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Wiederverwendung von Bierhefen - Brauereien könnten Rohstoffe einsparen

Wiederverwendung von BierhefenBrauereien könnten Rohstoffe einsparen

Brauereien müssen bei der Bierproduktion die Bierhefe nicht neu ansetzen, sondern können die Hefe problemlos mehrfach verwenden. Zu diesem Schluss kommt eine mikrobiologische Studie.

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Braugerste

Diese Hefezellen würden in der Regel auch bei längeren Serien nicht wesentlich altern, schreiben Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung und der Leibniz-Universität Hannover im Fachblatt Journal of Biotechnology. Eine mittelständische Brauerei könne durch die Wiederverwendung der Hefe pro Jahr über 170 Tonnen Malz einsparen - ohne Auswirkungen auf die Qualität des Bieres. Außerdem würde so weniger Braugerste benötigt, deren Produktion in Deutschland zurückgegangen ist.

Hefe spielt bei der Bierproduktion eine zentrale Rolle. Die Brauereien unterscheiden dabei zwischen obergärigen Brauhefen, die bei Zimmertemperatur von 15 bis 20 °C Hefeweizen oder Gose entstehen lassen, und untergärigen Brauhefen, die es mit 4 bis 9 °C wesentlich kühler mögen. Das weit verbreite Pilsner ist ein solches untergäriges Bier, das auf der Hefe Saccharomyces pastorianus basiert. Die sorgt dafür, dass die Zucker aus dem Malz in der Würze während der Gärung zu Ethanol und Kohlenstoffdioxid abgebaut werden.

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Dr. Franziska Bühligen

Diese biotechnologischen Prozesse haben sich über Jahrhunderte entwickelt. Die Details unterscheiden sich und werden von den einzelnen Brauereien streng gehütet, da sie den Geschmack des Bieres definieren. Die Wissenschaftler nahmen nun in drei mittelständischen deutschen Brauereien Proben, um herauszufinden, wie die Hefekulturen während des Produktionsprozesses altern. Anschließend wurden die Zellen im Labor mit Hilfe von Mikroskopie, Durchflusszytometrie und Genexpressionsanalysen intensiv untersucht.

Die Ergebnisse der Analysen zeichneten ein klares Bild: „Zwei der Brauereien verwenden die Hefe sechsmal und eine bis zu 20 Mal. Unsere Genexpressionsanalysen zeigten jedoch keinen Unterschied bei der Alterung der Zellen", berichtet Dr. Franziska Bühligen vom UFZ. Mit Hilfe von Alterungs-, Flokkulations- und Stressgenen konnte das Forscherteam so erstmals wissenschaftlich fundierte Aussagen zur Wiederverwendbarkeit der Hefen treffen.

„Die Sude müssen beim ‚Drauflassen‘ ausreichend belüftet werden und das anschließende Verfahren muss gut eingestellt sein. Dadurch können sich die Zellen ausreichend vermehren und die Hefekultur verjüngt sich fortlaufend. Somit kann sie für 20 oder mehr Brauprozesse eingesetzt werden." Bühligen empfiehlt, lediglich die oberste und unterste Schicht der sedimentierten Hefen bei der Wiederverwendung wegzulassen, dann könnten Brauereien viel Aufwand, Zeit und Kosten einsparen, ohne das Qualitätsunterschiede entstehen würden.

Mit dieser Erkenntnis bricht das Team aus Leipzig und Hannover mit einem Dogma in der Brauwirtschaft: Bisher wird die Hefe meist nur wenige Male verwendet, aus Angst vor sogenannten Flokkulationsverlusten oder biologischen Kontaminationen. Misslingt ein Braugang, weil die Hefe abstirbt, das Bier trübe wird und nicht mehr schmeckt, dann hat das Unternehmen nicht nur eine Woche Zeit verloren, sondern auch jede Menge Rohstoff. In einer modernen Brauerei können dies bei einem Gärtank schnell 3000 Hektoliter Bier, also rund 600000 Flaschen werden. Dank der Untersuchungen müssen sich die Braumeister jetzt nicht mehr nur auf ihre Erfahrungen verlassen, sondern können daneben auch auf wissenschaftlich fundierte Erkenntnisse bauen und Neues wagen. Können biologische Kontaminationen ausgeschlossen werden, ist es kein Problem, die Hefen vielfach einzusetzen. Die Wiederverwendung der Hefe könnte in Zukunft nicht nur Kosten sparen und die Umwelt schonen, sondern auch die Nerven der Braumeister. In Deutschland wird immer weniger Braugerste angebaut, was zur Folge hat, dass immer mehr Gerste importiert werden muss. Bei unterschiedlicher Gerste muss jedes Mal der gesamte Brauprozess - vom Mälzen über das Einmaischen und Würzekochen bis hin zur Gärung - immer wieder neu angepasst werden, was sehr aufwendig und zeitintensiv ist.

Tilo Arnhold

Publikationen:
Franziska Bühligen, Patrick Lindner, Ingo Fetzer, Frank Stahl, Thomas Scheper, Hauke Harms, Susann Müller (2014): Analysis of aging in lager brewing yeast during serial repitching. Journal of Biotechnology, Volume 187, 10 October 2014, Pages 60-70, ISSN 0168-1656, http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiotec.2014.07.002.
Franziska Bühligen, Philipp Rüdinger, Ingo Fetzer, Frank Stahl, Thomas Scheper, Hauke Harms, Susann Müller (2013): Sustainability of industrial yeast serial repitching practice studied by gene expression and correlation analysis. Journal of Biotechnology, Volume 168, Issue 4, December 2013, Pages 718-728, ISSN 0168-1656, http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiotec.2013.09.008.
F. Bühligen, H. Sträuber, J. Ondruschka, H. Harms, und S. Müller (2010): Monitoring von Bruch- und Staubhefen in Brauprozessen. Brauwelt. 01/2010; 150:18-20.
Die Untersuchungen wurden gefördert von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) und der Wissenschaftsförderung der Deutschen Brauwirtschaft.

Weitere Informationen:
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Dr. Franziska Bühligen
und
Prof. Dr. Susann Müller
http://www.ufz.de/index.php?de=13582

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