MIKROBIOLOGIE  und GÄRUNG

Wichtige Begriffe rund um die Hefe-Mikrobiologie

 
          
    

 

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Glossar Mikrobiologie    A-M                                       A

Abflammen

Oberflächensterilisation* von Glaswaren oder Metallen (z.B. Öffnung eines Kulturröhrchens/Reagenzglas, Metallgegenstände wie Pinzetten, Spatel, Scheren, Skalpelle) durch Hineinhalten in die Flamme eines Bunsenbrenners*. Abflammen strapaziert den Gegenstand weniger als das Ausglühen*.

​​Abimpfen   

siehe Impfen*.

 

aerob/Aerobier

Lebensweise/Organismen, für deren Leben (d.h. Energiegewinn) elementarer Sauerstoff O2 nötig ist. Fast alle höheren Lebewesen, die meisten Pilze und viele Bakterien sind obligate Aerobier, d.h. sie benötigen für ihren Atmungsstoffwechsel unbedingt molekularen Sauerstoff. Fakultative Aerobier werden auch als aerotolerant oder mikroaerotolerant bezeichnet. Sie lassen sich in Gegenwart von Sauerstoff kultivieren, ohne dass sie geschädigt werden. Fakultative Aerobier besitzen jedoch nur einen Gärungsstoffwechsel für die Energiegewinnung und können Sauerstoff selbst nicht nutzen.

Hefen: Die meisten Hefen sind fakultativ anaerob*, sie sind also auf den Luftsauerstoff nicht zwingend angewiesen. Sie können ihn aber, wenn er vorhanden ist, wie die meisten anderen Lebewesen für einen oxidativen Energiestoffwechsel nutzen (aerobe Atmung): Sie können verschiedene Zucker zu Kohlenstoffdioxid und Wasser oxidieren. In Abwesenheit von Sauerstoff aber können viele Hefen die Zucker nur zu niedermolekularen Stoffen, beispielsweise zu Alkohol (Ethanol*) und Kohlenstoffdioxid (z. B. in der alkoholischen Gärung*), abbauen. Die Zuckeroxidation unter aeroben Bedingungen liefert aber bedeutend mehr Energie als die Vergärung (38 ATP*-Einheiten vs. 2 ATP-Einheiten). Deshalb sind die Massenzuwachsrate und die Zellteilungsrate bei oxidativem Zuckerabbau sehr viel höher als bei der Gärung und deshalb sollte die Hefe nach der Beimpfung eines Nährmediums noch belüftet werden.

 

Agar  Agar-Agar

Agar (auch Agar Agar) ist ein polymeres Kohlenhydrat*, das aus Rotalgen gewonnen wird. Man setzt ihn zu 1.5% bis 2.5% den Nährlösungen* als Verfestigungs-mittel zu (--> Nähragar*). Agar wird von der überwiegenden Zahl der Mikroorganismen* nicht angegriffen, also nicht abgebaut.  Info Geliermittel.  Info Agar. Sicherheitsdatenblatt.

Aktinomyceten

Aktinomyceten sind typische Bodenbakterien, die für den erdig-muffigen Geruch des Bodens verantwortlich sind. Aktinomyceten können mit Pilzkolonien auf dem Nähragar* verwechselt werden, da sie einen myzel*ähnlichen Vegetationskörper besitzen; ihre verzweigten "Hyphen"* sind unseptiert (nicht gekammert) und durch ihre Feinheit (d = 0.8 - 2.5 μm) von den niederen Pilzen zu unterscheiden, deren Mycel mindestens 5 μm dick ist. Unter den Aktinomyceten befindet sich eine grosse Anzahl Antibiotika-Bildner, sie sind deshalb von erheblichem praktischem Interesse. Info.

Ale-Hefe

Obergärige* Bierhefe der Art Saccharomyces cerevisiae*, für entsprechende Biersorten aus dem anglo-amerikanischen Raum.

anaerob/Anaerobier

Sauerstofffreie Atmosphäre. Lebensweise/Organismen, für deren Leben (d.h. Energiegewinn) elementarer Sauerstoff O2 nicht nötig ist, z.B. Mikroorganismen* wie Bakterien*. Man unterscheidet zwischen den obligaten und den fakultativen Anaerobiern (z.B. Hefen, Milchsäurebakterien).

Anstellen

Einleitung des Gärprozesses, bei dem die Bierhefe zu der Anstellwürze* gegeben wird. In der Sprache des Mikrobiologen ist es die Beimpfung der "Nährlösung", hier der Anstellwürze.

 

Anstellhefe

Die Bierhefe, die zum Anstellen* der Hauptgärung* in die Anstellwürze* gegeben wird.

Anstellkonzentration (Anstellmenge, engl. pitch rates)

Anstellkonzentration = Hefemenge, die der Anstellwürze*, also der Bierwürze nach dem Sud auf die Gärung bezüglich Temperatur und Sauerstoffanreicherung vorbereitete zuckerhaltige "Gärlösung" zum Starten der Primärgärung zugegeben wird. Eine falsche Anstellkonzentration (Hefemenge/Volumen [Zellen/mL] - vor allem eine zu geringe -  kann zu einer erhöhten Ester- und Fuselbildung führen. Hierdurch wird der Geschmack des Bieres verschlechtert und die Wahrscheinlich-keit eines „Katers“ steigt. Je besser es der Hefe geht, um so besser ist die Fermen-tation und das Bier. Typische Hefekonzentrationen: 20 - 30 Mio. Hefezellen/mL (20-30 x 10^6 HZ/mL); im Gärungsverlauf Anstieg auf ca. 60-80 x 10^6 HZ/mL). Zielwerte für den Heimbrauer: untergäriges Bier 1 - 1.2 x 10^6 HZ/mL und Grad Plato (= Bsp. Vollbier ca. 10-15 x 10^6 HZ/mL^); obergäriges Bier 0.5 - 1x10^6 HZ/mL und Grad Plato.

Info. Berechnung

 

Anstelltemperatur

Die Anstelltemperatur ist die Temperatur bei der die Hefegabe zur Anstellwürze* erfolgt. Sie entspricht beim Heimbrauen i.d.R. der Anzuchttemperatur der Bierhefe bzw. der optimalen Gärtemperatur der Hauptgärung (Bsp. obergärige* Hefen: 15 - 20 °C, untergärige* Hefen:  4 - 9 °C).

 

Anstellwürze

Vom Grobtrub und mehr oder weniger vom Feintrub befreite, auf Anstelltemperatur abgekühlte und mit Sauerstoff angereicherte Würze.

Anzucht

Erste Phase zur Kultivierung (Wachstum) von Mikroorganismen* aus wenig Impfmaterial* in geeignetem Nährmedium*, z.B. eine Impöse von Hefen ab Schrägaragrröhrchen* in Nährlösung*.

Arbeitskultur

Die übliche Methode zur Aufbewahrung von Mikroorganismen* ist das periodische Überimpfen* der Kulturen* auf frischen Nährboden*. Für den häufigen Bedarf an Mikroorganismen legt man Arbeitskulturen oder Gebrauchskulturen ab, die man periodisch von einer Stammkultur* abimpft. Damit schont man die reinen Stammkulturen vor einem allzu häufigen Abimpfen und der damit verbundenen Kontaminations*gefahr.

Ausglühen

Durch Ausglühen in einer Bunsenbrennerflamme (äusserer Teil des Aussenkegels) werden Impfösen* und Impfnadeln schnell und zuverlässig sterilisiert*.

Ausplattieren

syn. Ausspateln. Gleichmässiges Verteilen einer Zellsuspension mit einem sterilen Drigalski*-Glasspatel auf einer Nähragaroberfläche durch Drehen der Agarbodenplatte und des Spatels. Das Ausspateln kann mit Hilfe eines Petrischalen-Drehtisches (Info) erleichtert und genauer werden.

Ausstrichverfahren

syn. Vereinzelungsausstrich. Methode zur Erzielung von Reinkulturen* aus Einzelkolonien*. Hefen lassen sich aus Einzelkolonien mit Hilfe des Verdünnungsausstrichs isolieren. Dabei wird eine kleine Menge der Hefesuspension mit steriler* Impföse* in mehreren Serien paralleler Striche auf einer Malzagarplatte ausgestrichen. Die aufeinander folgenden Ausstriche führen zu einer zunehmenden Verdünnung des Inokulums* auf der Agarplatte. 

 

Autoklav

Dampfsterilisator. Drucksicheres Gefäss, das Wasser enthält und in dem z.B. Nährlösungen unter Druck erhitzt werden. Sinn des sog. Autoklavierens* ist es, durch Einwirkung "feuchter Hitze" Keime abzutöten (= sterilisieren*). Für Heimbrauer kann ein Dampfkochtopf diese Funktion bestens erfüllen.

Autoklavieren (= Dampfsterilisation)

Abtötung sämtlicher Mikroorganismen* unter Verwendung von "gespanntem" Wasserdampf (mindestens 120 °C bei 1 bar Überdruck (= 2 bar abs.) über mindestens 15 - 30 min). syn. Dampfsterilisation.

 

B

Backhefe

Die Backhefe ist eine obergärige* Hefe der Art Saccharomyces cerevisiae cerevisiae (Bierhefe), die allerdings ursprünglich speziell für Backzwecke gezüchtet wurde und daher besondere Eigenschaften aufweist, nämlich weniger Hefearoma, geringere Alkoholbildung und viel Kohlenstoffdioxid- (CO2)-Gasbildung zur Lockerung ("Gehen") des Teigs. InfoInfo. siehe insbesondere Kap. Hefen.

 

Bakterien

Bakterien sind die kleinsten und auch ältesten Lebewesen auf der Erde (ca. 3.5 Milliarden Jahre). Mindestens 12'000 Arten, ca. 5'000 beschrieben. Bakterien sind einzellige oder zu Kolonien oder Zellfäden angeordnete, unterschiedlich geformte Organismen (Kugeln: Kokken, Stäbchen, kommaförmig: Vibrionen, schrauben-förmig: Spirillen) ohne abgegrenzten Zellkern (d.h. keine Kernmembran, nur fadenförnige Kernsubstanz DNA*, sog. Prokaryoten*). Sie pflanzen sich ungeschlecht-lich durch Zellspaltung fort. Grösse: zwischen 0.2 µm - 100 µm (1 µm = 1/1000 mm). Sie kommen fast überall auf der Erde vor, in Boden, Wasser, Luft, Gegen-ständen und auf/in Organismen. Bedeutung: Destruenten (Zersetzer) im Kreislauf der Natur (--> Humusbildung, Selbstreinigung Gewässer und Abwässer, Abbau von Giftstoffen), Produzenten vieler wertvoller Produkte (z.B. Gärungsorganismen, Molkereiprodukte, Vitamine, Antibiotika, Enzyme (z.B. für Waschmittel), Industriechemikalien (Aceton, Alkohol, Säuren), Krankheitserreger bei allen Organismen. Info. siehe auch "Mikroorganismen*.

Bakterienzahl

Bakterienkonzentration pro Volumeneinheit (Zellzahl/mL).

 

Begleitkeime

Hierbei handelt es sich um Mikroorganismen*, die zur normalen Standortflora gehören oder als Verunreinigungen (sog. Kontaminanten*) angesehen werden.

Bierschädlinge   Bierverderber

Mikroorganismen*, die während des Brauprozesses ins Bier gelangen und den Geschmack und Geruch beeinträchtigen.

Bouillon 

Steriles*, flüssiges in Röhrchen oder Flaschen abgefülltes Nährmedium*.

 

Brauhefe/ Bierhefe 

syn. Bierhefe. Backhefe, Bierhefe, Bäckerhefe sind alle der gleichen Hefeart zuzuordnen, nämlich  lat.-wiss. Saccharomyces cerevisiae, ugs. kurz Hefe, gehört zu den Hefen (einzellige Pilze) und ist eine Knospungs-Hefe (engl. budding yeast). siehe auch "Hefe*", Glossar Biochemie (mit Abb.), Glossar Brautechnologie G-N Info.

Brauprozess

Der eigentliche Brauprozess beginnt mit dem Maischen*, bei dem das geschrotete Malz warmen Wasser zugegeben wird. In der Maische findet bei Temperaturen um 45°C der weitere enzymatische* Abbau der Gerstenstärke statt. Der flüssige Teil der Maische, die Würze*, wird danach durch Filtern abgetrennt. Beim anschliessenden Kochen werden die in der Würze enthaltenen Malzenzyme wie die Amylasen* denaturiert (bez. Funktion inaktiviert). Danach wird auf eine Temperatur abgekühlt, bei der nach Zugabe der Hefen die alkoholische Gärung* stattfinden kann.

Brutschrank

syn. Wärmeschrank (Thermostat); gewöhnlich elektrisch beheizbarer, isolierter Metrallschrank, dessen Innentemleratur automatisch in einem engen Temperatur-bereich konstant gehalten wird. Brutschränke dienen vorwiegend zum Kultivieren (Bebrüten) von Mikroorganismen, deren Optimaltemperatur allgemein zwischen 20 und 40°C liegen.

Bunsenbrenner

Der Bunsenbrenner ist ein kleiner Gasbrenner, bei dem das Brenngas nach dem Prinzip einer Wasserstrahlpumpe die Verbrennungsluft teilweise selbst ansaugt. Im Heimgärkeller verwendet man häufig Ventilkartuschenbrenner (Camping-Gasbrenner). Info. Mit einem solchen Brenner lassen sich z.B. Impfösen* und Glas-waren wie Erlenmeyerkolben* zur Anzucht von Hefen leicht abflammen*.

 

C

Candida utilis

Hefeart, die bei der Herstellung von Kefir eine Rolle spielt. Kefir ist ein dickflüssiges, kohlensäure- und  leicht alkohol-haltiges Milchgetränk. Info.

Carotinoide

Als Carotinoide (auch: Karotinoide) bezeichnet man eine umfangreiche Klasse an natürlichen Farbstoffen, die eine gelbe bis rötliche Färbung verur-sachen.

Sie kommen vor allem in den  Pflanzen, in Bakterien, aber auch in der Haut, in der Schale und im Panzer von Tieren sowie in den Federn oder im Eigelb der Vögel vor, wenn die betreffenden Tiere mit ihrer Nahrung farbstoffhaltiges Pflanzenmaterial aufnehmen. Denn nur Bakterien, Pflanzen und Pilze sind in der Lage, diese Pigmente de novo zu synthetisieren. Carotinoide erfüllen in Bakterien, insbesondere in den Luftkeimen* eine Schutzfunktion gegen den energiereiche UV-Strahlungsanteil des Sonnenlichts. cf. auch Luftkeime*. Bedeutung für den Menschen: Info.

 

 

D

Dauerkulturen

Als Dauerkultur können Hefesuspensionen in sterilem, inertem Medium hefestammspezifisch verschieden lange gehalten werden. Entscheidend  ist, dass diese Suspension keine Nährstoffe enthält. Dadurch fällt die Hefe ins ein Ruhestadium und kann so nicht von ihren eigenen Stoffwechselprodukten geschädigt werden.

 

Desinfektion   desinfizieren

"Entseuchung". Die gezielte, partielle Verminderung der Keimzahl, vorzugsweise auf Oberflächen (Keimzahlerniedrigung).  Wirkungsweise: entweder abtötend (bakterizid, sporozid, fungizid, viruzid) oder wachstumsverhindernd (bakteriostatisch, fungistatisch, virustatisch). Solche Massnahmen zur gezielten Verminderung der Keimzahl führen normalerweise nicht zur Sterilität*. Medizin: Abtötung von mehr als 99.9% der Krankheitserreger, meist mit chemischen Mitteln. Die Desinfektion ist weniger aggressiv als die Sterilisation* und kann sowohl bei Gegenständen als auch z.B. an den Händen durchgeführt werden.

Desinfektionsmittel

Substanzen mit desinfzierender Wirkung. Folgende Stoffgruppen werden als Desinfektionsmittel (d.h. als chemische Verfahren zur Teilentkeimung) angewandt: Schwermetallsalze, Alkalien, Halogene, Alkohole, Aldehyde, Phenolderivate, quartäre Ammoniumverbindungen u.a.  Info. Für den Heimbrauer interessante Reinigungs-/Desinfektionsmittel siehe hier PDF-Dokument.

Desinfektionsverfahren

Thermisch (Pasteurisation, UHT-Verfahren, Kochen).  Chemisch (Alkohol, Formaldehyd, quarternäre Ammoniumsalze etc.). Filtration (meist 0.2 µm Porendurchmesser).

Drigalskispatel

Für mikrobiologische Arbeiten an einem Ende abgewinkelter oder zu einem Dreieck gebogener Glasstab. Drigalskispatel dienen vor allem zum gleichmässigen Ausstreichen von flüssigem Impfmaterial auf Agarnährböden*. Info.

 

E

Einzelkolonie

Als Einzelkolonie bezeichnet man in der Mikrobiologie eine mikro- oder makroskopisch sichtbare Ansammlung identischer Mikroorganismen bzw. Zellen, die auf einem festen Nährmedium, meist einer Nähragarplatte wächst. Zum Erzielen von Einzelkolonien gibt es verschiedene Techniken, z.B. Ausstrichverfahren.

Eine Einzelkolonie bildet sich aus einer koloniebildenden Einheit (KbE) und besteht aus etwa 10^6 - 10^7 Zellen, die zu einem rundlichen Gebilde von mehreren Millimetern Durchmesser heranwachsen können. Die Einzelkolonien verschiedener Mikroorganismen unterscheiden sich häufig durch Grösse, Form und Farbe (Koloniemorphologie), was ihre Identifizierung möglich macht.

Aus Einzelkolonien lassen sich Reinkulturen* als Stammkulturen* anlegen. Verfahren: siehe Mikrobiologische AspekteBraulabor 12: Erzielung einer Einzelkolonie im Ausstrichverfahren.

Einzeller

Einzeller bestehen aus nur einer einzigen Zelle, besitzen also keine Gewebe oder gar Organe, müssen aber alle Lebensfunktionen erfüllen, die in mehrzelligen Lebewesen eben von den Geweben und Organen ausgeführt werden. Die unterschiedlichsten Organismen gehören zu den Einzellern wie Bakterien, Pilze, Algen, Protozoen.

Endosporen

Ultrakompakte Sporen* im Inneren der Bakterien (Dauerform, kaum stoffwechselaktiv). Sie übersteht schwierigste Bedingungen (austrocknungs-, strahlungs- und hitzeresistent.) und bleibt Jahrtausende Jahre keimfähig. 

Entkeimung

Keimfreimachung. siehe auch "Sterilisation*".

 

Erlenmeyerkolben (mit Schikanen) 

Erlenmeyerkolben (EMK) sind im Labor vielseitig einsetzbare Glasgefässe  mit einem – im Gegensatz zum Becherglas – nach oben hin enger werdenden Hals. Er eignet sich zum Autoklavieren* (= Sterilisieren*) von Nährmedien wie Nährlösungen* oder Nähragar*. EMK mit Schikanen (Eindellungen) versehen und auf einem Magnetrührer* lassen sich Hefen* sehr leicht anziehen.  Info. Info Schikanekolben.

 

F

Fangplattentechnik

Exponiert man sterile Nährböden* für einige Zeit offen an der Luft und inkubiert sie dann im Dunkeln in einem Brutschrank*, werden auf dieser “Fangplatte” bald Kolonien* von Mikroorganismen sichtbar (= Luftkeime*). Es finden sich besonders auffällige bunte Kolonien von pigmentierten Bakterien, die gelb, orange oder rot gefärbt sind. Wichtige Vertreter sind Micrococcus luteus, , Bacillus-Endosporen*bildner wie Bacillus cereus subsp. mycoides, der Pilzkolonien ähnlich erscheint und rasch den gesamten Nährboden überziehen kann.

 

Fermentation

In der Technologie: Prozess, bei dem mit Hilfe von Mikroorganismen* Produkte erzeugt oder veredelt werden. In der Biochemie: Gärung*.

 

Fermenter

syn. Bioreaktor. Zur Anzucht und Kultivierung von Mikroorganismen dienende Apparatur, die steril* betrieben werden kann. Für Hefen z.B. siehe hier.

 

Flüssigkultur

Anzucht von Mikroorganismen in einer flüssigen Nährlösung* bzw. Bouillon*/Nährbouillon.

Fraktionierter Ausstrich
Eine ausgeglühte (= sterile) Impföse* wird in mikroorganismenhaltiges Material getaucht und dann über eine Nähragaroberfläche so geführt, dass durch einen 1. Strich (z.B. geradlinig) die wiederum ausgeglühte (und dann abgekühlte) Impföse fast am Ende des 1. Strichs hindurchgezogen und den 2. Strich z.B. wellenförmig geführt wird. Das kann bis zu 4 Strichen ausgeführt werden, womit eine mechanische Ausverdünnung der Mikroorganismen erreicht wird. Am Ende der Strichführung ist die Wahrscheinlichkeit gross, dass aus einzelnen Zellen dan ganze (reine) Kolonien wachsen.

G

Gärröhrchen (Einhornröhrchen)

Das Gärröhrchen (Einhornröhrchen) wird mit einer sterilen Nährlösung gefüllt, die einen bestimmten Zucker als Energie- und Kohlenstoffquelle enthält, mit einem Hefestamm* oder anderen Mikroorganismus* beimpft und bebrütet. Entsteht bei der Gärung ein Gas (kohlenstoffdioxid) CO2), so verdrängt es im geschlossenen Schenkel die Nährlösung und wird dadurch „sichtbar“. Die Gasbildung kann auch halbquantitativ (und zeitabhängig) erfasst werden.

Gärung

syn. Fermentation. Anaerobe Form der Energiegewinnung; je nach Gärungstyp entstehen verschiedene Endprodukte wie Ethanol (alkoholische G.), Milchsäure (Milchsäuregärung), Essigsäure, Prpionsäure, Ameisensäure, Butanol. Der Energiegewinn in Form des ATP*-Moleküls ist gering im Vergleich zur aeroben Atmung*, daher müssen die Gärer mengenmässig ein Vielfaches eines Stoffes wie Glukose umsetzen, um zur benötigten Energiemenge zu kommen. Die ausgeschiedenen (immer noch energiereichen Zwischenprodukte) sind oft für den menschlichen Bedarf interessant.

Info.

Generationszeit g

Zeitintervall der Verdopplung der Mikroorganismenzahl (Zellzahl/mL). Bsp.: Bakterium Escherichia coli  g = 20 min, Hefe aerob 70 min bis 140 min, Hefe anaerob g = 2-3 Tage.

 

H

Hefe

Der wissenschaftliche Name der Backhefe lautet Saccharomyces cerevisiae. Saccharomyces kommt aus dem Altgriechischen und bedeutet „Zuckerpilz“. Cerevisiae ist lateinisch und heisst übersetzt „des Bieres“. Diese deutsche Bezeichnung ist die ursprüngliche und geht auf den Physiologen Theodor Schwann in die Mitte des 19. Jahrhunderts zurück. Tatsächlich handelt es sich bei Backhefe um einen Pilz. Wie der Name andeutet, kann sie aus Zucker Alkohol produzieren. 

siehe Kap. Hefen, auch Glossar Biochemie (mit Abb.), Glossar Brautechnologie G-N.  Hefemikroskopie.

Da es bei der Art Saccharomyces cerevisiae um einen Mikroorganismus handelt, der von Menschen seit alters her in grossem Umfang genutzt wird, gibt es eine grosse Anzahl von Synonymen. Die bekanntesten sind S. carlsbergensis, S. pastorianus, S. uvarum, S. ellipsoideus, S. bayanus, S. cratericus. S. cerevisiae ist von Anfang an ein Werkzeug der Menschen geworden, ohne dass ihnen bewusst war, dass sie ein Lebewesen benutzen! Die Hefe wurde wegen ihrer Fähigkeit Glucose zu Ethanol (trinkfähiger Alkohol) zu vergären und dabei eine grosse Menge an Kohlenstoffdioxid CO2 freizusetzen, in vielen frühen biotechnischen Verfahren verwendet. Einerseits stellte man aus zuckerhaltigen Medien berauschende Getränke her, andrerseits nutzte man die CO2-Produktion zum Lockern von Teigwaren. Der hohe Vitamin-B-Gehalt macht Hefe selbst aber zusätzlich zu einem wertvollen Nahrungsmittel (Info).

Unter anaeroben (O2-freien) Bedingungen produziert S. cerevisiae Ethanol, stellt jedoch die Biomasseproduktion praktisch ein (d.h. keine Vermehrung mehr). Als Substrat der Gärung können ausser Glucose auch Galaktose, Maltose, Saccharose, Melobiose und Raffinose genutzt werden. Soll Bäckerhefe Biomasse bilden, muss sie "atmen" können, d.h. es muss Luftsauerstoff in die Nährlösung eingebracht werden. Stärke kann von der Bäckerhefe nicht abgebaut werden. Daher geht ein Mehlteig nur unter der Voraussetzung auf, dass ihm Zucker zugesetzt wird (oder das Mehl ausreichend stärke-abbauende Amylase*-Enzyme* aus der Aleuronschicht des Korns enthält).

Hefeextrakt

Durch Trocknung von Hefeautolysat gewonnenes eiweiss- und vitaminreiches Pulver, das in Konzentrationen von etwa 0.3% zur Herstellung von Nährmedien* Verwendung findet.

 

Hefegärung

wenn Sauerstoff vorhanden: aerobe Kultur: Wenn das Ziel der Kultur eine möglichst rasche Biomasseproduktion ist wählt man aerobe Zuchtbedingungen. Der Fermenter* wird stark mit Luft begast, damit die Hefezellen ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden. Die optimale Temperatur liegt bei ca. 30 °C.  Es muss bei diesen Intensivkulturen steril* gearbeitet werden, da sonst die Hefe von anderen, schneller wachsenden Mikroorganismen überwachsen und verdrängt wird. Die Generationszeit liegt bei etwa 2 Stunden.

Unter Hefegärung wird die anaerobe Kultur verstanden, d.h. ohne Sauerstoff:

  • Es wird in geschlossenen Behältern ohne Begasung und Durchmischung gearbeitet. Das Entfernen der Luft am Anfang der Fermentation ist nicht nötig, da die Hefe den Restsauerstoff aufbraucht und entfernt.

  • Die Generationszeit liegt bei etwa 2 bis 3 Tagen.

  • Die optimale Alkoholausbeute wird bei einer Gärungstemperatur von 10 bis 12 °C erreicht.

  • Bei höherer Temperatur wird mehr Biomasse produziert.

  • Bei tieferer Temperatur wird weder Biomasse* noch viel Alkohol produziert, die Nährstoffe werden für den Erhaltungsstoffwechsel aufgebraucht.

Info.

 

Hefeherführung

Die Hefereinzucht*, ausgehend von einer Hefestammkultur* auf Schrägagarröhrchen (auch Kryoröhrchen*)  führt über eine Hefe-Arbeitskultur* im Labormasstab vom 5 mL Hefesuspension in 1:3 bis 1:5-Volumenschritten (Heimbrauer meist 1:10-Schritte) zu 5 bis 50 L Hefesuspension = 1. Stufe der Vermehrung der Reinkultur*. Die 2. Stufe der Hefevermehrung erfolgt als Hefeherführung in der Herführanlage (syn. Propagationsanlage) unter Betriebsbedinguznegn bis zum Betriebsmassstab der Brauerei, meist in 1:4-. bis 1:5-Volumenschritten (Bsp. Carlsberg-Kolben 5 - 10 L Hefeimpfgut --> 40 L-Kanne mit 25 L Würze --> Hefewanne/Bottich 3 hl Würze --> Bottich 10 hl und mehr (= sog. Kannenverfahren). Info.  Bsp. einer industriellen Hefepropagationsanlage hier.

Hefelieferanten

für den Heimbrauer:

Info.

Hefepropagation

syn. Propagation. Vermehrung von Reinzuchthefen* nach der 1. Vermehrungsstufe im Labormassstab (cf. Hefeherführung* und Hefestammkultur*) im Betriebsmassstab in "geschlossenen" Anlagen (= geschlossene Hefeherführung) zur Verminderung von Keiminfektionen. Bsp. einer industriellen Hefepropagationsanlage hier.

Hefereinzucht

Die Hefereinzucht erfolgt in 3 Phasen: 1. Isolation einer geeigneten Hefezelle aus einer Einzelkolonie* und Anlegen einer Hefestammkultur*. 2. Von einer Hefe-Arbeitskultur (Hefestammkultur* --> Hefe-Arbeitskultur) ausgehend erfolgt eine weitere Vermehrung der Reinzuchthefen* in definierten Vermehrungsstufen von 1 : 3 bis  1 : 5 der Volumenverhältnisse der Anzuchtgefässinhalte). Konkretes konventionelles Beispiel einer Hefereinzucht (= Laboratoriumsmasstab, 5 mL bis ca. 50 L): siehe Hefestammkultur. 3. In Braubetrieben eine weitere Vermehrung (Propagation*) in Hefepropagatoren bis zur Anstellmenge*.

Hefestammkultur

cf. Stammkultur*. Hefen, die immer verfügbar sein sollen, werden  z.B. auf einem Schrägagarröhrchen* oder in Kryoröhrchen* als Langzeitkulturen gehalten, von denen dann jeweils des öftern sog. Arbeitskulturen* abgeimpft werden. Aus denen können dann Starterkulturen* bzw. bei grösseren Brauereien die Hefereinztucht* über mehrere Vermehrungsstufen im Labor (z.B. Schrägagar --> 20 mL Würzefläschen mit 5mL Hefesuspension (HS) --> 50 mL Erlenmeyerkolben* (EMK) mit 25 mL HS --> 250 mL EMK mit 125 mL HS --> 1000 mL EMK mit 625 mL HS --> Anzuchtbehälter (z.B. Calsberg-Kolben, Info) mit 5 -  50 L-Volumen) gestartet werden.

Hefestarter

syn. Starter. Der Hefestarter ist das Verfahren des Heimbrauers der betriebsmässigen Hefepropagation* oder Hefeherführung*, aber nur die 1. Stufe: im Labor-massstab von einer Stammkultur bis max. zum Literbereich. Folgende 1:10-Propagationsschritte sind typisch: 1. Hefeschrägagarkultur* --> 10 mL Bierwürze; 2. Stufe: nach 1-2 Tagen in 100 mL Bierwürze; 3. Stufe: nach weiteren 1-2 --> in 1'000 mL Bierwürze. Belüftung: durch Rühren mit Magnetrührer oder Sterilfilter. Ideale Anstellmenge* untergärig 0.5 -1.0 x 10^HZ Hefezellen/mL und Grad Plato (z.B. Vollbier: 10-15 x 10^6 HZ/mL) obergärig; 0.5 - 1.0 x 10`6 HZ/mL und Grad Plato. Info.  Anstellmenge: Info (engl. pitch rates). Info. Video (engl.). siehe auch Glycogen (Biochemieglossar).

Hitzesterilisation feuchte Hitze)

Hitzesterilisation: Feuchte Hitze. Das Ergebnis einer Sterilisation im Autoklaven wird wesentlich beeinflusst durch folgende Faktoren: die Art der Mikroorganismen und ihre physiologischen Zustände (ihre Hitzeresistenz), die Ausgangskeimzahl, den angestrebten Endzustand, die Umgebungsbedingungen (z.B. pH-Wert des Mediums, Einschliessung der Keime in schützende Schmutz- und Fetthüllen), Dampfsättigung (Restluftanteil), Temperatur, Behandlungszeit.

Hefeviabilität  (Zellviabilität, Lebensfähigkeit, engl. viability)

engl. viability, syn. Lebensfähigkeit, Viabilität, Zellviabilität = Zelllebensfähigkeit, Lebendzellanteil. Charakterisierung des physiologischen Zustands der eingesetzten Hefe. Hefeviabilität bezeichnet in der Mikrobiologie den Anteil lebender Zellen in einer Zellpopulation. Sie kann mit einer einfachen Vitalfärbung (Methylenblaufärbung: vgl. Mikrobiologische Aspekte > Braulabor 4: Viabilitätstest).)  Info.

Daneben wird auch der Begriff "vitality" bzw. "Hefevitalität" verwendet: cf. Hefevitalität.

Hefevitalität   engl. vitality

syn. Hefevitalität. engl. vitality: ein Mass für die Hefeaktivität oder Gärleistung.

Der physiologische Zustand der eingesetzten Hefen wird  mit den beiden Begriffen "Lebensfähigkeit" (engl. viability) und "Hefevitalität" umschrieben. Vitalität charakterisiert die mit sehr unterschiedlichen Analysemethoden erfass- und quantifizierbaren Stoffwechselaktivitäten der Hefeprobe, so z.B Gärgeschwindigkeit, Säurebildungsvermögen, andere metabolische Aktivitäten, ATP-Gehalt (Adenosintriphosphat-Spiegel, Info, Info), Gehalt intrazellulärer Reservestoffe. Für den Heimbrauer ist methodisch einzig die Gärgeschwindigkeit fassbar.

Hyphen

Pilzfaden; einzelner fadenähnlicher Teil der Pilze; in ihrer Gesamtheit bilden die Hyphen das Mycel* (multizelluläre Filamente), also den gesamten Vegetations-körper.

IJ

​​Impfen  Abimpfen    Überimpfen*

Übertragen von Mikroorganismen* von einem Medium* (z.B. festes Schrägagarröhrchen* zur Stammhaltung*) in ein anderes Medium (z.B. flüssige Nährlösung* zur Anzucht*).

Abimpfen: z.B. von einer Arbeitskultur* in ein Flüssigmedium.

Überimpfen: z.B. von einer Stammkultur* in ein frisches Schrägagar*röhrchen zum Anlegen einer frischen Stammkultur*. Siehe auch Überimpfen*.

Impfnadel

Ein nadelförmiges Stück Platin-oder Chromniuckelderaht, das an einem Glasstab angeschmolzen oder in einem speziellen Halter (sog. Kollehalter) befestigt wird. Impfnadeln können in einfacher Weise durch Ausglühen in der Bunsenbrenner*flamme steril* gemacht werden. Sie dienen zum Impfen* bei mikrobiologischen Arbeiten.

 

Impföse

Impfnadel*, die am freien Ende ringförmig gebogen ist. Je nach dem Durchmesser der Öse können die Impfnadeln unterschiedliche Mengen Inokulum* (= Impfgut, d.h. Mikroorganismenmassen) aufnehmen. Der Einfachheit halber wird als Impföse sowohl die Halterung (= Kollehalter) als auch die eigentliche Impföse bezeichnet: cf. pdf-Dokument "Sterilisieren bzw. Ausglühen einer Impföse

Inkubieren

Inkubation. Bebrüten oder Verwahren einer Kultur unter bestimmten physikalischen Bedingungen (Temperatur, pH-Wert), um die Vermehrung von Mikroorganismen* zu ermöglichen oder zu begünstigen.

Inokulum

Impfgut. Zur Beimpfung von Nährmedien* verwendetes mikroorganismenhaltiges Material in flüssiger oder fester Form.

K

KbE  (KBE, KBU)

Eine koloniebildende Einheit (KbE) ist eine Grösse, die bei der Quantifizierung von Mikroorganismen* eine Rolle spielt, und zwar wenn die Lebendzellzahl von Mikroorganismen in einem Material auf z.B. einem Nähragar* bestimmt wird. Häufig werden die Keime als KBE im Wasser bestimmt: Info. Gesundheit und Wasserkeimzahlen.

Keime

Bezeichnung für einen vermehrungsfähigen, nicht näher definierten Mikroorganismus oder eine Mikrobenzelle (z.B. Keime im Wasser, Krankheitskeime, Keime in der Luft). siehe auch Keimzahlen*.

Keimzahlbestimmung

syn. Lebendzellzahlbestimmung*. Diese Methoden erfassen nur die lebenden bzw. die vermehrungsfähigen Zellen (= Keime), d.h. diejenigen Zellen, die in der Lage sind, sich durch Teilung zu vermehren.

Wichtige Methoden: 1. Plattenverfahren: eine kleine, genau abgemessene Menge einer meist verdünnten Zellsuspension wird über einen Agar*nährboden* in einer Petrischale verteilt, bebrütet und dann die gewachsenen Kolonien* ausgezählt. 2. Gussplattenverfahren: 0.1-1.0 mL der Probensuspension wird mit 10-20 mL eines bei 45°C flüssig gehaltenen Agarnährbodens vermischt, erstarren gelassen und dann bebrütet. 3. Spatelplattenverfahren: eine kleine Menge der meist verdünnten Zellsuspension wird auf die Agaroberfläche pipettiert und mit einem Drigalskispatel möglichst gleichmässig verteilt, dann bebrütet.

Keimzahlen

syn. Keimgehalt. Anzahl der in einer Materialprobe enthaltenen Mikroorganismen*, wobei entweder auf die Volumen- oder Masseneinheit bezogen wird (z.B. Keimzahl/mL, Keimzahl/g). siehe auch KBE*.

Klon  Klonen

Klonen ist die Erzeugung eines oder mehrerer genetisch identischer Individuen von Lebewesen. Die Gesamtheit der genetisch identischen Nachkommenschaft wird bei ganzen Organismen,  wie auch bei Zellen und Mikroorganismen als Klon bezeichnet. Bsp.: Landwirtschaft - ungeschlecht-liche bzw. die vegetative Vermehrung von Kulturpflanzen, wie Stecklingsvermehrung, aus Knollen stammende Pflanzen (Kartoffel, Zwiebel); Mensch - eineiige Zwillinge; Bakterien, Hefen und alle Pflanzen besitzen die Möglichkeit des Klonens zur ungeschlechtlichen, d. h. vegetativen Vermehrung von Natur aus.

Kolonie

Nach Inkubation* auf Nährboden* erkennbarer, isoliert stehender Haufen von Mikroorganismen. Die Zahl der Mikroorganismen pro Einzelkolonie kann stark variieren: Hefezellen pro Kolonie: 1.4 Mio. (Info), Anzahl Bakterienzellen (Escherichia coli) pro Kolonie: 3.3 x 10^9 (Info).   Info.

Kontamination/  kontaminiert

Produkte oder Gegenstände die nicht steril sind, werden als kontaminiert bezeichnet. Einschleppung unerwünschter Mikroorganismen.

Konservierung

Konservierung ist als Teilentkeimung anzusehen. Bei der Methode des z.B. Erhitzens von Beeren oder Kirschen für 20 min auf 80°C werden nur vegetative* Zellen und viele Pilzsporen abgetötet, während Bakteriensporen lebensfähig bleiben. Konservierungsverfahren sind: 1. Physikalische Verfahren wie Trocknung, Strahlenbehandlung, Hitzeeinwirkung (z.B. Autoklavieren*, Pasteurisieren*, Kühlen und Tiefkühlen). 2. Chemische Verfahren wie Säuerung (z.B. Sauerkraut, Silage), Räuchern, Salzen, Zucker (z.B. Konfitüren, Sirup), chemische Konservierungsstoffe wie schweflige Säure (Bsp. Wein), Sorbinsäure, Benzoesäure u.a.

 

Kryokonservierung

Gefrierkonservierung. Die Aufbewahrung von Mikroorganismenkulturen im eingefrorenen Zustand bei sehr tiefen Temperaturen ist die beste Konservierungsmethode für fast alle Mikroorganismen*. Sie garantiert eine hohe genetische Stabilität der Zellen und eine gute Konstanz ihrer Merkmale über lange Zeiträume hinweg. Zur Gefrierkonservierung verwendet man Kryoröhrchen mit dem Mikroorganismus angepassten Schutzstoffen, z.B. bei Hefen meist Glycerin 10% [v/v]. Eine einfache, schnelle und zuverlässige Methode ist das Einfrieren von Hefesuspensionen auf Keramikperlen. Ideale Lagertemperaturen sind < 70 °C in einem Tiefkühlschrank. 

Kultur

Anziehen/Wachstum von Mikroorganismen in beimpftem Nährmedium*bei geeigneten Umweltbedingungen (Temperatur/ Licht oder dunkel, pH). Auf Nährböden (fest) ist das Kulturergebnis in Form von Kolonien* oder rasenartigem Wachstum erkennbar. In der Bouillon*-(Nährlösung-)Kultur ist das Kulturegebnis als Trübung, Bodensatz oder Oberflächenhaut erkennbar.

Mit Kultur kann aber auch - ausserhalb der Biologie - die Kulturgeschichte des Bieres gemeint sein (vgl. Kultur auf dieser Website). Diese "Bierkultur" ist im Gegensatz zu einer Hefekultur sehr alt und beginnt parallel zur Geschichte der menschlichen Zivilisation. Spannendes Buch zum Thema "Bier: Eine Geschichte von der Steinzeit bis heute".

Kulturgefässe

Gefässe aus Glas und/oder Metall zur Oberflächen- und Submerskultur von Mikroorganismen*, z.B. Erlenmeyerkolben* (häufig mit Schikanen resp. Kerben: Schikanekolben, Fermenter.

L

Lactobazillen

Milchsäurebakterien. Bakterien, die Milchsäure C3H6O3 bzw. CH3-CHOH-COOH aus Zuckern bilden (Milchsäuregärung: siehe Biologie der Gärung > Milchsäuregärung).

Lag-Phase

auch Latenzphase, Anlaufphase: Anfangsphase der Vermehrung einzelliger Mikroorganismen*, die aus dem Ruhezustand in ein frisches Nährmedium* überimpft wurden. Die lag-Phase ist durch eine ansteigende Wachstumsrate gekennzeichnet. Sie geht anschliessend in die sog. log-Phase des Wachstums über.

Lebendzellzahl

syn. Lebendzellzahlbestimmung*. Diese Methoden erfassen nur die lebenden bzw. die vermehrungsfähigen Zellen (= Keime), d.h. diejenigen Zellen, die in der Lage sind, sich durch Teilung zu vermehren. cf. Keimzahlbestimmung*.

Lichtmikroskop

Ein Lichtmikroskop ist ein Gerät, mit dem man sehr kleine Dinge und Strukturen darstellen kann. Mit Hilfe der vergrössernden optischen Wirkung von Linsen werden Strukturen sichtbar, die man mit dem normalsichtigen menschlichen Auge nicht erkennen kann. Lichtmikroskope funktionieren mit Hilfe von Licht - im Gegensatz zu Elektronenmikroskopen, bei denen mit Hilfe elektromagnetischer Wellen Oberflächen abgescannt werden. Daneben gibt es noch die Rastertunnelmikroskope, die zwischen abtastender Oberfläche und Sondenspitze den fliessenden Tunnelstrom auswertet. Entscheidend ist das Auflösungsvermögen: menschliches Auge ca. 50-100 μm (= 1 menschliches Haar; 1 μm = 1/1'000 mm), Lichtmikroskop 1-0.2 μm = 1'000-200 nm [Nanometer], Elektronenmikroskop 0.1 nm, Rastertunnelmikroskop: einzelne Atome.  Info.

Grössenvergleiche: Bakterien 0.5-10.0 x 0.3-4.0 μm, Protozoen (tierische Einzeller): 20-500 μmViren 16-450 nm, Bierhefe 5-10 μm. Hefemikroskopie.

Literatur

Fachliteratuir zur Mikrobiologie und Mikrobiologie des Bieres siehe hier.

Log-Phase

Logarithmische oder exponentielle Vermehrungsphase, auch Exponentialphase: Phase der optimalen Vermehrung einzelliger Mikroorganismen*, in welcher der Logarithmus der Keimzahl* linear mit der Zeit ansteigt. In dieser Phase vermehrt sich jede Zellart in einem bestimmten Zeitintervall, die Wachstumsrate ist konstant und maximal.

Luftkeime

Die Atmosphäre ist der einzige Bereich unerer Erde, in dem sich Mikroorganismen nicht dauerhaft aufhalten und sich vermehren können, da es zu unwirtlich ist: kaum Nährstoffe, wenig Wasser, hoher Anteil zellschädigender energiereicher (= kurzwelliger) UV-Strahlung. Trotzdem finden sich Mikroorganismen durch Wind-eintrag, Aerosole (z.B. Vogelausscheidungen), gebunden an Staubpartikel, Sporeneintrag. Luftkeime fallen auf Nährböden durch farbige Kolonien* auf, hervor-gerufen durch Schutzpigmente wie Carotinoide*.

Keime* aus der Luft, die man mit sog. Auffangplatten (= offene Nähragarplatten*) auffängt und bis zur Kolonie*grösse wachsen lässt. Für den Heimbrauer sind die unsichtbaren Luftkeime ein Hauptgrund, um sehr sauber zu arbeiten: desinfizieren von Oberflächen, Gegenständen, Apparaturen oder gar totale Entkeimung (Sterilisation, z.B. Nährmedien, Gärbehälter, Bierflaschen vor dem Abfüllen, u.a.)

M

Magnetrührer

Ein Magnetrührer ist ein elektrisches Gerät, welches im Labor zum Rühren von Flüssigkeiten verwendet wird, z.B. flüssige beimpfte Hefemedien zur Anzucht* von Hefen.  Info.

Malzagar

syn. Malzextrakt-Agar, zum Nachweis, zur Isolierung, zur Bestimmung der Keimzahl von Pilzen, insbesondere von Hefen und Schimmelpilzen und zur Anzucht/Vermehrung von Hefen. Bsp. Malzextrakt-Agar Fa. ROTH: Info. Gebrauchsanweisung

Malzextrakt

Malzextrakt (auch: Malzsirup) ist ein aus Gersten-Malz hergestellter, hell- bis dunkelbrauner, angenehm malzartig schmeckender Sirup oder pulverförmiger Extrakt, der sich besonders zur Herstellung von Nährmedien* (0.1 bis 1.0%) für die Kultivierung von Hefen und anderen Pilzen eignet, aber auch unter anderem als Backmittel verwendet werden kann. Werden andere Getreidearten als Gerste zur Herstellung verwendet, muss deren Name vorangestellt werden.

Bsp. Malzextrakt Fa. ROTH: Info. Sicherheitsdatenblatt.

Mikroorganismen

Mikroorganismen sind mikroskopisch kleine Lebewesen (Organismen), die als Einzelwesen nicht mit blossem Auge erkennbar sind. Sie werden auch als Mikroben oder Kleinstlebewesen bezeichnet. Typische Mikroorganismen sind: Bakterien, Archaea (Archaebakterien), Mikropilze (wie Hefen), tierische Einzeller (Protozoen, auch "Urtierchen", Bsp. Amöbe, Wimperntierchen), Mikroalgen (Bsp. Kieselalgen), aber auch "Nichtlebewesen" wie Viren und Prionen (infektiöse Partikel) gehören zum Arbeitsfeld der Mikrobiologie.  Info.  Vielfalt: mikrobiologischer Garten.

Mikroskop

siehe Lichtmikroskop*

Milchsäurebakterien

Lactobazillen. Milchsäurebakterien. Bakterien, die Milchsäure C3H6O3 bzw. CH3-CHOH-COOH aus Zuckern bilden (Milchsäuregärung: siehe Biologie der Gärung > Milchsäuregärung).

​​

Mutation

Nachweisbare erbliche Veränderung des genetischen Materials. Hefe weist ca. 6'000 Gene auf und dient als genetischer Modellorganismus (im Vergleich Mensch: ca. 30'000, Drosophila melanogaster (Taufliege): ca. 14'000. Mutationsrate: 1000 in 311'000 Generationen (Info).

Mycel

Ein Pilzgeflecht aus (meist verzweigten) vegetativen Pilzfäden (Hyphen*), das den Vegetationskörper der meisten Pilze bildet.   Info/Bilder.

 

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