In Getränke, Mikrobiologie, Real-time PCR

Geschmacksfehler, Trübung und sogar explodierende Flaschen: In den letzten Jahren hat die Hefe S. diastaticus bei zahlreichen Craft-Brauern für Probleme gesorgt. Eine Kontamination rechtzeitig zu erkennen, ist nicht einfach.

Saccharomyces cerevisiae var. diastaticus (oft abgekürzt als S. diastaticus) ist eine natürliche Variante der verbreiteten obergärigen Bierhefe Saccharomyces cerevisiae. Diese Hefeart besitzt STA-Gene, die außerhalb der Zelle Glukoamylase produzieren und exprimieren können. Die exogene Glukoamylase kann eine zweite Gärung auslösen, selbst wenn das Bier bereits abgefüllt ist. Die verstärkte Bildung von Kohlensäure kann zu einer Explosion der betroffenen Flaschen, Dosen oder Fässer führen. Ein Rückruf ist die teure Konsequenz.

Bislang beschränkten sich solche Fälle hauptsächlich auf Craft-Brauereien in den USA, doch mittlerweile machen auch vermehrt Brauereien in Europa die unangenehme Erfahrung – S. diastaticus scheint weltweit ein zunehmendes Problem zu sein. Erst kürzlich ging der Rückruf eines IPAs in Schweden durch die europäischen Medien, in dem vor „explodierenden Flaschen“ gewarnt wurde (wobei in diesem Fall nicht veröffentlicht wurde, ob hier ebenfalls S. diasticus die Ursache war). Bisher wurde S. diasticus in mehreren kommerziellen Hefen verschiedener Hersteller gefunden, hauptsächlich in Hefen für Biere im belgischen Saison-Stil. Manche Brauereien setzen die Hefe bewusst ein, um dem Bier einen speziellen Geschmack und einen leichteren Körper zu verleihen – und damit auch einen höheren Kohlendioxiddruck. Offenbar sind jedoch auch Brauereien betroffen, die nicht aktiv solche speziellen Biersorten brauen, sondern traditionelle Lagerbiere oder Ales.

Nachweismethoden für S. diastaticus

Für den Nachweis von S. diastaticus stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung: Neben dem Durham-Test zur Bestimmung der Kohlendioxidproduktion gibt es stärkehaltige Agarplatten und Agarplatten auf Basis von Kupfersulfat (LCSM-Platten). Mittlerweile erfolgt der Nachweis jedoch meist durch eine schnelle qPCR-Analyse des STA1-Gen-Präkursors (wobei ein positives Ergebnis nicht per se garantiert, dass extrazelluläre Glukoamylase gebildet wird und dadurch ein erhöhter Druck entsteht). Für diese DNA-Bestimmung sind mehrere kommerzielle Kits und Testsysteme erhältlich, die eine ähnliche Leistung (Sensitivität) erzielen, wenn Kolonien von Agarplatten oder verdünnte Hefeproben verwendet werden.

Falsch-negative Ergebnisse sind ein Problem

Ein Hauptproblem für Brauereien ist jedoch die Analyse von unerwünschten Hefen und Bakterien aus Heferückständen in den Tanks. Der Hefeschlamm kann nach der Gärung mehrere Male wiederverwendet werden, jedoch kann bereits eine geringe Menge von S. diastaticus-Zellen in der Hefe schweren Schaden anrichten. Während sich vermehrende Zellen während des Wachstums lebendig und vital sind, ist die Situation in Hefelagertanks eine andere, wo die Konzentration der Hefezellen sehr hoch ist – zwischen 109 und 1010 Zellen/ml und mehr. Zur Veranschaulichung: In nur einem Milliliter Probe aus einem Hefetank befinden sich mehr Hefezellen als Menschen auf der Erde. Diese ausgereiften Zellen erzeugen einen Hintergrundwert, der dazu führen kann, dass S. diastaticus oder andere Verderbsorganismen nicht erkannt werden.

Um solche falsch-negativen Ergebnisse zu vermeiden, hat die GEN-IAL GmbH ein verbessertes Sample Preparation Kit für die DNA-Präparation von hochkonzentrierten Hefezellen entwickelt (Art. Nr. Q005), das in Kooperation mit einer belgischen Brauerei getestet wurde. Dabei konnte gezeigt werden, dass diese DNA-Präparation mit einem zusätzlichen enzymatischen Inkubationsschritt den Hintergrundwert der Zellfragmente reduziert und die Signalqualität verbessert – während eine bloße Verdünnung der Probe die Inhibition, aber auch die Sensitivität verringert. Mit diesem System konnte S. diastaticus sogar in solchen Proben eindeutig erkannt werden, in denen zuvor kein Signal erzielt werden konnte.

Die Ergebnisse der Studie wurden veröffentlicht in:

GEN-IAL® QuickGEN Yeast Sample Preparation Centrifugation (Art. Nr.: Q005)

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