Die Hefe – das lange unbekannte Wesen

Seit et­wa 9000 Jahren brau­en die Menschen Bier, aber die Erkenntnis, dass die wich­tigs­ten und un­er­setz­ba­ren Mitarbeiter beim Brauprozess ein­zel­li­ge, le­ben­de Organismen sind ist erst seit et­wa 150 Jahren be­kannt. Die ge­ziel­te Verwendung der Hefe als Gärorganismus ist streng ge­nom­men so­gar erst seit 132 Jahren mög­lich. Und ob­wohl Bier be­reits Jahrtausende vor­her ge­braut wur­de ha­ben die­se Erkenntnisse die Braukunst grund­le­gend re­vo­lu­tio­niert.

Von Beginn ih­rer Existenz ha­ben die Menschen Naturvorgänge wie Fäulnis, Verwesung und Gärung be­glei­tet. Die Beobachtung und vor al­lem die Erfahrungen mit spon­tan ab­lau­fen­den Fermentationsprozessen führ­ten be­reits früh­zei­tig zu prak­ti­scher Nutzanwendungen. Ein ein­fa­ches Stehenlassen ei­ner Honigwassermischung oder Früchten bzw. Fruchtsaft an der Luft führ­te schon zu ei­nem al­ko­ho­li­schen Produkt.

Für zahl­rei­che Lebensmittel und Konservierungsprozesse wur­den die Vorteile von Fermentationsprozessen aus­ge­nützt oh­ne die ei­gent­li­chen Ursachen zu ken­nen. So et­wa die Herstellung von Sauerkraut, Sojasauce, Tee, Kakao, Käse oder Brot. Über Jahrtausende hin­weg ha­ben sich Bierbrauer und Winzer in der Ausnutzung em­pi­risch ge­won­ne­ner Erkenntnisse fort­ent­wi­ckelt.

Aber die Gärung mit ih­ren auf­fäl­li­gen äu­ße­ren Erscheinungen wie Gasentwicklung, Schaumentstehung und Geschmacksveränderungen war nicht ver­stan­den. Vielmehr wur­de die Gärung als Reinigungsvorgang ge­se­hen, bei dem min­der­wer­ti­ge Substanzen aus dem Gärgut (im Schaum) ab­ge­schie­den wur­den oder sich ab­set­zen. Der sich ab­set­zen­den oder auf­schwim­men­den Masse gab man das Wort Hefe oder Zeug wuss­te aber nicht was es war. Der frü­her im Sprachgebrauch ver­wen­de­te ab­wer­ten­de Ausdruck „Hefe des Volkes“ als Synonym für den „ver­kom­me­nen Teil ei­ner Bevölkerung“ fin­det in der Vorstellung der Gärung als Reinigungsprozess sei­nen Ursprung.

Leeuwenhoek`s Mikroskop

Leeuwenhoek`s Mikroskop

Die Grundlage zur Entdeckung der Hefe als Organismus leg­te 1680 Antoni van Leeuwenhoek durch die Erfindung des ers­ten Mikroskop-ähnlichen Apparates mit dem es ihm da­mals be­reits ge­lun­gen war „ku­ge­li­ge Gebilde“ im Gärsubstrat zu iden­ti­fi­zie­ren. Trotzdem soll­te es aber noch fast 200 Jahre dau­ern bis Licht ins Dunkel der Gärung kam. Das gan­ze 18. Jahrhundert hin­durch gab es trotz der Möglichkeiten, die die Nutzung des Mikroskops ge­bo­ten hät­te, zu­nächst kei­ne neu­en Erkenntnisse zur Aufklärung des Gärungsprozesses. Auch im Bereich der che­mi­schen Forschungen ge­rie­ten die Gärungsvorgänge zu­nächst aus der Sicht.

Erst Ende des 18. Jahrhunderts rück­ten die Fragen nach Ursachen und Verlauf der Gärung wie­der ins Blickfeld. In den Jahren 1787/1788 be­fass­te sich Antoine Laurent Lavoisier mit dem Gärungsvorgang, den er quan­ti­ta­tiv zu er­fas­sen such­te. Im Ergebnis sei­ner Untersuchungen ge­lang­te er zu der Aussage, „dass Zucker rest­los in Alkohol und Kohlensäure zer­fällt“. Man ging bei der Gärung al­so von ei­nem che­mi­schen Ablauf (Oxidation) aus. Die fran­zö­si­sche Akademie der Wissenschaften setz­te 1799 ei­nen Preis in Form ei­nes Kilobarren Goldes für den Wissenschaftler aus, der die Geheimnisse der Gärung end­gül­tig auf­klärt. Den Preis hat aber nie­mand er­hal­ten.

Bis Mitte in die 30er Jahre des 19. Jahrhunderts be­stand wei­ter­hin we­nig Klarheit über den Zusammenhang zwi­schen Hefe und Gärung. Man sah die Hefe als ein Produkt der Gärung und nicht de­ren Ursache. Erst zwi­schen 1834 und 1837 wur­den von 2 deut­schen und ei­nem fran­zö­si­schen Wissenschaftler un­ab­hän­gig von­ein­an­der bahn­bre­chend neue Erkenntnisse ge­won­nen:

Charles Cagniard-Latour

Charles Cagniard-Latour

Charles Cagniard-Latour un­ter­such­te Bierhefe mi­kro­sko­pisch und stell­te fest, dass Hefe fä­hig ist, sich fort­zu­pflan­zen und folg­lich ein or­ga­ni­sier­ter und nicht wie bis­her an­ge­nom­men, ei­ne ein­fa­che or­ga­ni­sche oder che­mi­sche Substanz sei und dass Hefe fer­ner dem Pflanzenreich an­ge­hört.

Theodor Schwann

Theodor Schwann

Theodor Schwann führ­te den Nachweis, dass ste­ri­li­sier­te Luft den Gärungsvorgang in Fruchtsaftlösungen nicht aus­lö­sen konn­te. Nicht ste­ri­li­sier­te Luft führ­te da­ge­gen schnell zu leb­haf­ter Gärung und Organismenbildung. Er wi­der­leg­te da­mit die gän­gi­ge Meinung, dass die Gärung ei­nen Oxidationsprozess dar­stellt und zeig­te, dass sich in der Luft ne­ben dem Sauerstoff noch le­ben­de Materie be­fin­den muss. Als Namen für die Hefe führ­te er den Begriff „Zuckerpilz“ ein, der ins la­tei­ni­sche über­setzt den heu­ti­gen Gattungsnamen Saccharomyces dar­stellt.

Traugut Kützing

Traugut Kützing (im 80. Lebensjahr)

Friedrich T. Kützing kam 1834 zur Erkenntnis, dass die Hefe durch ih­re „Bildung“ und ih­ren „Vervielfältigungstrieb“ die „wei­ni­ge Gärung“ ver­ur­sa­che, ve­ge­ta­bi­len Ursprungs sei und nicht ei­ne „so­ge­nann­te chemisch-organische Verbindung“.

Allerdings pass­ten die­se neu­en Erkenntnisse nicht in das Weltbild ei­ni­ger füh­ren­der Chemiker der da­ma­li­gen Zeit. Es ent­wi­ckel­te sich ein Streit, der über 20 Jahre an­hielt und Stoff für ei­nen span­nen­den Spielfilm bie­ten wür­de: So schrieb et­wa 1839 der Chemiker Justus Liebig in sei­nem Buch „Ueber die Erscheinungen der Gährung, Fäulniß und Verwesung und ih­re Ursachen“, Annalen der Pharmacie auf Seite 285 fol­gen­den Satz:

„Mit Wasser zer­teil­te Bier– und Weinhefe un­ter ei­nem gu­ten Vergrößerungsglas be­trach­tet stellt durch­schei­nen­de platt­ge­drück­te Kügelchen dar….Die Naturforscher wur­den durch die­se Form ver­lei­tet, das Ferment für be­leb­te or­ga­ni­sche Wesen, für Pflanzen oder Thiere zu er­klä­ren.“

Deckblatt

Deckblatt der Ausgabe mit dem dif­fa­mie­ren­den Artikel mit der Überschrift „Das ent­räth­sel­te Geheimnis der geis­ti­gen Gährung“

 

In ei­nem dif­fa­mie­ren­den Artikel im wis­sen­schaft­li­chen Journal Annalen der Pharmacie Band 29-30 mit der Überschrift „Das ent­räth­sel­te Geheimnis der geis­ti­gen Gährung“ ma­chen sich die Verfasser Friedrich Wöhler und Justus Liebig 1839 über die Erkenntnisse ih­rer „Kollegen“ in dras­ti­scher Weise lus­tig:

„…die­se Infusorien fres­sen Zucker, ent­lee­ren aus dem Darmkanal Weingeist und aus dem Harnorgan Kohlensäure. Die Urinblase be­sitzt in ge­füll­tem Zustand die Form ei­ner Ghampagnerbouteille, im lee­ren Zustand ist sie ein klei­ner Knopf…“

Auszug

Auszug aus dem sar­kas­ti­schen Aufsatzes von Justus Liebig und Friedrich Wöhler (1839)

 

Erst Louis Pasteur bän­dig­te schließ­lich 20 Jahre spä­ter den Widerstreit der Chemie mit sei­nen be­rühm­ten Sätzen:

„Keine Gärung oh­ne Organismen.“

„Jede Gärung durch ei­ne spe­zi­fi­sche Art von Organismus“

Von 1857 an galt dann ei­gent­lich bei al­len Wissenschaftlern un­strit­tig die Hefe als le­ben­der Organismus, der die Gärung aus­löst. Allerdings ver­brei­te­ten sich die­se Kenntnisse nicht so schnell wie heu­te, und so ist in ei­nem Brauerfachbuch von 1859 über die Hefe noch fol­gen­des zu le­sen:

„Die ge­wöhn­li­che Hefe ist be­kannt­lich die von gäh­ren­dem Biere ab­ge­son­der­te brei­ar­ti­ge gelb-bräunliche, meist auf der Oberfläche sich sam­meln­de, zum Theil aber auch zu Boden fal­len­de aus Kleber, Wasser Kohlen- Essig- und Aepfelsäure, Extractivstoff, Schleim und Zucker be­stehen­de Substanz, wel­che vor­nehm­lich da­zu be­nutzt wird, um in an­de­ren da­zu fä­hi­gen Flüssigkeiten ei­ne neue Gärung ein­zu­lei­ten.“

Emil Christian Hansen

Emil Christian Hansen im Carlsberg Laboratorium

Emil Christian Hansen ge­lang am 12.November 1883 im Carlsberg-Laboratorium in Kopenhagen erst­mals die Isolierung ei­ner Hefezelle und dar­aus die Züchtung der ers­ten Reinkultur ei­ner Brauhefe. Dies stell­te ei­ne Revolution für die Braukunst dar und ist in sei­ner Bedeutung gar nicht hoch ge­nug ein­zu­schät­zen, denn die­ser Stichtag ver­än­der­te das Brauen grund­le­gend: Alle ver­wen­de­ten Hefen in al­len Brauereien der Welt stell­ten bis zur Einführung der Reinzucht ei­ne Mischung aus ober- und un­ter­gä­ri­gen Hefen und Bakterien dar.

Das Brauen ei­nes un­ter­gä­ri­gen Bieres vor 1883 muss da­her aus fol­gen­der Sichtweise be­trach­tet wer­den: Da al­le Hefesätze ne­ben ver­schie­de­ne­rer Hefen auch Bakterien ent­hiel­ten wur­den al­le Biere frü­her oder spä­ter sau­er. Aus der Erfahrung wuss­ten die Brauer, dass der Zeitpunkt an dem das Bier sau­er wur­de, hin­aus­zu­zö­gern war in­dem man kon­se­quent kal­te Temperaturen beim Brauprozess ein­hielt. Die Absicht der bay­ri­schen Brauer war al­so das Bier nicht sau­er wer­den zu las­sen.

Die wichtigsten Mitarbeiter in einer Brauerei….

Die wich­tigs­ten Mitarbeiter in ei­ner Brauerei….

Als (un­be­kann­ter) Nebeneffekt der kal­ten Temperatur hat­ten un­ter­gä­ri­ge Hefen ei­nen Selektionsvorteil und der Prozentanteil im wie­der­ver­wen­de­ten Hefesatz stieg von Führung zu Führung. Dies führ­te (un­be­wusst) zum Brauen un­ter­gä­ri­ger Biere mit ih­rem ty­pi­schen Aroma, wel­ches die Lagerbiere von den warm ver­go­re­nen Ales un­ter­schied. Dies war vor der Erfindung der Kältemaschine na­tür­lich nur in Regionen mit kal­ten Wintern mög­lich. Wurde je­doch ein der­ar­ti­ger Hefesatz mit über­wie­gend un­ter­gä­ri­gen Hefen mehr­mals warm ge­führt, setz­ten sich er­neut die ober­gä­ri­gen Hefen durch.

Anders wie es heu­te wahr­schein­lich üb­lich wä­re, be­hielt das Carlsberg Laboratorium die „Erfindung“ der Reinzucht ei­ner Hefe nicht für sich, son­dern ver­öf­fent­lich­te sie und mach­te sie so den Brauern auf der gan­zen Welt zu­gäng­lich. Die Gewinnung ei­ner Reinzuchthefe war die Voraussetzung für die welt­wei­te Verbreitung der un­ter­gä­ri­gen Biere und führ­te zu­sam­men mit den re­la­tiv zeit­glei­chen Erfindungen der Kältemaschine (1873) und der Filtration (1879) zu ei­ner Abkehr von der „al­ten“ ober­gä­ri­gen Brauweise.

Plötzlich wa­ren bei den Biertrinkern nur mehr die „neu­en“ hel­len, fil­trier­ten, rei­nen Lagerbiere ge­fragt. Dies ge­schah Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts in­ner­halb we­ni­ger Jahrzehnte und ist heu­te als die so­ge­nann­te Lagerbier-Revolution be­kannt. Die ak­tu­el­le (Wieder)-Entdeckung der Ales durch die Craft Beer Welle ist al­so ei­gent­lich ei­ne Renaissance und ei­ne Gegenreaktion auf die Lagerbier-Ausbreitung vor 120 Jahren.

Gedenktafel

Gedenktafel zu ei­nen der wich­tigs­ten Tage für das Brauwesen: am 12. November 1883 ge­lang Emil Christian Hansen die ers­te Reinzucht ei­ner Hefe im Carlsberg Laboratorium


Dr. Michael ZepfDr. Michael Zepf ist Dozent und Leiter des Geschäftsbereichs Genuss-Akademie an der Münchner Doemens-Akademie, der auch die Biersommelier-Ausbildung be­her­bergt. Einmal jähr­lich lei­tet er ein Hobbybrauer-Seminar in den Räumen der staat­lich an­er­kann­ten Fachakademie für Brau- und Getränketechnologie.


 

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