Die einzigartigen Geschmacksprofile von hochwertiger Schokolade — die einen Hauch von Zitrusfrüchten, einen Hauch von Wein und subtile Gewürznoten enthalten kann — werden oft auf die Herkunft der Kakaobohne zurückgeführt. Die Bauern in den tropischen Äquatorialregionen des »Kakaogürtels« haben jahrhundertealte Erntetechniken genutzt, um Kakaobohnen zu gewinnen, die den besten Geschmack liefern — mit der überraschenden Hilfe winziger fermentierender Mikroben.

Jetzt haben Forschende herausgefunden, dass die für die Schokoladenherstellung grundlegende Fermentierung mit Labor-kontrollierten mikrobiellen Gemeinschaften reproduziert werden kann, um die komplexen Aromen der beliebten Leckerbissen erfolgreich wiederherzustellen.

»Wir waren in der Lage, die Geschmacksrichtungen so zu verändern, dass sie verschiedenen Regionen ähnelten, indem wir einfach die Mikroben veränderten«, sagt David Gopaulchan, ein internationaler Forschungsstipendiat an der Universität von Nottingham in England und Hauptautor der neuen Studie, die die Ergebnisse in Nature Microbiology beschreibt. »Es ist, als ob man einen uralten Prozess hacken würde, denn wir fermentieren Kakaobohnen, seit es Schokolade gibt. Das ist Hunderte von Jahren her.«

Was macht den Geschmack von Schokolade aus?

Landwirte bauen Kakaobäume an und ernten die Schoten, die geöffnet werden, um die Samen und das weiße, cremige Fruchtfleisch zu gewinnen. Dieses wird mehrere Tage lang in Holzkisten, Körben, Styroporkühlern oder großen Laubhaufen auf dem Boden gelagert, um die perfekte Umgebung für Mikroorganismen zur Fermentierung der Bohnen zu schaffen.

»Wenn man diesen Prozess auslässt, schmecken die Bohnen nach nichts; sie schmecken eher nach Pflanzen. Die Fermentierung ist also sehr wichtig für die Entwicklung von Geschmacksvorstufen«, sagt Gopaulchan. Andere fermentierte Lebensmittel wie Wein, Käse und Bier werden vom Hersteller oft absichtlich geimpft, in der Regel mit denselben Stämmen von Mikroorganismen. Die Fermentation von Schokolade »ist völlig spontan und unkontrolliert. Es sind die Mikroben, die auf den Kakaoplantagen vorkommen«, sagt er.

Dies trägt zu der enormen Vielfalt an Schokoladenaromen bei — denn Millionen von Bauern im gesamten Kakaogürtel fermentieren ihre Bohnen mit unterschiedlichen Mikrobengemeinschaften. Der Großteil der weltweit produzierten Kakaobohnen wird für die Herstellung von Massenschokolade verwendet, die in der Regel einen einfachen, zartbitteren Schokoladengeschmack aufweist. Ein kleinerer Prozentsatz wird jedoch zu Edelschokolade verarbeitet, die einen grundlegenden Schokoladengeschmack hat, der mit einer Reihe anderer komplexer Noten versehen ist.

»Trinidad ist beispielsweise für Schokoladen bekannt, die wie Wein schmecken, während andere Regionen wie Venezuela dafür bekannt sind, dass ihre Bohnen ein sehr nussiges Geschmacksprofil aufweisen«, sagt Gopaulchan.

Mehrere andere Faktoren während des Anbau-, Ernte- und Herstellungsprozesses können den Geschmack beeinflussen, darunter Boden, Klima und die Genetik der Bohnen. »Die Pflanzengenetik spielt definitiv eine große Rolle, aber man kann aus einer Kombination von guten Genen mit schlechter Fermentierung schlechte Schokolade machen«, sagt Caitlin Clark, leitende Lebensmittelwissenschaftlerin am Spur Food Innovation Center der Colorado State University, die nicht an der neuen Forschung beteiligt war.

Gopaulchan hatte zuvor in der Internationalen Kakao-Genebank am Kakao-Forschungszentrum der University of the West Indies, St. Augustine, die Rolle der Vielfalt der Kakao-Gene untersucht. Zusammen mit den Anbaustandorten »war man lange Zeit der Meinung, dass der Geschmack von Schokolade weitgehend von den Genen der Pflanze abhängt«, erklärt er. »Aber wir zeigen, dass diese Mikroben und der Fermentationsprozess einen großen Einfluss haben. Ich würde sogar behaupten, dass sie wahrscheinlich den größten Einfluss auf das endgültige Geschmacksprofil haben.«

Kontrolle der Gärung, Kontrolle des Geschmacks

In der neuen Studie arbeiteten Gopaulchan und seine Kollegen und Kolleginnen mit drei Kakaofarmen in unterschiedlichen Umgebungen in Kolumbien zusammen: der Bergregion von Santander, dem Trockental von Huila und der Pazifikzone von Antioquia. Anhand von Bohnen, die auf natürliche Weise vor Ort fermentiert wurden, identifizierte das Team mit Hilfe von DNA-Sequenzierung und Stoffwechselmodellierung das Netzwerk von Interaktionen zwischen verschiedenen Bakterien und Hefen, das die Fermentation vorantrieb.

Von den vielen Mikroben, die genetisch identifiziert wurden, identifizierte das Team eine Kerngruppe, die die Stoffwechselsignaturen — wie z. B. die sensorischen flüchtigen organischen Verbindungen — des feinen Schokoladenaromas reproduzieren konnte. Die Forschenden isolierten und testeten diese Stämme an unfermentierten Bohnen in sterilen Holzkisten unter kontrollierten Bedingungen. Ihre Analyse ergab, dass die im Labor fermentierten Bohnen chemisch gesehen den Geschmacksprofilen von Edelkakao entsprachen. Aber wie schmeckten die Bohnen?

Die Forscher ließen ein geschultes sensorisches Gremium am Cocoa Research Center Kakaomasse — halbfeste Pasten aus gemahlenen, gerösteten Bohnen — von den drei Farmen und aus dem Labor verkosten, ohne zu wissen, welche die richtige war. Sie bewerteten die Kakaomasse aus dem Labor — ebenso wie die von den Farmen in Santander und Huila — mit Eigenschaften, die den feinen Aromen von Referenzbohnen aus Madagaskar ähnelten, während die Kakaomasse aus Antioquia eher mit gewöhnlichem Kakao vergleichbar war.

»Wir fanden viele fruchtige, leicht würzige und blumige Aromen, die von dieser Mikrobengemeinschaft hervorgebracht wurden«David Gopaulchan

Die Ergebnisse bestätigen, was Landwirte und die Schokoladenindustrie in der Praxis gesehen haben. »Die Fermentierung von Kakao ist bekanntermaßen schwer zu untersuchen, weil sie so variabel ist und man sie nicht wirklich im Labor nachstellen kann, daher bin ich der Meinung, dass die Forscher gut herausgefunden haben, welche Faktoren sie isolieren und hervorheben sollten«, bemerkt Clark.

Gopaulchan hofft, dass das Proof-of-Concept-Design schließlich zu mikrobiellen »Startern« führen könnte, die den Landwirten mehr Kontrolle über den Fermentationsprozess und die daraus resultierenden Aromen geben. Landwirte, insbesondere Kleinbauern, könnten so die Qualität ihrer Kakaobohnen bewahren, sagt Gopaulchan, insbesondere wenn die Fermentierung aufgrund einer unerwarteten Regenzeit oder unerwünschter Mikroben fehlschlägt.

Clark hingegen sieht in einer solchen Plattform vor allem einen Vorteil für große Schokoladenanbieter, die versuchen, die Konsistenz von Charge zu Charge genau zu kontrollieren. »Schwankungen im Schokoladengeschmack sind ein echter Nachteil, wenn man versucht, dass jede Hershey's-Schokoladentafel auf der ganzen Welt jedes Mal genau gleich schmeckt«, sagt Clark. »Forschung wie diese nützt Leuten, die versuchen, Schokolade gleich schmecken zu lassen, viel mehr als Leuten, die versuchen, Schokolade interessant und anders schmecken zu lassen.«

Einige Unternehmen haben ihr Interesse bekundet, diese Art von Technologie zu nutzen, um Schokoladengeschmack ganz ohne Kakaobohnen herzustellen, erzählt Gopaulchan. »Aber das könnte für die Branche einen Umbruch bedeuten«, fügt er hinzu.

Letztendlich hofft er, dass die Forschung auch den Herstellern von Edelschokolade helfen könnte — vielleicht sogar, indem sie ihnen hilft, völlig neue Geschmacksrichtungen zu entwickeln. »Wir haben Mikroben identifiziert, die dafür sorgen, dass die Kakaobohnen mehr nach Käse oder Wein schmecken. Mit anderen kann man einen starken Fleischgeschmack erzielen«, berichtet Gopaulchan. »Es ist verrückt, dass man eine Reihe von völlig unterschiedlichen Geschmacksrichtungen erhalten kann, indem man einfach die Mikrobenkombinationen ändert. Wir wollen zwar keine käsige Schokolade essen, aber ich denke, dass es für andere Arten von Lebensmitteln durchaus Möglichkeiten gibt.«