Saccharomyces cerevisiae – Die Bierhefe

Die umgangssprachlich als Back- oder Bierhefe bezeichnete Hefeart Saccharomyces cerevisiae ist nicht nur unverzichtlich für die Herstellung von Backwaren, ohne sie würde es auch kein Bier und keine Spirituosen geben. Ein guter Grund also, diesen kleinen Wunderpilz mal etwas näher unter die Lupe zu nehmen.

Was sind eigentlich Hefen?

Hefen sind hauptsächlich einzellige Pilze, die sich durch Sprossung, Teilung (Spaltung) aber auch teilweise sexuell vermehren und einen Durchmesser von 5-10 µm erreichen. Momentan sind etwa 700 Hefearten, mit weit über 5000 Stämmen bekannt, von denen allerdings die wenigstens näher erforscht sind. Wie „normale“ Pilze auch, benötigen Hefen Sauerstoff zum Wachstum, die meisten Arten können ihren Stoffwechsel allerdings unter anaeroben (ohne Sauerstoff) Bedingungen auch auf Gärung umstellen und produzieren dann Ethanol und Kohlenstoffdioxid.

Seit jeher stehen Hefen im Dienste der Menschheit und zählen zu den wichtigsten Mikroorganismen mit kommerzieller Bedeutung. Bereits im altmesopotamischen Raum wurden Hefen, wenn auch unbewusst, zur Herstellung von Brot und Bier verwendet und auch früherer Wein basierte auf der Spontanvergärung von Traubensaft durch wilde Hefen aus der Umgebungsluft. Es 1861 entdeckte der französische Naturwissenschaftler Louis Pasteur, dass die Anwesenheit von Hefen von essentieller Bedeutung für den Vergärungsprozess war und legte somit den Grundstein für die moderne und kontrollierte Produktion von Bier, Wein und Spirituosen.

Saccharomyces cerevisiae

Wie bereits erwähnt, ist Saccharomyces cerevisiae eine der bedeutendsten Hefen für die Lebensmittelindustrie. Der Gattungsname Saccharomyces stammt aus dem Altgriechischen und bedeutet „Zuckerpilz“, während cerevisiae sich von dem lat. cerevisiae; „des Bieres“ ableitet.  Diese Hefeart umfasst hunderte, mehr oder weniger schwer voneinander unterscheidbarer Stämme, die jedoch allesamt fakultativ anaerob sind, d.h. sie können die benötigte Energie sowohl unter sauerstoffhaltigen Bedingungen (Zellatmung) als auch ohne Sauerstoff (Gärung) erzeugen. Bei dem respiratorischen Stoffwechsel (Zellatmung), werden unter Sauerstoffverbrauch Kohlenhydrate und Zucker zu  Adenosintriphosphat (ein Nukleotid, welches als unmittelbar verfügbarer Energie für die Zellen dient) und CO2 abgebaut. Bei der Gärung hingegen, werden die in der Maische enthaltenen Zucker (beispielsweise Glucose, Fructose, Saccharose oder Maltose) zu CO2 und dem Trinkalkohol Ethanol verstoffwechselt.

Neben Ethanol und CO2 werden jedoch auch oft unerwünschte Stoffe, wie beispielsweise Methanol, von den Hefen gebildet, weshalb die Industrie seit Jahrzehnten sogenannte Reinzuchthefen optimiert, die sich insbesondere durch ein besseres Gärvermögen und eine geringer Bildung von Fehlaromen von den natürlichen Saccharomyces cerevisiae Stämmen unterscheiden. Bei der Bierherstellung werden die verschiedenen Bierhefearten in ober- und untergärige Hefen unterschieden. Die obergärige Variante von ist Saccharomyces cerevisiae wird beispielsweise bei der Herstellung von Kölsch und Weizenbier verwendet und schwimmt während des Gärprozesses auf der Anstellwürze auf. Sie ist dadurch anfälliger für Pilze und Bakterien, kann jedoch bei Temperaturen von 18 °C und 24 °C arbeiten, was eine zusätzliche Kühlung, wie bei untergärigen Hefesorten (8 °C bis 14 °C) nicht erforderlich macht. Untergärige Hefen sinken nach der Fermentation auf den Grund des Gärtanks und werden z.B. bei der Produktion von Pils und Lager verwendet.

Eigenschaften der Reinzuchthefen

Die im vorherigen Abschnitt erwähnten Reinzuchthefen unterscheiden sich teilweise erheblich von ihren Urformen, weshalb viele Brennereien und Brauereien auch besonders stolz auf die von ihnen gezüchteten Arten sind und diese hüten wie ein Staatsgeheimnis. Normale Wildhefen können beispielsweise Alkoholkonzentrationen von 5-15% vertragen, während spezielle Zuchtformen von Saccharomyces cerevisiae Konzentrationen von über 20% überstehen und sich damit beispielsweise für die Herstellung von Sake eignen.

Neben der Alkoholverträglichkeit sind jedoch auch die Unterschiede in der Temperatur und Schwefeldioxidverträglichkeit, sowie die Erzeugung von Ethanol und Geschmacksstoffen von großer Bedeutung. Außerdem werden die Hefen nach der Schnelligkeit des Gärprozesses und ihren Flockungscharakteristiken unterschieden. Letzteres ist besonders bei der Herstellung von Champagner von Bedeutung. Die Zuchthefen werden in großen sterilen Edelstahltanks gezüchtet und anschließend gefiltert, gewaschen und ich getrockneter oder flüssiger Form an den Kunden ausgeliefert. Die Trockenhefe ist dabei länger haltbar und besitzt oft eine höhere Reinheit/Qualität, ist allerdings im Gegensatz zur Flüssighefe weniger maschinengerecht, da sie schlechter gepumpt und abgemessen werden kann.