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Bierschädlingen den Kampf ansagen

Verschiedene Arten von Mikroorganismen kommen mit den Bedingungen im Bier mehr oder weniger gut zurecht und können Aussehen, Geruch und Geschmack des Biers beeinträchtigen. Dr. Christian Dekant gibt einen Überblick über die verbreitetsten Bierschädlinge und Handlungsempfehlungen bei mikrobiologischen Problemen.

Zwei Hände mit Einmalhandschuhen halten eine Petrischale mit rosa Flüssigkeit Im Brauereilabor kommt man den Bierschädlingen auf die Spur (Foto: Drew Hays, Unsplash)

Was tun bei mikrobiologischen Problemen?

Schadorganismen haben es nicht leicht, im Bier zu überleben und sich zu vermehren. Der sogenannte Selbstschutz von Bier hängt mit dem niedrigen pH-Wert um 4,5, anaerober Atmosphäre (CO2), dem Alkoholgehalt von rund 5 Vol.-Prozent, antibiotisch wirkenden Hopfenbitterstoffen und dem Mangel an Nährstoffen wie Zucker und Aminosäuren zusammen. Pathogene Keime, also Krankheitserreger, und hitzeresistente Keime spielen wegen dieser Faktoren im Brauereiumfeld und im Bier kaum eine Rolle. Deshalb kann der Brauer bei der Pasteurisation bereits mit relativ geringen Temperaturen mikrobiologische Sicherheit erreichen.
 
Eine Petrischale, in der verschiedene Mikroorganismen gewachsen sindDie Mikroflora in einer Brauerei sollte man genau im Blick behalten und regelmäßig überprüfen, um Bierschädlinge möglichst früh zu entdecken (Foto: Michael Schiffer, Unsplash)

Gefährdung durch Biofilme

 

Allerdings stellen Biofilme ein potentielles Problem für die Qualität des Bieres dar. Pioniere wie schleimbildende Essigsäurebakterien nisten sich an feuchten Stellen im Produktionsbereich ein.
In ihrem Gefolge nutzen weitere Bierschädlinge die für sie günstigen und im Inneren der Biofilme oft sauerstofffreien Umweltbedingungen aus.

Schließlich adaptieren sich diese Keime an das Biermilieu und können bei der Produktion Probleme verursachen. Während man frei im Bier schwimmende Keime relativ leicht durch Pasteurisation abtöten kann, gestaltet sich das bei Biofilmen sehr viel schwieriger.

Die komplexe Gesellschaft verschiedener Spezies in einem Biofilm schafft durch Absonderung einer schleimartigen Matrix aus Polysacchariden einen wirkungsvollen Schutz gegen Hitzeeinwirkung und herkömmliche Reinigungsmittel. Einem bereits etablierten Biofilm kann man oft nur durch Schrubben Herr werden.

 

Ursachen und Handlungsempfehlungen bei sensorischen Problemen im Bier

 

Zunächst sollte man sich einen Überblick über mögliche Ursachen und Handlungsempfehlungen bei mikrobiologischen Problemen verschaffen, denn nur so weiß man, mit welchem Bierschädling man es zu tun hat. Oder ob man seiner Hefe etwas mehr Aufmerksamkeit schenken sollte [2]. 

Hinter sensorischen Problemen können sowohl Bierschädlinge als auch eine vernachlässigte Hefe stecken. 

Die Ursachen für Diacetyl im Bier können beispielsweise eine schlechte Vitalität der Hefe, eine zu alte oder zu oft geführte Hefe oder zu warm oder lang gelagerte Hefen sein. Die Gegenmaßnahme ist recht simpel: Man verwendet eine junge, vitale Hefe zum Anstellen.

Eine Kontamination mit Pediokokken oder eine Verschleppung durch Filter führt ebenfalls zu Diacetyl im Bier. Abhilfe kann man mit einer Erneuerung der Hefe und einer Schwachstellenanalyse im Unfiltratbereich schaffen. 

Einer Kontamination mit Laktobazillen, einer Sekundärkontamination am Füller oder einer kontaminierten Dosierhefe beim Hefeweißbier kommt man mit einer Reinigung des Füllers bzw. Verschließers oder mit dem Austausch der Dosierhefe bei.

Gramnegative Enterobacteriaceen in der Betriebshefe, zu warme bzw. lange Lagerung der Hefe oder eine Belüftung der Hefe sind ebenfalls mögliche Ursachen für Diacetyl im Bier. Auch hier hilft es, die Hefe zu erneuern, kühl zu lagern und erst beim Anstellen zu belüften. 

Eine langsame Diacetylreduktion kann ihre Ursache ebenfalls in einer schlechten Vitalität der Hefe, einer zu alten, zu oft geführten, zu warm oder zu lange gelagerten Hefe haben. Auch hier empfiehlt es sich, junge, vitale Hefen einzusetzen und die Erntehefe kühl bei 0–3 °C zu lagern. 

DMS im Bier liegt meist an einer Kontamination der Würze oder der Hefe mit Enterobacteriaceen. Besondere Schwachstellen hierfür sind der Würzefilter und der Flotationstank. Hier hilft es, den Würzeweg zu kontrollieren, die Würzebelüftung und andere Einbauten zu überprüfen und beim Flotationstank Dom und Füllstandsanzeige zu reinigen. 

Bei einer breiten Nachbittere und leeren Bieren empfiehlt es sich, Schwachstellen am Füller oder im Bierweg ab dem Filter zu beseitigen. Ursache ist häufig eine Kontamination mit übervergärender Hefe wie beispielsweise S. distaticus.

 

 

Ursachen und Handlungsempfehlungen bei Problemen mit der Fermentation


Ursache für eine schlechte Gärung kann Zinkmangel sein, der Zinkgehalt der Würze sollte über 0,15 mg/l liegen. Wenn das nicht der Fall ist, sollte man Maßnahmen wie eine biologische Maischesäuerung ergreifen.
 
Wenn der gewünschte Es nicht erreicht wird, liegt es meist daran, dass die Hefe gealtert oder gestresst ist bzw. eine mangelhafte Vitalität aufweist (ICP>6). Zur Behebung des Problems sollte man die Hefetechnologie verbessern (tote Hefezellen mit Methylenblaufärbung unter 4 %).
 
Läuft die Angärung flott, lässt aber im Anschluss die Gäraktivität deutlich nach, ist meist Diauxie die Ursache, also ein Mangel an Zink, Aminosäuren, Biotin sowie leicht verwertbaren Zuckern (Glukose-Maltose-Verhältnis). Auch hier sollte man den Zinkgehalt der Würze prüfen und den FAN-Gehalt anheben, beispielsweise durch eine Maischerast bei 48 °C.
 
Eine schlechte Hefeernte, meist verknüpft mit längerer Gärzeit, liegt an einer schlechten Hefevitalität oder daran, dass untergärige Hefe bei mäßiger CO2-Produktion lange in der Schwebe bleibt. Hier sollte die Brauerei ihr Hefemanagement verbessern. 
 
Eine schlechte Filtrierbarkeit kann an einer schlechten Hefequalität, autolysierten Zellen sowie an einer ungeeigneten Hefepumpe oder Zentrifuge liegen. Als Gegenmaßnahmen sollten die Hefevitalität überprüft und der Umpumpvorgang beim Assimilieren oder Propagieren kontrolliert werden. Hier kommt es auf die richtige Dimensionierung der Pumpe an. 
 
Eine schlechte Geschmacks- und Schaumstabiliät, nachhängende Eiweißbittere sowie Schwefelgeschmack beim Antrunk im frischen Bier können ebenfalls schlechte Hefequalität zur Ursache haben. Im Verdacht steht zudem eine Freisetzung von Proteinen, Fettsäuren und Proteinasen durch Autolyse. Auch hier ist eine Verbesserung der Hefequalität ratsam. 
 
Eine Gasbildung und lösungsmittelartiger Geschmack im Sauergut können durch Candida kefyr und C.magnolidae hervorgerufen werden. Sie bilden CO2 und Ethylacetat („Klebstoff“-Geruch). Eine Temperaturanhebung im Sauergut auf 50 °C über mehrere Passagen und eine CO2-Begasung können Abhilfe schaffen. 
 

Einteilung der Bierschädlinge


Schaut man sich die Bierschädlinge [2] genauer an, stellt man fest, dass die obligaten Bierschädlinge am gefährlichsten für die Bierqualität sind. Ihnen machen die selektiven Eigenschaften des Bieres nichts aus, sie können sich meist ohne Adaption im Bier vermehren.

Potentielle Bierschädlinge können in Bieren Probleme bereiten, in denen der Selbstschutz weniger stark ausgeprägt ist – beispielsweise bei niedrigerem Endvergärungsgrad, geringerem Alkoholgehalt oder höherem pH-Wert. Oder sie sind dazu in der Lage, sich nach einiger Zeit an die Bedingungen im Bier zu adaptieren.

Indirekte Bierschädlinge dagegen können sich zwar nicht im abgefüllten Bier vermehren, aber sie können bereits in der Produktion Probleme bereiten und die unvergorene Würze oder die Hefe befallen.

Neben den Mikroorganismen, die direkt das Bier schädigen, sind in der mikrobiologischen Betriebskontrolle der Brauerei noch eine Reihe von Indikatororganismen von Bedeutung, da sie sich um vieles einfacher und unkomplizierter kultivieren lassen als die „echten“ Bierschädlinge, die oft nur in Spuren vorliegen.

Indikatorkeime beeinträchtigen zwar nicht direkt die Qualität des Bieres, bei entsprechendem Nachweis lassen sich aber mikrobiologische Probleme bereits sehr frühzeitig erkennen und bereits „im Keim ersticken“.

Primär- und Sekundärkontaminationen


Um zu ermitteln, mit welchen Maßnahmen eventuell auftretende mikrobiologische Probleme zu bekämpfen sind, hat es sich als hilfreich erwiesen, Schadorganismen weiterhin in Primär- und Sekundärkontaminanten zu unterteilen.

Primäre Kontaminationen ereignen sich bereits im Produktionsbereich. Die Keime können unter Umständen über den Filter bis ins abgefüllte Bier gelangen. Beispiele sind Pediococcus damnosus und Lactobacillus lindneri. Problematisch für den Nachweis ist die grundsätzlich sehr große Ausdünnung dieser Keime durch den Filter. Deshalb sind Untersuchungsergebnisse oft ohne Befund, im abgefüllten Gebinde kann die Inkubationszeit mehrere Wochen betragen. Bis man in der Brauerei durch die ersten Reklamationen auf ein mögliches Problem aufmerksam wird, können sich die Keime schon im gesamten Produktionsbereich etabliert haben.

Sekundärkontaminationen treten dagegen erst im Bereich der Abfüllung auf, bevorzugt im Umfeld des Füllers. Im nassen Milieu (mit Bierkontakt) können sich dort leicht Biofilme bilden. Teile von diesen Biofilmen können etwa durch rotierende Maschinen in offene Flaschen geschleudert werden. Beispiele für solche Sekundärkontaminationen sind Lactobacillus brevis, L. casei, Pectinatus sp. oder Megasphaera sp.

 

Fremdhefen


Der Themenkomplex Schadhefen,
wilde Hefen, Fremdhefen würde den Rahmen dieses Artikels sprengen, deshalb verweisen wir an dieser Stelle auf einen in BRAUWELT Nr. 10, 2020, S. 251–255 erschienenen Beitrag von Dr. Mathias Hutzler und Prof. Fritz Jacob vom Forschungszentrum Weihenstephan, TU München.

 

Schwachstellenanalyse


Um den Bierschädlingen auf die Spur zu kommen, empfiehlt es sich, die Schwachstellen im Betrieb regelmäßig zu analysieren. Eine solche Schwachstellenanalyse im Flaschenkeller lässt sich unkompliziert in Probennahme und Kultivierung mit Steriltupfern durchführen [1]. Produktionsmitarbeiter nehmen dazu an etwa 30 direkten und indirekten Kontaktflächen mit Bier (Sterne, Ventile, Hohlräume, etc.) Abstriche.

Ein positives Ergebnis liegt bei Farbumschlag der Nährlösung nach drei Tagen Bebrütung vor. Eine mikroskopische Kontrolle der Ergebnisse ist zunächst nicht erforderlich, weil ein positiver Befund pauschal als Ausbildung eines relevanten Biofilms gewertet werden kann. Dann heißt es schrubben …

 
Literatur: 

1. Dekant, C.: „Was tun bei mikrobiologischen Problemen?“, GradPlato, 21.10.2020, URL: was-tun-bei-mikrobiologischen-problemen?
2. Back, W.: Ausgewählte Kapitel der Brauereitechnologie, Kapitel „Mikrobiologie“, Fachverlag Hans Carl, Nürnberg, 2008.
3. Hutzler, M.; Jacob, F.: „Schadhefen, wilde Hefen, Fremdhefen“, BRAUWELT Nr. 10, 2020, S. 251–255, URL: Schadhefen, wilde Hefen, Fremdhefen