CXXXIV. Ueber die Lebensfähigkeit der Bierhefe; von Melsens. Aus den Comptes rendus, t. LXX p. 629; März 1870. Melsens, über die Lebensfähigkeit der Bierhefe. 1) Alle über die Alkoholgährung bekannten Thatsachen haben ergeben, daß diese Erscheinung mit der Lebensthätigkeit des sie hervorrufenden Fermentes in Zusammenhang steht. Ich theile im Folgenden die Resultate von Versuchen mit, welche von mir angestellt wurden um den Einfluß gewisser Umstände auf die Erhaltung der Lebensthätigkeit des Alkoholfermentes oder auf die Zerstörung desselben zu ermitteln. 2) Gährung bei der Temperatur von 0°. – Bekanntlich keimen nach Edwards und nach Colin die Pflanzensamen bei der Temperatur von 0° nicht. Ich habe constatirt daß, im Widerspruche mit der allgemein verbreiteten Ansicht, die Würze bei dieser Temperatur zu gähren vermag; die Gährung geht allerdings sehr langsam, aber ununterbrochen vor sich; die Mengen von Kohlensäure und Alkohol, welche entstanden, sind verhältnißmäßig sehr gering. Ich brachte in Wasser suspendirte Hefe zum Gefrieren, indem ich sie einige Stunden auf einer Temperatur zwischen –15° und –20° C. erhielt. Andererseits ließ ich eine Zuckerlösung gefrieren, mengte dann diese gefrorenen Massen in geeignetem Verhältniß mit einander und brachte sie in Flaschen, welche gleichfalls einer niedrigen Temperatur ausgesetzt blieben; dieselben waren mit langen Ableitungsröhren versehen und in die Mitte einer Masse von schmelzendem Schnee gesteckt. 3) Gefrieren der Hefe unter Druck. – Ich stellte eine Reihe von Versuchen an, um den Einfluß des Druckes zu ermitteln, indem ich feuchte oder in Wasser getauchte Hefe in Metallrohren von sehr bedeutender Festigkeit gefrieren ließ. Die Bedingungen unter denen ich diese Versuche ausführte, änderte ich vielfach ab, und wiederholte mehrere derselben mit Anwendung von Bomben, welche einem Druck von mehr als 8000 Atmosphären (nach der von General Piobert angegebenen Formel berechnet) zu widerstehen vermochten. Diese Bomben, mit Wasser und Hefe gefüllt, wurden auf 4,1° C. abgekühlt, dann hermetisch verschlossen und hierauf in eine Kältemischung getaucht; nach einiger Zeit zerplatzten sie. Das Ferment, welches diesem Druck ausgesetzt war, vermochte den Zucker in Gährung zu versetzen; es ist jedoch zu bemerken, daß in den meisten Fällen die durch eine solche Hefe hervorgerufene Gährung eine Unterbrechung erleidet, und daß sie weder so rasch noch so vollständig erfolgt wie bei Anwendung derselben Hefe in dem Zustande, in welchem man sie aus dem Handel erhält. 4) Gefrierenlassen von Hefe oder Würze durch Vermittelung eines Teiges von Aether und starrer Kohlensäure im Vacuum. – Die von Edwards und von Colin, sowie die von Cagniard-Latour und von Boussingault sowohl mit trockener Hefe als mit Samen angestellten Versuche sind hinreichend bekannt; deßgleichen die Versuche von Spallanzani und von Doyére über die Räderthierchen. In Bezug auf diesen Gegenstand bemerke ich, daß das Albumin auch bei der intensivsten Kälte nicht gerinnt; eine durch starre Kohlensäure zum Gefrieren gebrachte Albuminlösung thaut auf, ohne die Erscheinungen des Gerinnens zu zeigen, oder das äußere Ansehen welches man beim Gefrieren einer Lösung von Amylum beobachtet. Bei mehreren Versuchen umgab ich käufliche Hefe (Preßhefe) mit starrer Kohlensäure, welche ich an freier Luft verdampfen ließ; bei an deren umgab ich die Kugel eines von Baudin construirten Minimum-Thermometers mit einem Kranze von Hefe. Dann brachte ich das Ganze in ein Glasrohr und verschloß dieses vor der Glasbläserlampe, brachte es darauf in einen Teig aus Aether und starrer Kohlensäure und ließ es mehrere Stunden im Vacuum stehen. Eine so behandelte und dann langsam erwärmte Hefe erzeugt noch Gährung; diese tritt aber erst nach längerer oder kürzerer Zeit ein; die Hefe hat an ihrer Kraft eingebüßt und zeigt ein verändertes Ansehen. Ich operirte dann mit Würze, um den Einwürfen zu begegnen, welche man gegen die vorhergehenden Versuche nach den Ansichten Schwann's und Pasteur's bezüglich Einführung von Keimen durch die nicht ausgeglühte Luft, das Wasser etc., machen könnte. Eine Portion Würze wurde in drei Theile getheilt; der erste diente zur Vergleichung; im zweiten wurde das Ferment durch Erhitzen im Wasserbade getödtet, nachdem die Würze in ein Glasrohr gefüllt und dieses vor der Lampe zugeschmolzen worden war. In diesem Falle wird die Gährung auf unbestimmte Zeit gehemmt. Den dritten Theil der Würze ließ ich zunächst gefrieren, brachte ihn dann nebst einem Minimum Thermometer in einen Probirkolben und verschloß diesen durch Zuschmelzen. Dieser Kolben wurde in den Teig von Aether und starrer Kohlensäure eingeführt und nach längerer Abkühlung an freier Luft unter die Glocke der Luftpumpe gebracht. Das Thermometer zeigte die Temperatur von –91° C. an. Nachdem der Kolben aus dem Vacuum entfernt war, wurde er mit einer großen Menge starrer Kohlensäure umgeben in ein Glasgefäß gestellt und dieses, mit viel Leinwand umhüllt, über Nacht stehen gelassen. Am folgenden Morgen brachte ich an der Spitze des Kolbenhalses ein Kautschukrohr und ein gläsernes Ableitungsrohr an, welche beide mit kochendem Wasser gewaschen waren, und zerbrach dann die gleichfalls mit siedendem Wasser gereinigte Spitze durch die Kautschukwandungen hindurch. Zunächst beobachtete ich einen von Innen nach Außen wirkenden Druck und nach Verlauf von fünf bis sechs Stunden trat in dem, inzwischen in ein Medium von etwa + 20° C. gebrachten Kolben eine sehr deutliche Gährung ein, welche während mehrerer Tage andauerte. 5) Widerstandsfähigkeit der in Würze befindlichen Hefe gegen höhere Temperatur. – Die genaue Bestimmung der Temperaturgrenze, über welche hinaus die Gährung in der Bierwürze aufhört, ist mit Schwierigkeiten verbunden. Nach Pasteur, dessen Ansicht auch Marès theilt, übersteigt die höchste Temperatur, bis Zu welcher eine alkoholische Gährung in den großen, in der Industrie benutzten Gefäßen spontan zu steigen vermag, nicht 40° C. Ich kann, im Widerspruche mit der von mehreren Chemikern aufgestellten Ansicht, behaupten daß in der industriellen Praxis die Gährung z.B. der Melasse bei einer Temperatur von 45° C. unmöglich ist. Meine Untersuchungen ergaben folgendes Resultat: Die Erhöhung der Temperatur scheint die Gährung bis gegen 37 bis 40° C. hin zu begünstigen; wenn man diese Grenze überschreitet, verlangsamt sich sofort die Gährung. Erhält man die Temperatur der Würze zwischen 44 und 45°, so hört fast stets nach fünf bis sechs Stunden jede Kohlensäureentwickelung auf. Das Ferment ist dann aber noch nicht absolut getödtet; nach Verlauf von zwölf bis vierundzwanzig Stunden, zuweilen nach noch längerer Zeit, kann die Gährung von selbst wieder eintreten. Dubrunfaut hat durch (noch nicht veröffentlichte) Beobachtungen constatirt, daß die Gährung in Würzen welche erhitzt werden, in ihrem Verlaufe um so mehr verzögert wird, je stärker man diese erhitzt. Aus einigen meiner eigenen Versuche geht hervor, daß eine Temperatur von 70 bis 75° C. hinreichend ist, die Hefe vollständig zu tödten. 6) Die Lebensfähigkeit der Hefe wird zerstört, wenn der Druck durch den in verschlossenen Gefäßen erfolgenden Gährungsproceß sich bis zu ungefähr 25 Atmosphären steigert. – Ich brachte Würze, welche mit überschüssiger Hefe versetzt war, in den Apparat von Mareska und Dony, und erhielt die Temperatur desselben auf ungefähr 30°; nach vierundzwanzig- bis sechsunddreißigstündiger Gährung war der Druck auf 25 Atmosphären gestiegen, nahm aber nicht weiter zu. Nach Verlauf eines Monates wurde die Flüssigkeit untersucht; sie zeigte einen bedeutenden Zuckergehalt. An freier Luft sinkt die abgestorbene Hefe in der zuckerhaltigen Flüssigkeit zu Boden und letztere geht nach dem Filtriren auf Zusatz frischer Hefe wieder in vollständige Gährung über. Folgerungen. – Aus meinen Versuchen ergibt sich: 1) daß die Gährung mitten im schmelzenden Eise möglich ist, bei welcher Temperatur die Pflanzensamen nicht keimen; 2) daß die Hefe, wenn sie in Wasser suspendirt ist, sowohl der Wirkung des Gefrierens widersteht, als auch dem Einflusse der Ausdehnung des Wassers bei seiner Verwandlung in Eis, durch welche Gefäße zersprengt werden, die einen Druck von mehr als 8000 Atmosphären auszuhalten vermögen; 3) daß die Wirkungsfähigkeit der Hefe durch die intensivste Kälte welche wir zu erzeugen im Stande sind (etwa 100° C. unter Null) vermindert, aber ihr Leben nicht zerstört wird; 4) daß die Alkoholgährung mindestens unterbrochen wird, wenn man die Temperatur einige Zeit auf 45° C. erhält; 5) daß die Alkoholgährung, wenn sie in verschlossenem Gefäße stattfindet, gehemmt wird sobald die erzeugte Kohlensäure einen Druck von ungefähr 25 Atmosphären ausübt, und daß in diesem Falle die Hefe getödtet wird. –––––––––– Boussingault machte in der (französischen) Akademie zu der vorstehenden Mittheilung folgende Bemerkungen: Es überraschte mich nicht, daß nach den interessanten Beobachtungen von Melsens die Hefekügelchen unbeschadet eine außerordentlich niedrige Temperatur ertragen können, da ich selbst Versuche ausgeführt habe, bei denen ich verschiedenartige Samen der durch die Verflüchtigung von starrer Kohlensäure erzeugten Kälte aussetzte, ohne daß ein solches Samenkorn seine Keimkraft verlor. Dagegen bin ich erstaunt über die merkwürdige Thatsache (welche ich als richtig annehme, da sie von einem so ausgezeichneten Beobachter wie Melsens constatirt wurde) daß Bierhefekügelchen welche in einem zuckerhaltigen Medium functioniren, durch intensive Kälte nicht zerstört werden, sondern ihre Wirksamkeit von Neuem zeigen. Ich glaube nämlich – und gründe meine Ueberzeugung auf ein in Burgund übliches Verfahren, welches de Vergnette-Lamotte sehr eingehend studirt hat – daß die Weine, nachdem, sie dem Gefrieren unterworfen wurden, keine secundäre Gährung mehr erleiden und sich unbestimmte Zeit lang conserviren.„Der gefrorene Wein zeigt sich reicher an Alkohol und die stickstoffhaltigen Substanzen scheinen vollständig ausgeschieden zu seyn.... Der Mehrgehalt an Alkohol entspricht nicht dem durch das Gefrieren veranlaßten Gewichtsverluste des Weines. So zeigte 1841ger Rothwein vom ersten Gewächse, welcher 12,27 Procent Alkohol enthielt, einen Alkoholgehalt von nicht mehr als 12,61 Procent, nachdem er durch Gefrieren mit einem Gewichtsverluste von 7 Procent concentrirt worden war.“De Vergnette-Lamotte gelangt am Schlusse seiner Arbeit zu der Folgerung, „daß die gefrorenen Weine keine secundäre Gährung mehr erleiden und in den Fässern oder Flaschen nur wenig absetzen; auch halten sie sich unbegrenzt lange Zeit.“ (Annales de Chimie et de Physique, 3. série, t. XXIII p. 353.) Pasteur, dessen Competenz in diesem Gegenstande Niemand bestreiten wird, hat auch in der Akademie erklärt, daß de Vergnette-Lamotte zur Verbesserung der Weine die Kälte und das Gefrierenlassen mit viel Erfolg anwandte.Comptes rendus, t. LX p. 901; Mai 1865. Im December 1848 setzte ich weißen Wein vom Liebfrauenberge, vom Jahrgange 1846, dessen Alkoholgehalt 12,5 Proc. betrug, einer Temperatur von – 6 bis 10° C. aus und überzeugte mich bei diesem Versuche von der vollkommenen Genauigkeit der Beobachtungen de Vergnette-Lamotte's. Mit zunehmender Kälte schieden sich aus dem Weine stickstoffhaltige Substanzen und zweifach-weinsaures Kali aus, und ich fand daß die im Weine gebildeten Eisstücke beim Schmelzen eine ziemlich alkoholhaltige Flüssigkeit gaben, folglich nicht, wie ziemlich allgemein angenommen wird, aus nahezu reinem gefrorenen Wasser bestehen. Von der Ansicht ausgehend, daß die Kälte, wie die Wärme Pilzsporen, Fermente, kurz Keime jeder Art tödten müsse, setzte ich verschiedene Flüssigkeiten organischen Ursprunges der Einwirkung von Kältemischungen so lange aus, bis die sie enthaltenden Gefäße eine Temperatur von – 12 bis – 15° C. angenommen hatten. Diese Präparate sind nun ungefähr 10 Jahre alt; ich kann der Akademie, wenn sie es wünschen sollte, vorzeigen: Rohrzuckersaft, Fleischbrühe, Milch und Harn, welche mittelst dieser Methode so vollkommen conservirt wurden, als wenn sie nach dem Appert'schen Verfahren behandelt worden wären. Dieses Resultat ließ sich übrigens nach den jetzt in der Wissenschaft geltenden Principien leicht voraussehen.