej kwasu i pogłębiają smak, a bąbelki cichną.
  • Później kwas osiąga poziom, przy którym proces sam zwalnia. Smak się stabilizuje, a lodówka niemal wszystko zatrzymuje.

To dlatego ta sama kiszonka próbowana piątego i piętnastego dnia smakuje inaczej. Dosłownie zmienia się obsada przy sterach.

Kogo naprawdę znaleziono w kapuście

Przez dziesięciolecia podręczniki wymieniały cztery główne gatunki bakterii w kiszonej kapuście. Były to Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus plantarum, Pediococcus pentosaceus i Lactobacillus brevis. Badacze z USDA i Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej sprawdzili to w 2007 roku metodą odcisków DNA.

Zespół Plengvidhya, Breidt, Lu i Fleming przebadał 686 szczepów z czterech fermentacji w zakładach produkcyjnych. Obsada okazała się bogatsza, niż wcześniej zakładano.

Co znalezionoWynik
gatunki spoza klasycznej czwórkiLeuconostoc citreum, L. argentinum, L. fallax, Lactobacillus paraplantarum, L. coryniformis, bakterie z rodzaju Weissella
Pediococcus pentosaceustylko 2 szczepy na 686
Lactobacillus brevis15 szczepów na 686

Przy słoiku na parapecie ważne są dwa zastrzeżenia. Badanie dotyczyło dużych fermentacji przemysłowych w USA, a nie domowej kapusty. Część nazw też od tamtej pory się zmieniła: w 2020 roku rodzaj Lactobacillus podzielono i L. plantarum nazywa się dziś Lactiplantibacillus plantarum, a L. brevis to Levilactobacillus brevis. W starszych tekstach spotkasz więc stare nazwy tych samych bakterii.

Liczby, które opisują bezpieczną kiszonkę

Kilka liczb wraca w każdej rzetelnej instrukcji. Zebrałam je razem ze źródłem, żeby dało się sprawdzić każdą z nich.

LiczbaCo oznaczaSkąd pochodzi
pH 4,6granica żywności kwaśnej w przepisach FDA; poniżej niej C. botulinum nie wytwarza toksyny21 CFR 114.3
pH ok. 4,2 i kwasowość 0,6–0,8%optymalnie dojrzałe kimchiCheigh i Park, 1994
2,25–2,5% soliproporcja soli do masy kapustyUCCE, University of California, 2020
21–24°Czalecana temperatura fermentacji kapusty i ogórkówNCHFP
poniżej ok. 15°Ckapusta może się nie ukisićNCHFP

Żadna z tych liczb nie działa osobno. Sól wybiera bakterie, temperatura decyduje, jak szybko zakwaszą słoik, a pH mówi, czy już to zrobiły.

Dlaczego pierwsze dni powinny być ciepłe

Przez pierwsze dni kiszonka jest najbardziej bezbronna, bo kwasu wciąż jest mało. Dlatego broszura doradców Uniwersytetu Kalifornijskiego z 2020 roku radzi trzymać kapustę na starcie w 21–24°C. Dopiero gdy produkcja kwasu ruszy, naczynie można przenieść w chłodniejsze miejsce na wolniejszą fermentację.

Ta sama broszura opisuje też, co robi mróz. Poniżej zera fermentacja staje, ale rusza znowu, kiedy temperatura wraca do odpowiedniego przedziału. Zimno nie zabija więc bakterii kwasu mlekowego w kapuście, tylko je usypia, i na tym polega działanie lodówki.

Skąd wiemy, że kiszonki są zdrowe

Tu muszę być uczciwa, bo temat obrósł mitami z obu stron. Jedni mówią, że kiszonki leczą wszystko, drudzy, że to tylko słona woda. Prawda jest ciekawsza.

Najmocniejszego jak dotąd argumentu dostarczyło badanie zespołu ze Stanford opublikowane w 2021 roku w czasopiśmie Cell. Przez 10 tygodni obserwowano 36 zdrowych osób. Część z nich jadła dużo produktów fermentowanych (jogurt, kefir, kiszonki, kombucha), a część dużo błonnika. U grupy „fermentowanej” wzrosła różnorodność mikrobioty jelitowej i spadły markery stanu zapalnego (aż 19 białek zapalnych obniżyło się w tej grupie, czego nie zaobserwowano u jedzących sam błonnik). To realny, mierzalny efekt, a nie obietnica z opakowania suplementu.

Do tego dochodzi historia, którą uwielbiam. W 1768 roku kapitan James Cook zabrał na pokład HMS Endeavour blisko 3,5 tony kapusty kiszonej. Wrócił po latach rejsu bez ani jednego marynarza zmarłego na szkorbut, chorobę z niedoboru witaminy C (która wtedy dziesiątkowała załogi). Kiszona kapusta zachowuje część witaminy C z surowej i nie psuje się przez miesiące rejsu. Cook nie znał przyczyny, ale z tego skorzystał.

Zachowajmy jednak proporcje. Część korzystnych bakterii ginie w kwasie żołądkowym, efekty zależą od ilości i regularności, a kiszonki są wartościowym elementem diety, nie lekiem. Przy chorobach, w ciąży czy przy obniżonej odporności, kiedy żywe kultury bywają przeciwwskazane, decyzję warto omówić z lekarzem. Piszę o tym więcej na stronie o mnie, bo to dla mnie kwestia uczciwości wobec Ciebie.

Co z tego wynika przy blacie

Jeśli chcesz zobaczyć ten proces od kuchni, zajrzyj do przewodnika, jak nastawić pierwszy słoik. Gdy otworzysz słoik i usłyszysz to „pyk”, nie będzie to już przypadek ani szczęście. To miliony bakterii, które przez tydzień robiły dokładnie to, na co liczyłeś: zjadały cukry, produkowały kwas i po cichu zamykały drzwi przed wszystkim, co mogłoby Ci zaszkodzić.

Źródła

  • Wastyk H.C. i in., „Gut-microbiota-targeted diets modulate human immune status”, Cell 184(16), 2021, DOI: 10.1016/j.cell.2021.06.019 — recenzowana publikacja naukowa. Omówienie: Stanford Medicine
  • U.S. Food and Drug Administration, 21 CFR część 114 (Acidified Foods) — próg pH 4,6 dla Clostridium botulinum: fda.gov
  • Historia kapusty kiszonej na wyprawie kpt. Jamesa Cooka a szkorbut — The British Library
  • Plengvidhya V., Breidt F. Jr., Lu Z., Fleming H.P., „DNA Fingerprinting of Lactic Acid Bacteria in Sauerkraut Fermentations”, Applied and Environmental Microbiology 73(23), 2007, s. 7697–7702, DOI: 10.1128/AEM.01342-07 — journals.asm.org
  • Zheng J. i in., „A taxonomic note on the genus Lactobacillus: Description of 23 novel genera…”, International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 70(4), 2020, s. 2782–2858, DOI: 10.1099/ijsem.0.004107
  • Cheigh H.S., Park K.Y., „Biochemical, microbiological, and nutritional aspects of kimchi”, Critical Reviews in Food Science and Nutrition 34(2), 1994, s. 175–203
  • UCCE Master Food Preservers of El Dorado County, Preserve Today, Relish Tomorrow: Sauerkraut, UC ANR, 2020 — ucanr.edu (PDF)
  • National Center for Home Food Preservation, Sauerkraut — nchfp.uga.edu

Ostatnia aktualizacja: 21 września 2026