Saccharomyces cerevisiae

 Wein-, Bier- und Backhefe In jedem Weinberg gibt es eine ganze Reihe von Hefen, die sich auf den Schalen der Beeren niedergelassen haben und bei der Weiterverarbeitung der gelesenen Trauben in den Most gelangen. Nicht jede dieser Hefen ist erwünscht, weshalb viele Winzer vorsichtshalber mit Reinzuchthefen arbeiten, nachdem sie die natürlichen Hefepopulationen durch entsprechende Maßnahmen wie z. B. Erhitzung inaktiviert haben. Verschiedene Untersuchungen zum Thema Hefeeintrag aus dem Weinberg haben übrigens ergeben, dass die natürlichen Weinberghefen gegenüber der Kellerflora von größerer Bedeutung sind, als dies früher angenommen wurde. Saccharomyces cerevisiae (zu Deutsch: Zuckerpilz des Bieres) ist eine der erwünschten Hefen, weil mit ihr eine geeignete Gärführung möglich ist und Fehltöne bei fachgerechter Arbeit kaum vorkommen. Allerdings macht die Hefe, die neben der Bedeutung für die Bier- und Weinproduktion auch als Backhefe (Sauerteig) nicht wegzudenken ist, nur rund 3 Prozent aller auf den Beeren befindlichen Hefen aus - auf gesundem Lesegut. Auf weniger gesunden bis faulen Beeren sind es sogar nur bis zu 0,3 %. Demgegenüber steht die ziemlich dominierende, aber eben unerwünschte Art Hanseniaspora uvarum, die auch unter dem Namen Kloeckera apiculata bekannt ist. Diese Hefe ist mit enormen 50 bis 90 % auf den Beerenhäuten vertreten, je schlechter der Zustand des Lesegutes, desto größer ist ihr Anteil am Gesamtaufkommen. Von den rund 15 verschiedenen Hefen, die man fast alle in fast jedem Weinberg findet, spielen diese beiden Arten die wichtigste Rolle. Die genaue Zusammensetzung der Hefepopulation auf den Beeren schwankt allerdings von Jahrgang zu Jahrgang, und nicht jede Art ist auch in der Lage, eine alkoholische Gärung zu bewirken. Hanseniaspora uvarum ist deshalb unerwünscht, weil die Hefen eine größere Menge Essigsäure neben ihrer Vergärtätigkeit produzieren, bis zu 2 g/l - dieser Wert liegt um das 25-fache höher als bei Saccharomyces cerevisiae. Außerdem werden mehr unerwünschte Gärungsnebenprodukte produziert. Von der erwünschten Hefe Saccharomyces cerevisiae kommen unterschiedliche Stämme natürlich im Weinberg vor, die aus spontan vergorenen Mosten entsprechend komplexere Aromen bilden, als sie in Weinen zu finden sind, die mit Reinzuchthefen entstanden sind. Allerdings können mit einigem Aufwand unterschiedliche Weinpartien, die mit verschiedenen Reinzuchthefestämmen vergoren wurden, auch nachträglich verschnitten werden, was die Komplexität solcher Weine spürbar erhöht. Zum Thema alkoholische Gärung findet man meistens Diagramme, die - naturgemäß vereinfacht - den Vorgang in einzelnen Schritten von der Glucose bis zum Pyruvat (Glycolyse) zum Acetaldehyd (durch Abspaltung von CO2) und schließlich bis zum Ethylalkohol dargestellt wird. Welche Rolle jedoch spielt eigentlich eine Hefe dabei genau? Zunächst einmal muss sich die Hefe als Population vermehren können. Unter geeigneten Umständen ist dies innerhalb kurzer Zeit (ca. 1 Minute) durch Sprossung möglich: Aus einer Mutterzelle wächst eine Tochterzelle. Eine zweite Möglichkeit ist die so genannte Meiose, bei der (sehr vereinfacht dargestellt) in mehreren Phasen aus einer Mutterzelle vier Tochterzellen entstehen. Um sich vermehren zu können, brauchen die Hefen Energie, um diese zu erzeugen, brauchen sie Nährstoffe und bestimmte Umgebungsbedingungen. Sie brauchen u. a. Zucker, Salze, Spurenelemente, Stickstoff und je nach Hefe und gewünschtem Endprodukt geeignete Temperaturen und pH-Werte. Neben den natürlich vorhandenen Stoffen gibt es Hilfsmittel, wie Vitamine oder DAHP, die dem Most erlaubterweise zugesetzt werden können, um die Vorgänge zu unterstützen. Je nach Hefe und sonstigen Bedingungen gibt es charakteristische Kurven für den Verlauf der Anzahl der Hefezellen während der Gärung in Abhängigkeit vom entstehenden Alkohol, der ab einer bestimmten Konzentration die Zellen inaktiviert bzw. zum Absterben bringt. Das eigentliche Ziel der Hefen, also die Energiegewinnung, wird unter aeroben Bedingungen (unter Anwesenheit von Sauerstoff) wesentlich effizienter erreicht als unter anaeroben, nur dass dabei kein Alkohol entsteht. Deshalb ist es in der Regel hilfreich, Sauerstoff aus dem Most fernzuhalten, denn die Hefen müssen dann ihre Fähigkeit nutzen, dahingehend umzuschalten, auch unter anaeroben Bedingungen arbeiten zu können und dabei den gewünschten Alkohol zu produzieren. Wie dieser Umschaltvorgang funktioniert, ist bisher noch nicht vollständig erforscht. Der Vorgang der anaeroben Energiegewinnung und die - wie man sehen wird - dadurch notwendige Bildung von Alkohol findet im Inneren der Hefezelle statt. Die Energie wird dadurch gewonnen, dass während der Glycolyse, also auf dem Weg von der Glucose zum Pyruvat, pro Molekül Glucose 2 Moleküle ATP (Adenosintriphosphat) frei werden. Im Grunde könnte die Hefe an dieser Stelle die Arbeit einfach einstellen, denn das Ziel, Energie zu gewinnen, ist erreicht. Weil allerdings die Bildung von ATP einen Verbrauch von in den Hefezellen kaum vorhandenem NAD+ bedingt, muss dieses für den Fortbestand der Glycolyse als Energiequelle nachgeliefert werden. Es muss also weitergehen: Das Pyruvat wird decarboxyliert, es entsteht Acetaldehyd, der mit dem Koenzym NADH (Nicotinamidadenindinukleotid) zu Ethylalkohol reduziert wird. Das NADH wird zu NAD+ oxidiert und steht der Glycolyse wieder zu Verfügung.  PB20140501   

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