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Gesundheit der Hefe

Die Faktoren, die die Gesundheit der Hefe beeinflussen, sind:

A) Ihre Ernährung.
B) Die Wachstumstemperatur.
C) Der Zeitpunkt der Ernte (Abschöpfung).
D) Lagerungsbedingungen.

A) Hefenahrung

Eine gute Qualitätswürze enthält alle (bis auf einen) der für das Hefewachstum wesentlichen Nährstoffe: Zucker, Stickstoff, Vitamine usw. Der fehlende Nährstoff und in vielerlei Hinsicht der wichtigste ist Sauerstoff. Man kann die Bedeutung von Sauerstoff nicht genug betonen. Wenn man sich die Wachstumskurve der Hefe während einer typischen Gärung ansieht, erkennt man, dass es eine anfängliche Verzögerungsphase gibt, während der sich die Hefe an ihre neue Umgebung anpasst, gefolgt von einer Phase schnellen Wachstums. Dies ist wichtig, um die Masse an Zellen zu produzieren, die für die rasche Umwandlung des Würzezuckers in Alkohol erforderlich ist. Dieses Wachstum wird durch die Verfügbarkeit von Nährstoffen beeinflusst, von denen Sauerstoff eine entscheidende Rolle spielt. Sauerstoff ist unerlässlich für die Produktion bestimmter Fettstoffe, die bei der Herstellung der Hefezellmembran verwendet werden. Sauerstoffmangel hat eine Reihe von Folgen:

1. schlechtes Wachstum.
2. schlechte Vergärung.
3. schlechte Ausflockung, was zu trübem Bier und einer schlechten Hefekultur führt.
4. Die Hefekultur ist nicht „gesund“ und stirbt bei der Lagerung leichter ab.

B) Wachstumstemperatur

Diese beeinflusst auch die Wachstumsgeschwindigkeit der Hefe. Ist die Temperatur zu hoch, wächst die Hefe zu stark, was zu einem übermäßigen Nährstoffbedarf und damit zu einem nährstoffarmen Bier führt. Dies kann sich auf die spätere Konditionierung auswirken. Darüber hinaus, und das ist wahrscheinlich noch wichtiger, verändert eine höhere Wachstumstemperatur den Stoffwechsel der Hefe und führt zu einer anderen Palette von Nebenprodukten, die sich erheblich auf den Geschmack auswirken können. Ist die Temperatur zu niedrig, verläuft die Gärung schleppend, was zu einer erhöhten Infektionsgefahr führt.

C) Zeitpunkt der Ernte (Abschöpfen)

Ziel des Abschöpfens ist es, den Hefesatz zu einem Zeitpunkt der Gärung zu entfernen, an dem noch genügend Aktivität vorhanden ist, um den Satz an der Oberfläche zu halten, und gerade so viel Hefe in Suspension zu belassen, dass die Gärung abgeschlossen ist und sich zum Schutz eine dünne, aber stabile Hülle über der Bieroberfläche bildet. Wenn die Hefe bis zum Ende der Gärung an der Oberfläche des Bieres verbleibt, kann eine Reihe von Dingen geschehen.

1. Es ist möglich, dass durch Überhitzung aufgrund der Umgebungstemperaturen eine Autolyse eintritt. Dies führt zu einer Verringerung der Lebensfähigkeit der Hefezellen, was zu einer langsamen, problematischen Nachgärung führen kann.
2. Wenn der Hefehaube zu lange auf dem Bier verbleibt, kann es außerdem aufgrund der Autolyseprodukte zu einem Fehlgeschmack der Hefe kommen.
3. Je länger der Hefehaube bei Raumtemperatur und an der Luft verbleibt, desto größer ist die Möglichkeit einer Infektion durch Luft.

D) Lagerung der Hefe

Die Art und Weise, wie die Hefe nach dem Abschöpfen gelagert wird, ist von größter Bedeutung, wenn sie in bestem Zustand bleiben soll. Hefe verdirbt schnell, wenn sie bei zu hohen Temperaturen gelagert wird. Es ist daher wichtig, die Temperatur der Hefe, die bei etwa 21°C abgeschöpft wird, so schnell wie möglich auf 2° – 4°C zu senken. Die einfachste Art, Hefe zu lagern, besteht darin, sie mit gekühltem, sterilem Wasser zu mischen und in 1 bis 2-Gallonen-Behältern mit Deckel im Kühlschrank aufzubewahren. Die Deckel sollten nicht fest verschlossen sein, um einen Gasaustausch zu ermöglichen. Die Hefehöhe sollte nicht zu groß sein, da sich sonst ein Temperaturunterschied zwischen der Oberfläche und dem Zentrum der Hefemasse aufbauen kann, der zu einer um 8° – 10°C höheren Temperatur im Zentrum führt. Unter diesen Bedingungen sind die Hefen im Zentrum aktiver, müssen aber unter den herrschenden Hungerbedingungen eine Autogärung durchführen, d. h. ihre eigenen Bestandteile abbauen. Infolgedessen kommt es zur Autolyse und zum Absterben der Hefen, was zu einer starken Verringerung der Gesamtlebensfähigkeit führt. Eine weitere mögliche Folge der Lagerung von Hefen unter schlechten Bedingungen ist, dass sie sich in ihrem flockigen Charakter verändern. Dies kann bei späteren Gärungen zu Problemen führen. Ein weiterer Faktor, der die Gesundheit der Hefe beeinflussen kann, ist der Infektionsgrad. Dies liegt daran, dass die Hefe mit kontaminierenden Organismen um wichtige Nährstoffe konkurrieren muss.

Überwachung des Zustands Ihrer Hefe

Wenn Sie alle genannten Faktoren berücksichtigen und die besten Praktiken anwenden, sollten Sie keine Probleme haben. Aber auch in den besten Betrieben kann etwas schief gehen. Es ist wichtig, ein System zur Qualitätskontrolle einzurichten und dabei zu bedenken, dass Dinge wie eine Abnahme der Lebensfähigkeit der Hefezellen oder ein geringer Infektionsgrad möglicherweise nicht sofort erkennbar sind. Wenn diese Probleme nicht frühzeitig behoben werden, kann es später zu größeren Problemen kommen, da sich solche Effekte in den nachfolgenden Gebräuen noch verstärken. Das beste Mittel zur Überwachung der Gesundheit Ihrer Hefe ist die Überprüfung ihres mikroskopischen Aussehens. Mit dem Farbstoff „Methylenblau“ kann man zwischen lebensfähigen (d. h. wachstumsfähigen) und nicht lebensfähigen (toten) Zellen in Ihrer Hefepopulation unterscheiden. Die Zellmembran lebensfähiger Zellen ist für diesen Farbstoff undurchlässig, so dass die Zellen farblos erscheinen. Tote Zellen hingegen haben beschädigte Membranen und nehmen daher den Farbstoff auf und erscheinen blau. Ein zu hoher Prozentsatz an toten Zellen führt zu einer trägen Gärung, da Sie weniger Hefe ansetzen, als Sie denken. Dadurch erhöht sich natürlich die Wahrscheinlichkeit, dass sich eine Infektion ausbreitet. Mit einem speziellen Objektträger, dem so genannten Hämozytometer, kann man die Anzahl der Zellen in einer bestimmten Suspension zählen. Dies kann nützlich sein, um die Anzahl der Zellen in der Suspension in Ihrem Bier beim Abfüllen zu bestimmen. Durch die mikroskopische Untersuchung Ihrer Hefe und Ihres Bieres können Sie auch erhebliche Verunreinigungen feststellen, die sonst vielleicht nicht sichtbar wären. (Beachten Sie jedoch, dass kontaminierende Organismen, die unter dem Mikroskop leicht sichtbar sind, in nennenswerter Zahl vorhanden sind. Für empfindlichere Methoden zum Nachweis von Verunreinigungen ist die Anlage von Laborkulturen erforderlich.) Ein Mikroskop ist daher ein unschätzbares Werkzeug für eine gute Qualitätskontrolle und sollte von allen Brauern in Betracht gezogen werden. Es ist auch zu bescheidenen Kosten erhältlich.

Abhilfemaßnahmen

Wenn die Lebensfähigkeit der Hefezellen niedrig ist, sollten Sie Ihren Hefesatz ersetzen und die Ursachen überprüfen, wie in den vorhergehenden Abschnitten beschrieben. Wenn die Hefe infiziert ist, kann sie ebenfalls ausgetauscht werden. Wenn es sich um eine bakterielle Infektion handelt, kann diese durch eine Säurewäsche beseitigt werden. Dabei wird die Hefe unmittelbar vor dem Anstellen eine Zeit lang mit Säure behandelt. Das Prinzip dieses Verfahrens besteht darin, dass der erzeugte niedrige pH-Wert (pH 2-0 – 2-2) ausreicht, um die meisten kontaminierenden Bakterien abzutöten, während die Hefe (die einen niedrigen pH-Wert besser verträgt) unversehrt bleibt. Für die Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, dass die richtigen Bedingungen herrschen, da sonst auch die Hefe geschädigt werden kann.

Korrekte Bedingungen für die saure Hefewaschung:

pH 2-0 – 2-2
Temperatur weniger als 5°C
Kontaktzeit etwa. 1 Stunde.

Die Hefeaufschlämmung sollte gerührt werden, um eine gleichmäßige Temperatur und Verteilung der Säure zu gewährleisten.
Viele Säuren sind für dieses Verfahren geeignet, aber wir empfehlen die Verwendung von Orthophosphorsäure in Lebensmittelqualität. Die Hefe sollte sofort nach dem Säurewaschen angesetzt werden, da sie sonst verdirbt. Wenn eine infizierte Hefe eine niedrige Lebensfähigkeit aufweist, ist es besser, sie zu ersetzen, als zu versuchen, sie mit Säure zu waschen, da die Hefezellen unter Stress stehen und daher eher nachteilig beeinflusst werden. Es ist wichtig, den Zeitpunkt der Säurewäsche richtig zu wählen, d. h. etwa eine Stunde vor dem Ansetzen der Hefe zu beginnen. Die säuregewaschene Hefe wird dann direkt in den Sud gegeben – versuchen Sie nicht, säuregewaschene Hefe zu lagern.

Pflege des Hefesatzes

Auf den ersten Blick scheint es vernünftig, den Hefesatz unbegrenzt zu halten, da jeder Sud mehr als genug Hefe für die nachfolgenden Sude liefert. Einige Brauereien haben es in der Tat geschafft, dieses System über viele Jahre aufrechtzuerhalten. Es ist jedoch aus mehreren Gründen eine riskante Politik. Sie sollten immer eine Quelle neuer Hefe von gleichbleibender Qualität zur Verfügung haben, für den Fall, dass Sie Ihren Hefevorrat ersetzen müssen.

Mögliche Ursachen für den Verlust des Hefevorrats

1. Infektion.
   Eine Infektion mit wilder Hefe kann nur durch den (möglicherweise mehrfachen) Austausch Ihres Hefevorrats beseitigt werden. Wenn Ihre Hefe ungesund ist, ist es auch nicht ratsam, sie mit Säure zu waschen, um eine bakterielle Infektion zu entfernen.
2. Mutation.
   In einer Population von Hefezellen findet immer eine Mutation statt. Die meisten Mutanten überleben nicht, aber mit der Zeit steigt die Wahrscheinlichkeit, dass eine Mutante entsteht, die unerwünschte Eigenschaften hat. Die häufigsten unerwünschten Mutationen betreffen eine Veränderung des Flockungscharakters oder den Verlust der Fähigkeit, Maltotriose zu vergären.

Quellen für neue Hefe

1. Eine nahe gelegene Brauerei.
   Sind Sie von der Qualität der Hefe aus dieser Quelle überzeugt? Sie könnten Probleme erben. Ist die Kontinuität der Versorgung gewährleistet?
2. Eine im Labor vermehrte Kultur.
   Proben Ihrer Hefe können unter Laborbedingungen bei sehr niedrigen Temperaturen gelagert werden, bei denen keine Veränderungen des Hefetyps möglich sind. Auf Wunsch können diese rekultiviert werden, um eine Starterkultur von gesicherter Qualität zu erhalten.
3. Verwendung von getrockneter Hefe.
   Produkte wie die Nottingham Ale Hefe finden in der Welt des Brauens immer mehr Anklang.

Es gibt eine Reihe von Vorteilen, wenn man frische Hefe statt Trockenhefe verwendet:

a) Garantierte Produktkonsistenz
b) Infektionsfreiheit
c) Keine Probleme mit der Hefelagerung in Zeiten geringer Brauaktivität
d) Hervorragende Geschmacks-, Dämpfungs- und Flockungseigenschaften
e) Garantierte Bezugsquelle

Infektion

Wie bereits erwähnt, kann sich eine Infektion auf die Gesundheit der Hefe auswirken, da die Hefe mit den infizierenden Organismen um wichtige Nährstoffe konkurrieren muss. Noch wichtiger ist jedoch, dass eine Infektion erhebliche Auswirkungen auf die Qualität Ihrer Biere hat. Die wichtigsten Auswirkungen einer Kontamination sind:

1. Geschmacks-/Geruchseffekte.
2. Säuerlicher Geschmack aufgrund der Produktion von Essig- oder Milchsäure und/oder ungewöhnlichen Aromen, oft pflanzlich, schwefelig, phenolisch oder schal.
3. Hazes.
4. Schwache oder übermäßige Gärung.

Es gibt zwei Hauptgruppen von Mikroorganismen, die Infektionen verursachen können:

1. Wilde Hefe
2. Bakterien

Wilde Hefe

Gilliland (1967) definierte „Wilde Hefe“ als „jede Hefe, die nicht absichtlich und unter voller Kontrolle verwendet wird“. Die Standard-Brauereihefe Saccharomyces cerevisiae ist nur eine von 400 verschiedenen Arten der Gattung Saccharomyces. Außerdem gibt es viele hundert verschiedene Stämme der Art Saccharomyces cerevisiae mit jeweils unterschiedlichen Brauereieigenschaften. Eine „wilde Hefe“ könnte daher ein anderer Stamm von Saccharomyces cerevisiae sein, ist aber in der Regel eine andere Art von Saccharomyces oder eine von mehreren anderen Hefegattungen, z. B. Candida, Brettanonmyces, Hansenula, Kloeckera und Pichia.
Alle Hefen haben bestimmte Eigenschaften gemeinsam, die sie zu potenziell schwerwiegenden Verunreinigungen der Bierhefe und/oder des Bieres machen; sie sind relativ tolerant gegenüber niedrigen pH-Werten und Alkoholkonzentrationen.

Bakterien

Bakterien können in Würze und Bier phänomenal schnell wachsen, wenn man ihnen die Gelegenheit dazu gibt, und jede frische Würze muss so schnell wie möglich mit aktiver Hefe versetzt werden, um zu verhindern, dass das Bakterienwachstum zu einer Verschlechterung führt. Neben den geschmacklichen Auswirkungen gibt es auch Bedenken hinsichtlich der Fähigkeit von Bakterien, Nitrite im Bier in krebserregende Nitrosamine umzuwandeln. Dies sollte in Situationen in Betracht gezogen werden, in denen eine Infektion nicht offensichtlich ist, weil keine anderen Auswirkungen (z. B. auf den Geschmack oder die Klarheit) erkennbar sind. Bakterien bilden eine sehr vielfältige Gruppe. Unter dem Mikroskop erscheinen sie im Vergleich zur Bierhefe sehr klein. Sie haben zwei Grundformen: rund (Kokken) und stäbchenförmig (Bazillen). Mit Hilfe eines Färbeverfahrens, das als „Gram-Färbung“ bekannt ist, können sie in zwei große Gruppen eingeteilt werden. Je nachdem, wie die Bakterien auf diese Färbung reagieren, sind sie in der Regel entweder Gram-positiv oder negativ. Diese Eigenschaft hängt mit der Struktur ihrer Zellwände zusammen. Viele Bakterien reagieren empfindlich auf die in Würze und Bier vorherrschenden ungünstigen Bedingungen, d. h. auf einen niedrigen pH-Wert, den Alkoholgehalt, Hopfenextrakte und eine geringe Sauerstoffkonzentration. Einige Gruppen sind jedoch in der Lage, unter diesen Bedingungen zu gedeihen und sind daher besonders gefährlich. Im Folgenden sind einige der wichtigsten Gruppen aufgeführt, die an Brauinfektionen beteiligt sind.

Obesumbacterium proteus (Hafnia protea)

Auch bekannt als gewöhnliche Bierbakterien. Sie gedeihen in Würze bei einem pH-Wert von 5-0 – 5-5, werden aber in Bier bei einem pH-Wert von 3-8 – 4-2 gehemmt. Es ist unwahrscheinlich, dass sie in Bier wachsen, es sei denn, der pH-Wert ist ungewöhnlich hoch, d.h. über 4-5. Sie können jedoch nicht als bierschädigende Organismen ignoriert werden, da sie, wenn sie in ausreichend hoher Konzentration in der Anstellhefe vorhanden sind, dem Bier einen Fehlgeschmack verleihen, der als fruchtig oder pastinakenartig beschrieben wird. Wenn der pH-Wert der Würze während der Gärung hemmend wird, neigen diese Bakterien dazu, sich mit den Zellen der Anstellhefe zu verbinden, da sie ausflocken. Wenn die Gärung aufgrund einer verminderten Lebensfähigkeit der Hefezellen oder eines Sauerstoffmangels nur langsam anläuft, haben die Bakterien einen längeren Zeitraum, in dem sie sich vermehren können, bevor der pH-Wert hemmend wird. Es ist daher wichtig, die Gärung energisch zu beginnen, um dies zu verhindern.

Milchsäurebakterien

Diese sind aufgrund ihrer Fähigkeit, unter sauerstoffarmen Bedingungen zu wachsen, und ihrer Toleranz gegenüber niedrigem pH-Wert, hohem Alkohol und Hopfenantiseptika die potenziell gefährlichsten Verderbniserreger. Sie können entweder stäbchenförmig (Laktobazillen) oder kokkenförmig (Pediokokken) sein.
Essigsäurebakterien
Das sind Gram-negative kurze Stäbchen. Wie der Name schon sagt, produzieren sie Essig (Essigsäure) aus Ethanol. Einige Mitglieder der Gruppe erzeugen eine stärkere Begasung eines infizierten Bieres, was oft zu einer starken Schaumbildung führt. Sie sind obligate Aerobier (d.h. sie benötigen Sauerstoff für ihr Wachstum), so dass die Verhinderung des Zugangs von Luft zum Bier in allen Phasen der Verarbeitung nach der Gärung das beste Mittel zur Kontrolle darstellt.

Zymomonas

Dies ist ein weiterer Gram-negativer Kurzträger. Er ist ebenfalls ein potenter Verderbnisorganismus, da er unter sauerstoffarmen Bedingungen gedeiht, wo der pH-Wert niedrig und die Alkoholkonzentration relativ hoch ist. Glücklicherweise wird er in Brauereien nicht oft isoliert.

Quellen der Verunreinigung

Die Verunreinigung kann aus einer Reihe von Quellen stammen:

1. Die Ausgangsstoffe, d.h. die Würze, die Hefe und alle anderen Zusätze.
2. Die Brauanlage, d.h.
3. Das Brauumfeld.

1) Die Ausgangsstoffe

Bei Verunreinigungen denkt man in erster Linie an ihre Auswirkungen auf die Bierqualität und die daraus resultierenden Verluste. Da jedoch jeder Sud oft die Quelle der Hefe für den nächsten ist, sollten wir die Möglichkeit der Verschleppung von Verunreinigungen von einem Sud zum nächsten in der Anstellhefe berücksichtigen. Es ist wichtig, dass Ihr Hefemanagement sicherstellt, dass die Anstellhefe weitgehend frei von Verunreinigungen ist. Die Würze, die das Kupfergefäß verlässt, nachdem sie gekocht wurde, sollte praktisch steril sein. Wenn jedoch das Kühlsystem der Würze nicht ausreichend sauber ist, kann die Würze Verunreinigungen aufnehmen, bevor sie in den Gärbehälter gelangt. Alle anderen Zusätze, die in dieser Phase zugefügt werden, z. B. Hefenahrung, sollten ebenfalls frei von Verunreinigungen sein. Denken Sie daran, dass jedes zugegebene Wasser Bakterien und wilde Hefe enthält, wenn es nicht vorher sterilisiert wird.

2) Brauerei

Alle Oberflächen, die mit Würze, Bier oder Hefe in Berührung kommen, müssen gründlich gereinigt und sterilisiert werden. Dazu gehören Gefäße, Rohrleitungen und Arbeitsgeräte. Verschmutzte Oberflächen können einen Nährboden für mikrobielles Wachstum bilden, das später auf das Bier übertragen wird.

3) Die Brauerei-Umgebung

Mikroorganismen sind in der Luft vorhanden, insbesondere in Verbindung mit Staubpartikeln oder kleinen Feuchtigkeitströpfchen. Sie können auch durch Insekten (z.B. Fruchtfliegen) und andere Schädlinge übertragen werden. Daher sollten alle Anstrengungen unternommen werden, um die Brauerei-Umgebung so sauber wie möglich zu halten und das Eindringen von Staub und Erde von außen zu minimieren. Wo immer möglich, sollten alle Gefäße abgedeckt werden, um das Risiko einer Kontamination aus der Luft zu verringern.