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Wie Hefen den Biergeschmack prägen

Bier
Die verschiedenen Biersorten haben ihren Ursprung auch in unterschiedlichen Stämen der Bierhefe. (Bild: Alex Raths/ iStock)

Bier bekommt erst durch die Arbeit der Bierhefen und den Brauprozess seinen typischen Geschmack. Wie sich die verschiedenen Bierhefen genetisch unterscheiden und wie sie einst entstanden sind, haben nun zwei Forscherteams aufgedeckt. Ihre DNA-Analysen enthüllen, wie die Kreuzung der Bierhefe mit einer wilden Hefeart das untergärige Brauen und damit Biere wie Pils, Schwarzbier oder Exportbier ermöglichte und den Geschmack der Biere beeinflusste. Die berühmten belgischen Biere dagegen verdanken ihren speziellen Geschmack anderen Wildstämmen, die in den Klosterkellern zur domestizierten Bierhefe gelangten.

Bierbrauen hat eine lange Tradition, denn schon vor tausenden von Jahren ließen Menschen in China und im alten Ägypten Gerste und andere Getreide unter Mithilfe von Hefen vergären. Meist wurde das Bier dabei mit obergäriger Hefe gebraut – Hefen, die nur bei Gärtemperaturen von 15 bis 22 Grad arbeiten und dabei an die Oberfläche stiegen. Zu solchen Bieren gehören bis heute Sorten wie Altbier, Kölsch, Weizenbier oder Ale. Im späten Mittelalter jedoch entwickelten süddeutsche Bierbrauer eine ganz neue Brauvariante: Sie konnten ihr Bier dank einer neuen Bierhefe in kühlen Kellern fermentieren und lagern und schufen so untergärige Biere wie Lagerbier, Pils oder Schwarzbier. Schon vor einigen Jahren ergaben Genanalysen von untergärigen Bierhefestämmen, dass diese damals aus einer Kreuzung der normalen Bierhefe Saccharomyces cerevisiae mit der aus Südamerika importierten Wildhefe Saccharomyces eubayanus entstanden sind.

Lagerbiere: Aromengene deaktiviert

Jetzt haben gleich zwei Forscherteams die genetische Vielfalt und Abstammung auch andere Bierhefen in bisher unerreichtem Detail untersucht. Quinn Langdon von der University of Wisconsin und seine Kollegen fanden mithilfe ihrer DNA-Analysen von mehr als 120 beim Brauen genutzten Hefestämmen heraus, dass es in der Geschichte der Braukunst weit mehr als nur diese eine Einkreuzung von Wildhefe gegeben hat. Sie identifizierten sieben Kombinationen von verschiedenen Hefearten, darunter sogar Hybriden aus drei und vier verschiedenen Arten. Ihre Studie enthüllte auch, dass die untergärigen Bierhefen ihre Anpassung an kühlere Gärtemperaturen zumindest zum Teil den von ihren wilden Vorfahren geerbten Mitochondrien verdanken. Denn in ihren Zell-Kraftwerken tragen diese Hefen Gene, die für die Temperaturtoleranz entscheidend sind, wie Langdon und seine Kollegen berichten.

Die DNA-Analyse liefert zudem eine Erklärung für den eher herben, klaren Geschmack der Lagerbiere: Die beiden am stärksten verbreiteten Stämme der untergärigen Hybridhefen haben die Gene verloren, mit denen obergärige Bierhefen Phenole produzieren – Aromastoffe, die würzige, fruchtige oder heuähnliche Geschmacksnoten hervorrufen. Dafür jedoch mussten die Gene für die Phenolproduktion sowohl in der Ur-Bierhefe Saccharomyces cerevisiae als auch im Genanteil der eingekreuzten Wildart S. eubayanus deaktiviert werden – ein Prozess, der vermutlich bereits in den Anfängen der untergärigen Brauerei in Süddeutschland stattfand.

Enorme Hefevielfalt bei belgischen Bieren

Das zweite Team um Jan Steensels und Brigida Gallone von der Katholischen Universität Leuven bestätigte diese Ergebnisse bei ihren DNA-Analysen von 420 Bierhefevarianten. Zusätzlich jedoch gingen sie dem Geheimnis der belgischen Biere auf den Grund – Bieren, die für ihre Vielfalt und teils ungewöhnlichen Geschmacksnoten berühmt sind. Ihre Untersuchungen enthüllten, dass auch diese Biere auf hybride Bierhefen zurückgehen – aber andere als die Lagerbiere deutschen Ursprungs. Demnach kreuzten sich dafür wilde Stämme der Hefeart Saccharomyces kudriavzevii mit der Ur-Bierhefe Saccharomyces cerevisiae. „Das war schon eine kleine Überraschung für uns“, sagt Gallone.

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Doch auch nach der Entstehung dieser Hybridart sorgte die seit dem Mittelalter teilweise unveränderte Brautechnik der belgischen Bierbrauer dafür, dass durch Einkreuzungen immer neue Hefevarianten entstanden und alte Stämme bis heute überlebt haben. „Traditionelle belgische Biere beherbergen eine bemerkenswerte Vielfalt von Hefen“, berichten Steensels und seine Kollegen. „Die Nutzung mittelalterlicher Brautechniken wie dem Gären in offenen Bottichen, der langen Fermentierung und der Lagerung in Holzfässern im Braukeller förderten das Überleben einzigartiger Hefehybride.“ So wird beispielsweise beim Brauen von spontangärigen Bieren wie Kriek, Lambic oder Gueuze keine Hefe zugesetzt, sondern es werden die im Braukeller umherfliegenden natürlichen Hefesporen als Gärhilfe genutzt. „Es scheint, dass erst diese einzigartigen natürlichen Hefen die Entwicklung einiger der berühmten Biere ermöglichte, für die Belgien so berühmt ist“, sagt Co-Autor Philippe Malcorps von der Brauerei AB InBev. Gleichzeitig könnte die nun identifizierten Hefestämme dazu beitragen, in Zukunft noch gezielter neue Biersorten zu kreieren.

Quelle: Nature Ecology & Evolution, doi: 10.1038/s41559-019-0997-9;
doi: 10.1038/s41559-019-0998-8

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