Ueber Hefe und Gährung. (Schluſs des Berichtes S. 391 dieses Bandes.) Ueber Hefe und Gährung. Die Form und Gröſse der Zellen einer guten Preſshefe ist nach Wittelshöfer abhängig von dem angewendeten Material. Die Hefe aus Kartoffelmaische zeigt unter dem Mikroskop fast durchweg nahezu runde Formen und man findet nach der einen Seite meistentheils eine ziemlich groſse Vacuole. Maismaische gibt lange gestreckte Zellen. Die Zelle der Kartoffelhefe hat eine Länge von 6,5, einen Querdurchmesser von 5,3 Mikromillimeter; sie ist also beinahe rundlich. Die Hefe aus ganzem Mais zeigt Durchmesser von 7,2 bezieh. 4,8; sie ist also beinahe 1½ mal so lang als breit. Die Hefe aus geschrotenem Mais zeigt das Verhältniſs 10 : 16. Die Form der Preſshefe ist im Allgemeinen eine sehr verschiedene, so daſs sich eine bestimmte Form und Gröſse eigentlich nicht ableiten läſst. Wir haben Preſshefen aus anscheinend gleichem Material mit einem Längendurchmesser von 8 bis 6,5 und einem Querdurchschnitt von 7,3 bis 5,5. Dies mag zum Theil daran liegen, daſs wir in der Preſshefenfabrikation so sehr wechselndes Material haben. Hayduck hat Versuche gemacht über den Einfluſs der Säuremenge auf die Gröſse der Hefe; er hat zunächst Preſshefe, die ohne Säurezusatz einen Längendurchmesser von 7 und einen Querdurchmesser von 5,9 hatte, in eine 10procentige Zuckerlosung gebracht und zu solcher Zuckerlösung steigende Mengen Milchsäure bis zu 4,63 Proc. zugesetzt. Er hat gefunden, daſs der Zusatz von Milchsäure die Form der Preſshefe wesentlich beeinfluſst, indem sie immer kleiner wird. Der Längendurchmesser nahm ab bis zu 4,5 und der Querdurchmesser bis zu 3,0. Eine gleiche Abnahme hat er bei Phosphorsäure beobachten können. Eine zweite Reihe von Versuchen hat Hayduck gemacht, indem er der Hefe gleichzeitig eine Nährlösung gab. Wenn die Hefe einen Längendurchmesser von 6,5 hatte, dann nahm dieselbe bei einer Steigerung des Zusatzes der Milchsäure ab bis 4,5 und der Querdurchmesser fiel von 5,6 auf 4,0. Bei weiteren Versuchen mit einem noch höheren Säurezusatz hat er gefunden, daſs der Längsdurchschnitt schlieſslich von 7,0 bis auf 3,4 und der Querdurchschnitt von 6,0 bis auf 2,5 heruntergegangen ist. Nach M. Delbrück ist es wohl unbestritten, daſs die Ausbeute der Preſshefenfabriken wesentlich bedingt ist durch den Hefenauftrieb. Fällt die Beendigung der Hefenbildung in die Periode der Hauptgährung, wo reichlich Zucker vorhanden ist und die Hefe ihre Gährkraft voll ausüben kann, so haben wir Hefenauftrieb; fällt die Reife der Hefe dagegen in einen Zeitpunkt, wo wir bereits in die Dextringährung hineingerathen sind, dann ist der Auftrieb ungenügend. Es ist vielleicht etwas Diastase vorhanden, aber die Kohlensäure-Entwicklung ist stets so schwach, daſs sie nicht immer die Hefe empor zu treiben vermag. In der Praxis muſs man also dahin streben, die Entwicklung der Hefe dahin fallen zu lassen, wo die stärkste Kohlensäure-Entwicklung ist, also in die Hauptgährung. Es ist nun festgestellt, daſs die Gährungswirkung der Hefe, d.h. die Zersetzung des Zuckers, etwas ganz anderes ist als das Wachsthum der Hefe. Nach Pasteur nahm man allerdings bisher an, daſs die Gährwirkung der Hefe direct abhängig sei von dem Wachsthum derselben; dies ist jedoch falsch; es kann Hefe wachsen, ohne daſs irgend wie Alkohol gebildet wird, und auch umgekehrt, die fertig ausgebildete Hefe erregt kräftige Gährung, ohne daſs sie sich irgend wie vermehrt. Die Praxis fand, daſs die Hefe „reif“ sei, wenn die Maische bis ungefähr auf die Hälfte der ursprünglichen Saccharometeranzeige vergohren war, und es ist nachgewiesen, daſs wirklich eine Vermehrung der Hefenzellen bei dem angegebenen Vergährungsgrade nicht mehr stattfindet. Nach dem Eintritt der „Reife“, d.h. nach Beendigung des Hefenwachsthums hört nun die Gährung durchaus nicht auf, sie wird im Gegentheil lebhaft, weil nun die ganze fertig ausgebildete Hefe das Geschäft der Zuckerzersetzung und Kohlensäure-Entwicklung besorgen kann. Die Hefenbildung erreicht ihr Ende dadurch, daſs die Stickstoff haltigen Nährstoffe, welche in der Praxis allein wesentlich für die Bildung der Hefenkörper sind, zu dieser Periode verbraucht sind. Die Stickstoff freien Stoffe, d.h. Zucker und Dextrin, sind immer im Ueberschuſs vorhanden. Wenn aber die Menge der sich bildenden Hefe allein von dem Stickstoffgehalt der Maische abhängig ist, so kann unmöglich die Saccharometeranzeige an sich ein Maſsstab für die Reife der Hefe sein. Zwei Maischen von gleicher Saccharometeranzeige, aber von möglichst verschiedenem Stickstoffgehalt, z.B. Roggenmaische und Kartoffelmaische, mögen eine Saccharometeranzeige von 16 Proc. haben. Bei der Kartoffelmaische sind die Stickstoff haltigen Stoffe bereits verbraucht, wenn die Gährung bis zu 10 Proc. am Saccharometer fortgeschritten ist; bei der Kornmaische reichen die Nahrungsmittel weiter und die Hefenbildung ist erst beendet, wenn die Vergährung bis auf 8 Proc. d.h. bis zur Hälfte fortgeschritten ist. Die Reife der Hefe tritt also nach dem Saccharometer gemessen früher ein bei der Kartoffelmaische als bei der Kornmaische, wenn wir für letztere die Reife als bei der Vergährung auf ½, also bei 8 eingetreten, annehmen. Bei der Kartoffelmaische stehen demnach bei einmaliger Verzuckerung, wenn die Reife der Hefe bei der Vergährung bis auf 10 eingetreten ist, noch 6 Proc. Zucker zur Verfügung als Kohlensäurequelle für den Hefenauftrieb. Bei der Kornmaische jedoch liegt die Reife der Hefe bei einer Vergährung auf 8 Proc. es sind demnach für den Hefenauftrieb nur noch 4 Proc. Zucker verwendbar. Ungünstiger stellt sich die Sache, wenn eine schlecht verzuckerte Maische vorliegt. Natürlich unterscheiden sich die einzelnen Kornmaischen nicht nur durch verschiedene gute Verzuckerung, sondern vor allen Dingen auch durch verschiedenen Stickstoffgehalt, so daſs auch die Annahme, die Reife der Hefe sei, bei einer ursprünglichen Saccharometeranzeige von 16, bei der Vergährung bis auf 8 eingetreten, meistens nicht zutrifft. Es wird vielfach die Reife der Hefe mit der Vergährung bis auf 6 Proc. zusammenfallen und in solchen Fällen wird die Gefahr eines mangelhaften Hefenauftriebes wesentlich vergröſsert. Die Bereitung der Maischen, bezieh. die Gährungsführung ist demnach so zu leiten, daſs die Reife der Hefe in eine solche Periode der Gährung fällt, in welcher noch reichlich Zucker vorhanden ist. Hiernach ergeben sich verschiedene Mittel zur Behebung eines mangelhaften Hefenauftriebes: zunächst die Zumaischung eines an Stickstoff armen Materials, z.B. der Kartoffel, oder direct Kartoffelstärke. Man kann entweder direct zumaischen, oder nach Beendigung der Hefenbildung, durch wenig Malz verzuckert, der Maische zugeben; in diesem Falle kann man es direct als Hefenauftriebmittel bezeichnen. Auch durch Vermehren der Malzmenge wird man die Verzuckerung verbessern und dadurch die Kohlensäurequelle vermehren. Das Mittel der Erniedrigung der Abstellungstemperatur auf 25° beruht auf der von Hayduck beobachteten Thatsache, daſs durch eine Steigerung der Temperatur beide, sowohl Hefenwachsthum wie Gährwirkung der Hefe, gesteigert werden, daſs aber die Gährwirkung in stärkerem Maſse zunimmt wie das Wachsthum. Bei höherer Abstellungstemperatur wird also die Hefe zur Zeit ihrer Reife mehr Zucker verbraucht haben als bei etwas niederer Temperatur; zur Zeit der Reife muſs die Temperatur von 30 bis 31° erreicht werden. Die Vermehrung des Säurezusatzes scheint in ähnlicher Weise zu wirken wie die Erniedrigung der Temperatur. Schwefelsäure in groſsen Mengen verwendet, behindert sowohl die Gährung, wie das Wachsthum. In geringer Menge stört sie das Wachsthum nicht, verlangsamt jedoch die Gährwirkung. M. Märcker hat im Anschluſs an die früheren Versuche (1879 234 406) die Störung der Gährung durch verschiedene Stoffe untersucht. Zu allen Gährungsversuchen wurde ein bei 50° bereitetes Malzextract von 12 bis 13° Balling verwendet. Während nun ohne Essigsäure die Hefen Vermehrung bei dem betreffenden Versuche von 1 auf 4,5 stieg, bei Zusatz von 0,1 Proc. Essigsäure die Vermehrung nur 1 : 4,3 war, bei 0,2 Proc. Essigsäure 1 : 3,7 u.s.f.; endlich bei einem Gehalt der Flüssigkeit von 0,6 Proc. Essigsäure war die Hefenvermehrung gleich Null, d.h. die ausgesäete Hefenmenge 1 fand sich nur in derselben Menge wieder. Die Hefensaat vermehrte sich ohne Buttersäure von 1 auf 10,3, bei 0,01 Proc. Buttersäure war die Vermehrung nur noch 1 : 8,7 Proc; bei 0,02 Proc. Zusatz 1: 8,5, bei 0,05 Proc. Zusatz nur noch 1 : 1,5. Wir haben also in der Buttersäure ein so stark Gährung störendes Mittel, daſs schon sehr geringe Spuren von Buttersäure, die in der Maische vorkommen, eine Verminderung des Hefenwachsthums hervorbringen müssen. Ohne Milchsäure wurde eine Hefenvermehrung von 1 : 10,3 erhalten, bei einem Zusatz von 0,5 Proc. Milchsäure stieg die Hefenvermehrung anstatt von 1 : 10,3 sogar auf 13,3. Noch mehrere Versuche haben übereinstimmend ergeben, daſs die Anwesenheit von 0,5 Proc. Milchsäure die Hefenvermehrung überall in günstiger Weise beeinfluſst hat, während 0,5 Proc. Essigsäure die Hefen Vermehrung bereits wesentlich beeinträchtigt. Als 1 Proc. Milchsäure zugesetzt wurde, war die Hefen Vermehrung, welche ohne Zusatz 1 : 10,3 gewesen war, 1 : 10,2. Als 1,5 Proc. Milchsäure zugesetzt wurde, ging die Vermehrung herab auf 7,1. Bei 2 Proc. Zusatz war die Vermehrung 3,5, bei 2,5 Proc. Zusatz 1,7; aber erst bei einem Zusatz von 3,5 Proc. Milchsäure kam die Hefenvermehrung vollständig zum Stillstand. Eine die Hefenvermehrung störende Kraft der Milchsäure ist danach zwar bei gröſseren Concentrationen vorhanden, bei stärkerer Verdünnung kann vielmehr sogar ein günstiger Einfluſs auf die Hefen Vermehrung ausgeübt werden. Es gibt demnach Säuren in dem Brennereiproceſs, welche sehr stark gährungsstörend wirken. Wenn 0,01 Proc. Buttersäure in einer Maische vorhanden sind, so können wir uns nicht anheischig machen, diese zu bestimmen; wir können vielleicht überhaupt nicht einmal ihr Vorhandensein nachweisen und trotzdem wissen wir aus den synthetischen Versuchen, daſs diese 0,01 Proc. die Gährung ganz wesentlich beeinflussen. Wir wissen, daſs Kapronsäure noch stärker gährungsstörend wirkt als Buttersäure, und es gibt noch eine ganze Reihe ähnlicher Substanzen, die in ähnlicher Weise wirken. Sie wirken weniger dadurch, daſs sie die zuckerspaltende Kraft der Hefe beeinträchtigen als dadurch, daſs sie das Hefenwachsthum hindern. Zur Preſshefenfabrikation ohne Alkoholgährung werden nach J. Rainer in Wien (D. R. P. Kl. 6 Nr. 10135 vom 12. October 1879) die Eiweiſsstoffe aus Cerealien, Mais, Leguminosen, Kleie, Treber u. dgl. mit der 15 bis 20 fachen Menge schwach alkalischen Wassers ausgezogen und mit etwa 4 Proc. Milchsäure oder 0,25 Proc. Phosphorsäure, bezieh. 0,4 Proc. Schwefelsäure oder Salzsäure bei 38 bis 40° peptonisirt, oder auch sofort mit den genannten Säuren in schwachen Lösungen macerirt und gleichzeitig in Peptone umgesetzt, unter Beigabe von 1 Th. Trockenmalz oder 5 Th. Malzkeimen auf je 1 Tb. vom Trockengewichte der Eiweiſsstoffe. Bei Anwendung einer Temperatur von 38° genügen zur Peptonisirung 18 bis 20 Stunden; doch kann dieselbe auch bei niedrigeren Temperaturen und diesen entsprechend innerhalb einer längeren Frist nahezu vollkommen bewerkstelligt werden. Bei der Verarbeitung von Malzkeimen allein ist ein Zusatz von Malz überflüssig, da die in denselben enthaltene Diastase für den Proceſs der Peptonisirung mehr als ausreicht, und ist daher nur die Anwendung einer der genannten Säuren in dem angegebenen Verhältnisse hierbei nöthig. Die Pepton haltige Flüssigkeit wird von den festen Stoffen durch bloses Auslaugen oder durch Auspressen oder Ausschleudern getrennt und allenfalls noch durch Filtration sorgfältig gereinigt. Vor der Reinigung durch Filtriren oder Absetzen jedoch ist es räthlich, die vorhandene Säure mittels Natron abzustumpfen, oder besser die Flüssigkeit mit basisch phosphorsaurem Kalk zu sättigen. Dem Peptongehalt der Flüssigkeit entsprechend, wird ungefähr die Hälfte vom Trockengewichte der Peptone an verkleisterter Stärke, welche in bekannter Weise durch Kochen unter Zusatz mineralischer Säuren in Dextrose umgesetzt wurde, oder von Maltose, Melasse oder endlich Zucker mit etwas Ansatzhefe zur Einleitung des Hefenwachsthums zugesetzt, wobei die angeführten Kohlenhydrate jedoch stets nur 0,5 bis 1 Procent vom Gewichte der Gesammtflüssigkeit betragen sollen und dann auch ausschlieſslich nur zur Bildung des Zellengewebes dienen. Die Vegetation der Hefe wird am besten und sichersten bei den Temperaturen von 18 bis 21° stattfinden, da bei höheren Wärmegraden und ebenso bei Zugabe einer gröſseren Menge von Kohlenhydraten leicht Verluste dadurch entstehen, daſs die angewendeten Zuckerarten zum Theil in Milchsäure- oder Alkoholgährung übergingen, anstatt nur den Zellenstoff der Hefe zu liefern. Die Kultur der Hefe erfolgt entweder in flachen Gefäſsen, damit genügend viel atmosphärische Luft hinzutreten könne, oder besser und sicherer in tieferen Bottichen aus Holz, Glas, cementirtem Mauerwerk oder sonst geeignetem Material, in welche atmosphärische Luft durch Schläuche oder Rohre in thunlichst feiner Vertheilung durch Brausen oder dergleichen eingeführt wird. Statt der atmosphärischen Luft wird vortheilhafter noch eine solche von erhöhtem Ozongehalte oder ozonisirter Sauerstoff angewendet. Letzterer wird durch allmähliche Beigabe von Wasserstoffsuperoxyd zu der Nährlösung hergestellt, wogegen die Ozonisirung der atmosphärischen Luft mittels Phosphor oder in der Weise bewerkstelligt wird, daſs man solche durch ein geschlossenes Gefäſs streichen läſst, in welchem übermangansaures Kali mit der nöthigen Mineralsäure enthalten ist, und die mit Ozon bereicherte Luft aus diesem erst in die Nährlösung leitet. Je nach der mehreren oder minderen Dichtigkeit der angewendeten Nährflüssigkeit, und nach der höheren oder niedrigeren Temperatur derselben, bezieh. der zugeführten Ozon haltigen Luft ist das Wachsthum der Hefe nach jeder gröſseren Beigabe von Dextrose, Maltose u. dgl. binnen 6 bis 8 Stunden beendet. Der Peptongehalt der Masse darf 1 bis 2 Proc. von deren Gewicht und auch darüber betragen, wogegen von Dextrose oder anderen Kohlenhydraten mit jedem Male nur je ½ bis 1 Proc. zugesetzt werden soll, um das Entstehen von Milchsäure- oder Alkoholgährung zu verhüten. Ist nach 6 bis 8 Stunden die beigegebene Dextrose oder andere Zuckerart zum Wachsthum der Hefe ganz oder doch zum gröſsten Theil verbraucht worden, so wird eine weitere Menge hiervon mit 0,05 bis 0,1 Proc. zugesetzt, und können ebenso die Peptone nach deren erfolgtem Verbrauche portionenweise, oder langsam und ununterbrochen zuflieſsend der Flüssigkeit wieder beigegeben werden, so daſs dieselbe Nährlösung bei allmählichem Ersatze der verbrauchten Stoffe auch Wochen und Monate lang in Verwendung bleiben kann, in so fern dieselbe nicht durch andere Stoffe oder Nebenfermente verunreinigt und dadurch zur weiteren Benutzung unbrauchbar gemacht wurde. Die Gewinnung der Hefe erfolgt in der Weise, daſs dieselbe von der Oberfläche der Flüssigkeit abgeschöpft, oder nach deren Ablassen vom Boden der Gefäſse entnommen wird, wo dieselbe als ziemlich feste Schicht abgelagert ist. Im letzteren Falle empfiehlt sich bei gröſserem Betriebe die Aufstellung der Gefäſse in staffelförmigen Batterien, um die Uebertragung der Nährlösung aus dem einen in das andere leicht bewerkstelligen zu können. Nach Mittheilungen von Bramsche und Heinzelmann (vgl. S. 398 d. Bd.) sind die so erzeugten Hefenzellen rund, mit vielen Kugelbacterien verunreinigt. Die Hefe gährt schnell, hat aber keine Nachgährung. Nach H. Veitch Haig in Cameron Bridge (Englisches Patent Nr. 5106 vom 13. December 1879) werden 8 Th. Hopfen und 1 Th. Quassiaholz mit Wasser aufgekocht, dann mit Malz eingemaischt und bei 26 bis 36° der Gährung überlassen. Nun wird etwas Natriumcarbonat zugesetzt und die Masse mit einer Maische von 40 Th. Roggen und 30 Th. Malz vermischt.