Brautechnologie

Rohstoffe

Hefe

Schon lange bevor der Mensch erkennen konnte, was die Ursache der Gärung war, hat er sich mikrobielle Vorgänge zur gezielten Verarbeitung, insbesondere zur Haltbarmachung von Lebensmitten zu Nutze gemacht. Dazu gehört neben Bier und Wein auch Sauermilch, Käse, Sauerkraut, Kefir und viele andere fermentierte Lebensmittel.

Seit Louis Pasteur wissen wir, dass es die Hefe Saccharomyces sp. ist, die für die Gärungsprozesse im Bier, aber auch für die Lockerung von Hefeteigen verantwortlich zeichnet.

Die Bierhefe ist ein einzelliger, eukaryontischer Mikroorganismus, von rundlich-ovaler Form, der zur Klasse der Pilze gehört. Hefe kann sowohl unter aeroben (in Sauerstoffhältigem Milieu) als auch unter anaeroben Bedingungen gedeihen.

Unter aeroben Bedingungen gewinnt Hefe Energie durch die Atmungskette, verbraucht Sauerstoff und scheidet Kohlendioxid aus. Diese Form der Verstoffwechslung ist bei der Bierherstellung unerwünscht. Hier muss man die Hefezellen dazu bringen, im Wege der Glycolyse Zucker zu spalten und dabei vorwiegend Alkohol und Kohlendioxid freizusetzen.

Traditionell unterscheidet man die obergärige Hefe Saccharomyces cerevisiae von der untergärigen Hefe Saccharomyces carlsbergensis. Makroskopisch unterscheiden sich die beiden Hefen dadurch, dass die obergärige Hefe während der intensiven Gärung nach oben steigt während die untergärige Hefe speziell gegen Ende der Gärung nach unten sinkt.

Im Mikroskop kann man erkennen, dass die Tochterzellen der untergärigen Hefe sich längere Zeit nicht von der Mutterzelle trennen und sogenannte Sproßverbände bilden, was bei der obergärigen Hefe nicht der Fall ist.

In der Brauerei wird die Hefe aus einer im Labor konservierten Reinkultur über mehrere Stufen herangezüchtet, sodass sichergestellt ist, dass keine Veränderung des Stammes über die Zeit stattfindet.

Beim Gärprozess entstehen neben Alkohol und Kohlendioxid noch zahlreiche weitere Verbindungen, die dem Bier einen Teil seines typischen Geschmackes verleihen. Dadurch ist es besonders schwierig, alkoholfreies bzw. alkoholarmes Bier mit vollem Geschmacksprofil herzustellen.

Auch andere biochemische Prozesse in der Hefezelle können den Biergeschmack beeinflussen. So steht die Bildung der sogenannten Acetonhydroxysäuren in direkter Verbindung mit dem Aminosäurestoffwechsel.

Die Acetonhydroxysäuren Acetolactat und Acetonhydroybutyrat zerfallen nach Ausscheidung aus der Hefezelle in weiterer Folge zu Diacetyl und Pentandion. Diacetyl kann weiter zu Acetoin und schließlich zu Butandiol zerfallen, was dem Bier einen unangenehmen Geschmack verleiht.

Auch bei der Gärung gebildete höhere Alkohole wie n-Propanol, Isobutanol, sowie zahlreiche Ester können zu einem Fehlgeschmack des Bieres führen.

Außerdem entstehen bei der Gärung auch einige Vitamine der B-Gruppe.

Durch geeignete Temperatur- und Druckgestaltung des Gärprozesses sowie gesteuerte Würzebelüftung und Anstelltechnik lässt sich das Hefewachstum und der Gärprozess gezielt steuern.

Literaturhinweise

Karl-Ulrich Heyse et al., Handbuch der Brauerei-Praxis

Ludwig Narziß: Abriss der Bierbrauerei

Wolfgang Kunze: Die Technologie der Brauer und Mälzer