Titel: Liebig, über die Alkoholgährung.
Autor: Liebig, Justus
Fundstelle: 1870, Band 195, Nr. CLII. (S. 537–551)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj195/ar195152

CLII. Ueber die Alkoholgährung; von Justus v. Liebig.140)

Aus einer Reihe von Versuchen über das Verhalten der Hefe in der Alkoholgährung hat Pasteur vor neun Jahren (Annales de Chimie et de Physique, 3me série, t. LVIII p. 323) den Schluß gezogen, daß die von dem Verf. aufgestellte Erklärung der Wirkung der Hefe auf den Zucker einer jeden Grundlage ermangele. Der Verf. hatte angenommen, daß das Zerfallen der gährungsfähigen Materie in einfachere Verbindungen auf einen Spaltungsproceß zurückgeführt werden müsse, welcher im Ferment bestehe, und daß die Wirkung des Gährungserregers auf die gährungsfähige Substanz fortdauere oder ihr Ende finde mit der Dauer oder der Beendigung des im Fermente bestehenden Umsetzungsprocesses. Die Umlagerung der Zuckeratome im Zuckermolecul sey demnach eine Folge der Zersetzung oder Umlagerung eines oder einiger Bestandtheile des Fermentes.

Die Ansicht Pasteur's über die Gährung ist folgende: „Der chemische Vorgang der Gährung ist wesentlich eine die Lebensacte der Hefe begleitende Erscheinung; sie fängt damit an und endigt damit; eine Alkoholgährung ohne gleichzeitige Organisation, Entwickelung und Vermehrung, d.h. ohne fortgesetztes Leben, findet niemals statt.“

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Pasteur betrachtet also die Gährung als einen chemischen Proceß, welcher einen physiologischen begleite und davon abhängig sey; die Lebensacte des Fermentes bedingen nach ihm das Zerfallen des Zuckeratomes. Diese Ansicht hatte schon vor 20 Jahren ihre Vertreter gefunden, wie der Verfasser in seinen chemischen Briefen weitläufig auseinander gesetzt hat; die Natur der Hefe war ihm zur Zeit, in welcher er seine Ansicht über die Gährung entwickelte, wohl bekannt, aber der physiologische Proceß berührte nicht sein Gebiet; was er versuchte, war, den chemischen Vorgang der Zersetzung des Zuckers auf einen einfachen, alle ähnliche Processe umfassenden Ausdruck zurückzuführen.

Auf das, was der Verf. zu erklären versuchte, nämlich die Spaltung der gährungsfähigen Substanz in Berührung mit der Hefenzelle, ist Pasteur nicht eingegangen, und indem er uns mit einem „Lebensacte“ als dem Grunde der Gährung abfindet, setzt er an die Stelle einer Erklärung eine Thatsache, welche für sich der Erklärung bedarf.

Von dem chemischen Standpunkte aus, welchen der Verf. nicht aufgeben möchte, ist ein „Lebensact“ ein „Bewegungszustand,“ und in diesem Sinne genommen steht die Ansicht Pasteur's nicht im Widerspruch mit derjenigen des Verf. und ist keine Widerlegung derselben. Man beobachtet, so sagte der Verf., daß die Hefe beim einfachen Aufbewahren unter Wasser sich verändert und zuletzt wie ein thierischer Stoff in Fäulniß übergeht; dieser Vorgang hat einen Anfang, eine gewisse Dauer und ein Ende; dieß setzt voraus, daß die Theile der Hefe sich in einem Zustande der Umlagerung, des Ortswechsels, das ist in einer Bewegung befinden, deren Ende ein Zerfallen in andere, einfachere Verbindungen ist, welche sich beim Abschluß der Luft nicht weiter ändern; in diesem Falle, wo die eingetretene Bewegung aufhört, tritt ein Gleichgewichtszustand ein.

Dieser Bewegungszustand ist ganz unabhängig von der Mitwirkung anderer Körper; man beobachtet ferner, daß eine ganze Anzahl von Substanzen, wenn sie in Berührung mit Hefe gebracht werden, eine Aenderung in der Anordnung ihrer Atome erleiden, welche darin besteht, daß sich neue Producte daraus bilden. Zucker z.B. verhält sich damit genau so, wie wenn er ein Theil oder Bestandtheil der Hefenzelle wäre; es findet eine Umlagerung oder Verschiebung der Zuckeratome statt.

Die Entwickelung einer Pflanze, die Bildung und Vermehrung der Hefenpilze ist abhängig von der Gegenwart und Aufnahme von Nährstoffen, welche im Inneren zu Theilen des lebenden Organismus werden; aber in dem Processe der Gährung findet, man kann so sagen, eine Wirkung nach außen hin statt auf Stoffe, welche in Producte zerfallen, |539| die von dem lebenden Organismus nicht verwendbar sind. Der vitale Vorgang und die chemische Wirkung sind offenbar zwei Erscheinungen, welche in der Erklärung auseinander gehalten werden müssen.

Es könnte seyn, daß der physiologische Proceß in keiner anderen Beziehung zu dem Gährungsproceß steht, als daß durch ihn in der lebenden Zelle der Stoff erzeugt wird, welcher durch eine ihm eigene Wirkung, ähnlich der des Emulsins auf Salicin und Amygdalin, das Zerfallen des Zuckers und anderer organischer Atome herbeiführt; der physiologische Proceß würde in diesem Falle nothwendig seyn, um diesen Stoff zu erzeugen; aber mit der Gährung an sich würde er in keiner weiteren Verbindung stehen.

Der Verf. hat in der Richtung dieser Fragen einige Versuche angestellt, welche dazu beitragen dürften, diesen Vorgang aufzuhellen.

Ueber die Natur der Bier- und Weinhefe besteht kein Zweifel; sie ist eine Entwickelungsform verschiedener Pilzarten und besteht nach den mikroskopischen Untersuchungen von Dr. Lermer 141) im ausgewachsenen Zustande aus der Zellenwand, dem der Zellenwand anliegenden Primordialschlauch, ferner aus einer körnig-schleimigen Substanz, dem Protoplasma und einer wässerigen Zellflüssigkeit, welche in mehr oder minder großen Tropfen, Vacuolen, im Protoplasma liegt.

Lermer hat aus seinen Beobachtungen geschlossen, daß bei der Einwirkung von Wasser auf Hefe der Gehalt derselben an Eiweißkörpern bedeutend verringert werde. Der Verf. ist in Zweifel darüber, ob die durch Wasser der Hefe entziehbare Substanz ein Eiweißkörper ist. Wenn 1 Liter frische, breiartige Bierhefe etwa vier Mal nacheinander mit ihrem 6- bis 8fachen Volumen Wasser durch Decantiren ausgewaschen wird, und man sie dann zum fünften Male in 4 Liter Wasser vertheilt, so nimmt dieses Wasser in 3 bis 4 Stunden nur geringe Mengen organischer Materie daraus auf, 1 Liter Wasser nicht über 350 Milligrm., und die gährungerregende Eigenschaft dieser ausgewaschenen Hefe scheint kaum geschwächt zu seyn. Läßt man die ausgewaschene Hefe längere Zeit mit ihrem gleichen Volumen Wasser in Berührung, so vermehrt sich die organische Materie in dem Wasser, so zwar, daß nach einigen Tagen das Wasser zehn Mal mehr als das letzte Waschwasser enthält; 20 Kubikcentimeter dieses Wassers lieferten nach dem Abdampfen 78 Milligrm. Rückstand = in 1 Liter 3,9 Grm. Die organische Substanz, welche das Wasser allmählich aus der Hefe aufnimmt, scheint ein Product der |540| Zersetzung eines ihrer Bestandtheile zu seyn; sie ertheilt dem Wasser sehr bemerkenswerthe Eigenschaften.

Löst man Rohrzucker darin auf, so verwandelt sich derselbe rasch in Traubenzucker. 25 Grm. Rohrzucker in 100 Kubikcentimeter des Hefenwassers, welche 0,39 Grm. organische Substanz enthielten, aufgelöst, waren nach 24 Stunden vollständig in Traubenzucker übergegangen. Die nämliche Flüssigkeit hätte wahrscheinlich noch viel mehr Rohrzucker in Traubenzucker umwandeln können.

Das Hefenwasser hat eine sehr schwach saure Reaction, ist farb- und geschmacklos und gibt mit Bleiessig und Gerbsäure eine schwache, milchige Trübung. Die Flüssigkeit verliert an Durchsichtigkeit, wenn sie mehrere Tage an der Luft steht, unter Bildung eines weißen, flockigen Niederschlages. Wenn man sie zum Sieden erhitzt, so verliert sie ihre Wirkung auf den Rohrzucker vollständig.

Ueber die Ursache der Wirkung des Hefenwassers kann wohl kein Zweifel seyn; es enthält, wie sein Verhalten an der Luft und in der Siedehitze beweist, eine Materie im Zustande der Umsetzung, und es muß von diesem Zustande der Bewegung die Umwandlung des Rohrzuckers in Traubenzucker bedingt werden. Die Rohrzuckertheilchen verhalten sich, wie wenn sie Theile oder Bestandtheile der sich umsetzenden stickstoffhaltigen Materie wären: sie gehen in eine neue Lagerung über. Es findet hier eine ähnliche Wirkung statt, wie bei der Diastase, dem Emulsin, dem Pepsin etc.

Die Wirkung der Substanz im Hefenwasser auf den Zucker ist offenbar von der der Hefe selbst verschieden.

Von allen Chemikern, welche sich mit der chemischen Untersuchung der Hefe beschäftigt haben, hat keiner die nämlichen Zahlen in der Analyse erhalten; Mitscherlich erhielt 47 Proc., Schloßberger bis 50 Proc. Kohlenstoff; der erstere fand 10 Proc., der andere bis 12 1/2 Proc. Stickstoff.

In Versuchen, welche im Laboratorium des Verf. ausgeführt wurden, erhielt Dr. Reichenbach in vier Bestimmungen in bei 100° C. getrockneter Hefe 34,57 Proc. Kohlenstoff und 7,41 Proc. Stickstoff; die analysirte Hefe war im feuchten Zustande sehr wirksam.

Die Zusammensetzung der Hefe wechselt, man kann sagen, von einem Tage zum anderen, und dieß ist wohl ein sicheres Merkzeichen der Veränderungen, welche unausgesetzt in ihrer Substanz vor sich gehen.

Die Hefe enthält Schwefel als constanten Bestandtheil; sie entwickelt beim Faulen Schwefelwasserstoff; Mitscherlich fand in ihr 0,6 Proc. Schwefel. Nach Bestimmungen im Laboratorium des Verf. enthielt eine |541| untersuchte trockene Hefe 0,685 Proc., eine andere Hefe 0,568 Proc. (Reichenbach), eine dritte 0,387 Proc. Schwefel (Dempwolff).

Der Gehalt an unverbrennlichen Bestandtheilen wechselt in der Hefe in eben dem Grade, wie ihre verbrennlichen; man erhält von trockener Hefe durchschnittlich 7 bis 8 Proc. Asche, welche sehr reich an phosphorsaurem Kali ist. Dieses Salz ist offenbar in der Hefe in einer chemischen Verbindung, wie etwa in den Getreidesamen, enthalten, da es sich durch Auswaschen nicht entziehen läßt.

Zwei Hefenaschen gaben folgende Zusammensetzung:

I. II. Mitscherlich
Phosphorsäure 44,76 48,53 59,3
Kali 29,07 30,58 28,3
Natron 2,46
Kalk
Magnesia
2,39
4,09
2,10

4,16
12,5
Kieselsäure 14,36
Chlor, Kohlensäure
Eisenoxyd
2,12
–––––
99,25

Die Hefe enthält in ihrer Asche die nämlichen Bestandtheile und sehr nahe in demselben Verhältnisse wie der Roggen- und Weizensamen, und nach Abzug der Kieselsäure wie die Gerste.

Die Veränderlichkeit der Hefe beim Aufbewahren ist bekannt genug. Wenn sie im breiartigen Zustande mit Wasser bedeckt an einem kühlen Orte steht, so bemerkt man eine Gasentwickelung; das Gas ist kohlensaures Gas, frei von Stickgas. Wenn man die Temperatur der feuchten Hefe erhöht, so wird die Gasentwickelung deutlicher; es entsteht ein Schaum auf der Oberfläche der Flüssigkeit. Bei 30 bis 35° C. tritt eine wahre, beinahe stürmische Gährung ein, genau so wie in einer Zuckerlösung, welche man mit einer genügenden Menge frischer Hefe versetzt hat.

Als Product dieser Hefengährung tritt nicht bloß Kohlensäure, sondern auch Alkohol auf. Beide sind bereits von Béchamp und Pasteur im Wasser, welches mit Hefe in Berührung war, beobachtet worden. Auch hat Pasteur gefunden, daß, wenn man sehr wenig Zucker mit viel Hefe gähren läßt, man mehr Alkohol erhält, als der zugesetzten Zuckermenge entspricht, und er schloß daraus, daß der Alkohol nothwendig von der Hefe geliefert worden seyn müsse.

Pasteur meint, daß in der Hefengährung die Cellulose der alten oder Mutterzellen in Zucker übergehe, von welchem ein Theil zur Bildung der Zellenwand der sich entwickelnden Sprossen verwendet werde, ein anderer in Alkohol, Kohlensäure, Bernsteinsäure etc. zerfallen müsse. Diese |542| Ansicht ließ sich leicht durch Bestimmung der Cellulose und des Alkohols einer Prüfung unterwerfen.

Der Verfasser hat die Cellulose aus der Hefe nach Schloßberger's Methode (s. Annalen der Chemie und Pharmacie, Bd. LI S. 205) dargestellt, sie aber nicht ganz stickstofffrei bekommen können. Durch abwechselnde Behandlung mit schwacher Salzsäure, um die eingebetteten erdigen Phosphate aufzulösen, dann mit Kalilauge in der Wärme wurden die im Wasser vertheilten Hefenzellen beinahe durchscheinend; unter dem Mikroskop zeigten sie aber stets einen körnigen Inhalt; auf dem Filter sahen sie wie ein dicker, trüber Schleim aus, welcher nach dem Trocknen grau, faserig wie Papiermasse war. Der Verf. überzeugte sich, daß die Hauptmasse aus Cellulose bestand; sie löste sich in concentrirter Schwefelsäure ohne Schwärzung, und in dieser Lösung ließ sich, wenn sie mit Wasser verdünnt eine Zeit lang im Sieden erhalten worden war, leicht die Gegenwart von Traubenzucker erkennen. Auf 100 trockene Hefe berechnet, erhielt der Verf. nicht über 17 Proc. Cellulose von der oben bezeichneten Beschaffenheit, meistens weniger. Pasteur fand in drei Versuchen 17,77, 19,29 und 19,21, im Mittel 18,76 Proc. Cellulose. Die von dem Verf. dargestellte Hefencellulose löste sich nicht in Kupferoxyd-Ammoniak.

Zur Bestimmung des bei der Gährung der Hefe gebildeten Alkohols verwendete der Verf., wie zu allen seinen Versuchen, Münchener Unterhefe. Dieselbe wurde in Wasser vertheilt, sodann mittelst eines sehr feinen Siebes von den mechanisch beigemengten Bier- und Hopfenresten befreit und darauf mit stets erneuertem reinem Wasser durch Decantation so lange ausgewaschen, bis das überstehende Wasser keine Färbung mehr zeigte.

I. 1500 Kubikcentimeter feuchte, mit Wasser sorgfältig vertheilte Hefe, nach zwei übereinstimmenden Proben = 147 Grm. trockene Hefe, lieferte, nach 18 Stunden der Destillation unterworfen, 14,792 wasserhaltigen Alkohol von 0,8472 spec. Gew. = 11,981 Alkohol.

II. 1200 Kubikcentimeter = 48,88 Grm. trockene Hefe, lieferte, nach 36 Stunden destillirt, 6,188 Alkohol.

III. 1200 Kubikcentimeter = 91,5 Grm. trockene Hefe, lieferte nach 24 Stunden 8,23 Alkohol.

IV. 1000 Kubikcentimeter = 79,22 Grm. trockene Hefe, lieferte nach 18 Stunden 6,66 Alkohol.

V. 1000 Kubikcentimeter = 100,58 Grm. trockene Hefe, lieferte nach 36 Stunden 13,9 Alkohol.

Wenn man den in diesen fünf Versuchen erhaltenen, Alkohol rückwärts |543| in Cellulose berechnet und mit der Cellulose vergleicht, welche in der Hefe enthalten ist, so ergibt sich (bei Annahme des von Pasteur gefundenen Cellulosegehaltes von 18,76 Proc.) Folgendes:

In dem Versuch I wurden 147 Grm. Hefe der Gährung unterworfen; sie enthielt nach Pasteur 27,57 Cellulose, die, in Zucker umgewandelt, 15,7 Grm. Alkohol liefern könnten; sie hat wirklich geliefert 11,98 Grm. Alkohol, entsprechend 76 Proc. von dem Gewichte der Cellulose in der Hefe.


Hefe

Cellulose
sollte liefern
Alkohol
hat geliefert
Alkohol
Procente der
Cellulose
I. 147,0 27,57 15,7 11,98 76 Proc.
II. 48,8 9,16 5,2 6,18 118 „
III. 91,5 17,16 9,7 8,23 87 „
IV. 79,22 13,85 7,8 6,66 85 „
V. 100,58 18,86 11,26 13,90 120 „

Man bemerkt, daß mit der Dauer der Gährung die gebildete Menge Alkohol zunahm; in den Versuchen II und V, in welchen die Gährung 12, resp. 18 Stunden länger dauerte, wurde im Verhältniß mehr Alkohol erhalten, als in den drei anderen, und es ist wahrscheinlich, daß, wenn man diese längere Zeit in der geeigneten Temperatur der Gährung überlassen hätte, auch bei diesen mehr Alkohol erzeugt worden wäre. Das Resultat dieser Versuche bleibt darum nicht minder entscheidend.

Wenn der Alkohol von der Cellulose der Zellenwände der Hefe geliefert würde, so müßten in den Versuchen II und V nach der Gährung alle Zellen vollständig verschwunden seyn; der Augenschein zeigt aber, daß die Zellen in der Hefengährung nicht vermindert werden und nicht verschwinden. Der Verf. hat überdieß im Absatz vom Versuch V die Cellulose bestimmt; derselbe wurde abwechselnd mit schwacher Kalilauge und verdünnter Salzsäure behandelt und durch häufige Decantation ausgewaschen, wobei ein Verlust nicht vermieden werden konnte; es blieben im Ganzen 11,750 Grm. Cellulose zurück.

Nach der mikroskopischen Untersuchung von Prof. Dr. Nägeli „gleichen die Zellen der Hefe, welche ohne Zucker gegohren haben, in Gestalt und Größe genau den Zellen der gewöhnlichen Hefe; sie unterscheiden sich von denselben dadurch, daß sie 1) nicht mehr sprossen' 2) durch die derbere und dickere Zellenmembrane und 3) durch den körnigen und verminderten Plasma-Inhalt.“ Es sind abgestorbene Hefenzellen, und der Vorgang der Hefengährung ist eine Zersetzung des Zellen-Inhaltes; bei dieser Gährung beobachtet man nicht den geringsten Fäulnißgeruch.

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Die über der gegohrenen Hefe stehende und durch Auswaschen des Rückstandes erhaltene Flüssigkeit gibt beim Erhitzen zum Sieden ein weißes Gerinnsel, welches ganz das Ansehen von geronnenem Eiweiß hat. Barytwasser bringt darin einen weißen Niederschlag von phosphorsaurem Baryt hervor. Wird sie mit Alkohol vermischt, so lange sie noch davon getrübt wird, so scheidet sich eine syrupartige Masse ab, und die darüber stehende klare, gelbliche Flüssigkeit setzt nach der Entfernung des Alkohols kleine Krystalle ab, welche, gereinigt, weiche, perlmutterglänzende Blättchen darstellen; es ist gewöhnliches Leucin.

Die durch Alkohol fällbare Substanz ist reich an Stickstoff und enthält eine gewisse Menge Schwefel; nach dem Kochen mit starker Kalilauge bringt Zusatz von Säuren eine Entwickelung von Schwefelwasserstoff hervor. Der Rückstand von der Gährung der Hefe, welcher aus den abgestorbenen Zellen besteht, ausgewaschen und getrocknet, stellt eine braune, zähe Masse dar, in welcher der Stickstoff und Schwefel bestimmt wurden. Vier Bestimmungen ergaben 5,65, 5,79, 5,85, 5,48, im Mittel 5,64 Proc. Stickstoff und 0,603, 0,489 und 0,493 Proc. Schwefel. Die frische Hefe enthält 7,4 Proc. Stickstoff, die gegohrene also 1,76 Proc. weniger. Es ist klar, daß in der Gährung der Hefe der stickstoffhaltige Bestandtheil derselben eine Zersetzung erfährt; ein großer Theil davon wird löslich, ein kleinerer bleibt in den Hefenzellen. Aus letzterem läßt sich durch schwache Kalilauge ein dem Käsestoff ähnlicher Stoff ausziehen, welcher aus der alkoholischen Lösung durch Säuren in dicken Flocken gefällt wird; die Analyse ergab aber weniger Stickstoff, als der reine Käsestoff enthält, nämlich nur 11,39 Proc. Stickstoff.

Es ist klar, daß, wenn nicht die Cellulose der Hefenzelle es ist, welche das Material zur Alkohol- und Kohlensäure-Bildung lieferte, dieses von einem dem Zucker identischen oder ähnlich zusammengesetzten Stoffe stammen muß, welcher einen Bestandtheil des Zellen-Inhaltes ausmacht; und da dieser Stoff durch Auswaschen der Hefe nicht zu entziehen ist, so muß er nothwendig in Form einer festen Verbindung mit einem anderen Körper in der Zelle enthalten seyn, welcher reich an Stickstoff und schwefelhaltig ist.

Wenn man den im Versuche V erhaltenen Alkohol rückwärts in Zucker berechnet, so entsprechen 13,9 Grm. Alkohol 27 Grm. Zucker (C12H12O12); fügt man diesem Zucker die Cellulose in 100 Hefe zu, nach Pasteur 18,75, nach des Verf. Bestimmung 16,5 Cellulose, so erhält man im Ganzen 45,6 oder 43,5 Proc. stickstofffreie Bestandtheile der Hefe; es würden demnach übrig bleiben 54,4 oder 56,5 Proc. stickstoffhaltige Bestandtheile, worin 7,41 Stickstoff; dieß gibt für diese Substanz |545| 13 bis 13 1/2 Proc. Stickstoff, etwa 1 1/2 bis 2 Proc. weniger, als die Albummate enthalten. Zieht man in Betracht, daß die Hefe weniger als 16 1/2 Proc. Cellulose im reinen Zustande enthalten muß, und daß sie eine gewisse Menge festes und flüssiges Fett und einen bitteren, harzartigen Stoff, wahrscheinlich vom Hopfen (Schloßberger a. a. O. S. 198), an Alkohol abgibt, so wird man keinen Fehler begehen, wenn man annimmt, daß der stickstoff- und schwefelhaltige Körper in der Hefe entweder ein Albuminat selbst oder ein den Albuminaten sehr nahe stehender Körper ist. Daß er von einem Albuminate stammt, darüber kann kein Zweifel bestehen.

Ueber das Verhalten der Hefe in der Bierwürze besteht, wie der Verf. glaubt, keine Meinungsverschiedenheit; sobald sich vollkommene Hefenzellen gebildet haben, beginnt die Zersetzung des Zuckers, neben welcher unausgesetzt, und bis aller Zucker zersetzt ist, die Hefenzellen-Bildung fortdauert.

Der Verf. hat erwähnt, daß die Spaltung des Zuckers von einer Zersetzung des Zellen-Inhaltes begleitet ist, von welchem ein stickstoffhaltiger Bestandtheil löslich wird und in die gährende Flüssigkeit übergeht; die letztere verliert an stickstoffhaltigen Bestandtheilen, wenn diese zu Bestandtheilen der Zellen werden, und gewinnt wieder einen Theil davon durch die Zersetzung des Zellen-Inhaltes.

Bereits im Jahr 1853 haben Graham, A. W. Hofmann und Redwood in ihren Untersuchungen über die Gährung des Bieres mit Rücksicht auf Steuerverhältnisse (Chem. Soc. Qu. Journal. vol. V p. 229) ermittelt, daß eine gehopfte Würze von hellem Malz vor der Gährung 0,217 Proc. Stickstoff, nach der Gährung 0,134 Proc. Stickstoff gab; es blieben demnach nur 0,083 Proc. des ganzen Stickstoffgehaltes der Würze in der Hefe; der Rest ging wieder in die gährende Flüssigkeit über oder blieb in derselben. Die zahlreichen Stickstoffbestimmungen des Bieres von Feichtinger (Annalen der Chemie und Pharmacie, Bd. CXXX S. 227) ergaben in den bayerischen Bieren einen konstanten und durchschnittlich einen noch größeren Stickstoffgehalt.

Nach den Erfahrungen in der Bierbrauerei vermehrt sich die der Würze zur Einleitung der Gährung zugesetzte Hefe um das 18- bis 20fache, d.h. für 100 Hefe im breiartigen Zustande erhält man 1800 bis 2000 Hefe von derselben Beschaffenheit.

Bei der Gährung des Zuckers mit Hefe kann selbstverständlich keine Vermehrung der Hefe stattfinden; denn im reinen Zuckerwasser fehlt es an dem zur Ernährung der Hefenzellen nothwendigen schwefel- und stickstoffhaltigen Bestandtheile.

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In einer zuckerhaltigen Flüssigkeit, welche einen zur Ernährung des Hefenpilzes geeigneten stickstoff- und schwefelhaltigen Körper enthält, vermehrt sich die Anzahl der wirksamen Hefenzellen unter Umständen um das Tausend- und Mehrfache, und der Gehalt an stickstoffhaltiger Materie nimmt in der Flüssigkeit ab. In einer mit Hefe versetzten Zuckerlösung empfängt die Flüssigkeit während der Gährung von der Hefe eine gewisse Menge stickstoffhaltiger Substanz; die Hefe nimmt dadurch an Wirksamkeit ab; sie zersetzt, zum zweiten Male mit Zuckerwasser in Berührung gebracht, weniger Zucker. Der Verf. hat gefunden, daß, wenn die nach der Gährung des Zuckerwassers übrig bleibende Hefe jedesmal mit Wasser ausgewaschen wird, nach ihrer dritten Verwendung neues Zuckerwasser nicht mehr davon in Gährung versetzt wird. Unausgewaschen brachte sie, zum fünften Male verwendet, noch eine sehr schwache Gährung hervor; sie war aber alsdann völlig erschöpft.

Der Verlauf der Gährung von Zuckerwasser mit Hefe und der von Zuckerlösungen, welche stickstoffhaltige, zur Ernährung des Hefenpilzes geeignete Materien enthalten, ist demnach in Beziehung auf die Bildung und Vermehrung von Hefenzellen verschieden, und die Behauptung Pasteur's, daß sich in beiden Fällen gleich viel Hefe bilde, ja, im ersteren Falle, der Gährung von reinem Zuckerwasser, eher mehr, als in dem anderen, entbehrt jeder tatsächlichen Begründung.

Der Verf. hat, wie Pasteur, gefunden, daß, wenn man zu 1000 Kubikcentimetern Zuckerwasser, welches 10 Proc. Zucker enthält, 15 bis 20 Kubikcentimeter feuchte Hefe setzt, worin 3 1/2 bis 5 Grm. Trockensubstanz, in diesem Falle nach der Gährung das Gewicht der zurückbleibenden Hefe kleiner ist, als das der verwendeten Hefe im frischen Zustande. Die Mischung geht bei diesem Verhältnisse in eine rasch verlaufende, oft stürmische Gährung über; nach 3 bis 4 Tagen schon klärt sich die Flüssigkeit.

Die Versuche des Verf. bestätigten ferner die von Pasteur festgestellte Thatsache, daß, wenn man weniger Hefe zum Zuckerwasser als das oben angeführte Verhältniß setzt, in diesem Falle das Gewicht der Hefe nach der Gährung nicht ab-, sondern um 5, oft um 12 Proc. zunimmt. Der Grund dieser Gewichtszunahme ist von Pasteur betont worden, und der Verf. glaubt, jetzt ganz bestimmte Beweise dafür liefern zu können; die Gewichtszunahme beruht auf dem merkwürdigen Verhalten der stickstoffhaltigen Materie, welche die Hefe während der Gährung verliert, als Nährstoff zur Bildung neuer Hefenzellen dienen zu können.

Man versteht jetzt leicht, wie und in welcher Weise die Hefe an Gewicht zunimmt. Beim Beginn und einer gewissen Dauer der Gährung |547| tritt ein Theil des stickstoffhaltigen Bestandtheiles des Hefenzellen-Inhaltes an die Flüssigkeit, welche noch reich an Zucker ist, und die restirende lebende Hefe verhält sich jetzt zu dieser Flüssigkeit wie frische Hefe, welche man zu Bierwürze gesetzt hat; sie sproßt, und es bilden sich neue Zellen, welche die aufgelöste stickstoffhaltige Materie zur Wiederherstellung des ursprünglichen activen Zellen-Inhaltes verwenden; indem diese neuen Zellen auf den Zucker wirken, tritt wieder stickstoffhaltige Materie aus, und dieß kann Monate lang so fortgehen.

Mit der Erzeugung frischer Zellen geht die Bildung neuer Zellenwände parallel, und da diese aus Cellulose bestehen, so vermehrt sich das Gewicht der Hefe um das Gewicht der hinzu gekommenen Cellulose. Das Gewicht der Hefe nimmt zu, aber ihr relativer Stickstoffgehalt nimmt stetig ab.

Der eben beschriebene Vorgang läßt sich in folgender Weise versinnlichen: Wenn man 1 Liter 10procentiges Zuckerwasser mit 15 Kubikcentimeter feuchtem Hefenbrei vollständig vergähren läßt, und man filtrirt die über der restirenden Hefe stehende klare Flüssigkeit zwei bis drei Mal durch doppelte Filter, so ist darin keine Spur einer organisirten Substanz ( nachweisbar. Wenn jetzt diese Flüssigkeit zur Entfernung des Alkohols zum Sieden erhitzt und eine Stunde lang im Sieden erhalten wird, so bleiben etwa 450 bis 500 Kubikcentimeter Flüssigkeit, worin, wie erwähnt, der stickstoffhaltige Körper ist, welchen die Hefe in der vorangegangenen Gährung abgegeben hat. Löst man in dieser Flüssigkeit 30 bis 40 Grm. Zucker auf, setzt, wenn sie bis auf etwa 20° C. erkaltet ist, eine Spur Hefe zu,142) und überläßt sie dann in einer kleinen Flasche (welche mit einer Kautschukkapsel verschlossen und mit einer Gasleitungsröhre versehen ist, welche in Wasser taucht) sich selbst, so bemerkt man nach 10 Stunden eine deutliche Gasentwickelung und am Boden einen sichtbaren Absatz von Hefe. Die Gasentwickelung nimmt fortwährend zu und nach 3 bis 4 Tagen beträgt die erzeugte Hefe im feuchten, breiartigen Zustande 450 bis 600 Milligrm. Nach 8–10 Tagen ist der Zucker vollständig verschwunden. Verfährt man mit dieser Flüssigkeit, welche zum zweiten Male gedient hat, wie mit der ersten, d.h. filtrirt man sie von der abgesetzten Hefe ab, dampft wieder zur Hälfte ein, setzt wieder Zucker und eine Spur Hefe zu, so wiederholt sich dieser Vorgang; es tritt wieder Gährung unter Bildung neuer Hefe ein.

In dieser Weise ist es dem Verf. gelungen, in einer und derselben |548| Flüssigkeit vier Mal nach einander Hefe von voller Wirksamkeit zu erzeugen, welche sich also zu Zuckerwasser verhielt wie frische Hefe.

Die einzige Vorsicht, welche man gebrauchen muß, um des Gelingens sicher zu seyn, ist die, daß man nach der Vollendung der ersten und der folgenden Gährungen die abfiltrirte und eingedampfte Flüssigkeit mit kohlensaurem Kali genau neutralisirt. Die gegohrenen Flüssigkeiten sind immer sauer und die vorhandene Säure vermehrt sich absolut in jeder der auf einander folgenden Gährungen und relativ durch die in Folge des Abdampfens wachsende Concentration der Flüssigkeit.

Die Dauer der Gährung bei geringen Hefenmengen oder die sogenannte Nachgährung beruht also darauf, daß der in Folge des Umsatzes in der Hefenzelle an die Flüssigkeit getretene stickstoff- und schwefelhaltige Bestandtheil derselben, welcher für sich das Vermögen nicht hat, den Zucker in Kohlensäure und Alkohol zu spalten, dieses Vermögen wieder gewinnt; und dieß geschieht dadurch, daß er als Nährstoff zur Erzeugung neuer Hefenzellen dient und in der Zelle selbst die Form der Verbindung wieder gewinnt, in welcher er die Zersetzung des Zuckers hervorbringt.

Während der Gährung tritt in den Hefenzellen eine Theilung des stickstoffhaltigen Zellen-Inhaltes ein; ein Theil desselben bleibt in der unwirksam gewordenen Zelle im unlöslichen Zustande stets zurück, und dieß ist der Grund, warum die Wirkung der Hefe zuletzt eine Grenze hat. Wenn alle stickstoffhaltigen Bestandtheile austreten würden und die Fähigkeit behielten, immer wieder auf's Neue zur Erzeugung von Hefe zu dienen, so würde der Vorgang der Gährung ein wahres Perpetuum mobile darstellen, einer arbeitenden Maschine gleich, welche in sich selbst die Kraft zur Arbeit stets wieder erzeugt.

In den beschriebenen Fällen der Gährung des Zuckerwassers mit ausgewaschener Bierhefe hat man so ziemlich ein Bild aller ähnlichen Gährungen. Bei einem gewissen Verhältniß Bierhefe verläuft die Gährung rasch, und die Hefe nimmt an Gewicht ab; bei sehr wenig Hefe kann, wie in der Nachgährung der Weine, die Gährung Monate oder Jahre lang dauern; in diesem Falle nimmt die Hefe an Gewicht zu.

Man kann sich denken, daß der Vorgang in beiden Fällen gleich sey, und daß nur die Menge der Hefe den Unterschied mache; wäre aber die fortdauernde Zellenbildung eine nothwendige Bedingung der rasch verlaufenden Gährungen, so müßte die Anzahl der Zellenbälge und damit das Gewicht der Cellulose in einem ähnlichen Verhältnisse wie bei der langsamen Gährung zunehmen; aber das Gewicht der zurückbleibenden Hefe nimmt in der rasch verlaufenden Gährung ab.

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Wenn man von bloßen Meinungen absieht, so beschränkt sich unsere thatsächliche Kenntniß von der Hefe und ihren Wirkungen auf Folgendes: Die Hefe besteht aus Pflanzenzellen, die sich in einer Flüssigkeit entwickeln und vermehren, welche Zucker und ein Albuminat oder einen von einem Albuminate stammenden Körper enthält; die Hauptmasse des Zellen-Inhaltes besteht aus einer Verbindung von einem stickstoff- und schwefelhaltigen Körper mit einem Kohlehydrat oder Zucker. In der Hefe tritt von dem Momente an, wo sie sich fertig gebildet hat und im reinen Wasser sich selbst überlassen wird, eine moleculare Bewegung ein, welche sich in der Umsetzung der Bestandtheile des Zellen-Inhaltes äußert. Das in derselben enthaltene Kohlehydrat (oder Zucker) zerfällt in Kohlensäure und Alkohol, und ein kleiner Theil seines schwefel- und stickstoffhaltigen Bestandtheiles wird löslich und behält die in ihm eingetretene moleculare Bewegung in der Flüssigkeit bei; in Folge derselben hat dieser Stoff das Vermögen, Rohrzucker in Traubenzucker überzuführen. An diesem Vorgange nimmt kein Körper von außen außer Wasser Antheil. Wenn einer Mischung von Hefe und Wasser Rohrzucker zugesetzt wird, so tritt zunächst dessen Umwandlung in Traubenzucker ein, und die durch die Zellenwände der Hefe eindringenden Zuckertheilchen verhalten sich in der Zelle selbst wie der Zucker oder das Kohlehydrat, welches ein Bestandtheil des Zellen-Inhaltes ist; sie zerfallen in Folge der auf sie einwirkenden Thätigkeit in Alkohol und Kohlensäure (oder Bernsteinsäure, Glycerin und Kohlensäure); es tritt, wie man alsdann sagt, die Gährung des Zuckers ein.

Es ist bis jetzt kein wohl erwiesener Fall bekannt, in welchem sich Hefe ohne Zucker gebildet hat oder in welchem Zucker in Kohlensäure und Alkohol zerfallen ist ohne Gegenwart und Mitwirkung von Hefenzellen.143)

Die Bedeutung des pflanzlichen Organismus für die Erscheinung der Gährung scheint hiernach klar zu seyn, insofern nur durch dessen Vermittelung ein Albuminat und Zucker in der Flüssigkeit, worin sich der Hefenpilz entwickelt, zu der eigenthümlichen Verbindung, oder, wenn man will, in der losen Form vorübergehend zusammen treten können, in welcher allein sie als Bestandtheil des Pilzes eine Wirkung auf den Zucker äußern. Wenn der Pilz nicht mehr wächst, so löst sich das Band, welches |550| die Bestandtheile des Zellen-Inhaltes zusammenhält, und es ist die in demselben eingetretene Bewegung, wodurch die Hefenzellen eine Verschiebung oder Spaltung der Elemente des Zuckers und anderer organischen Molecule bewirken. Wir kennen eine ganze Anzahl von organischen Verbindungen, in welchen bei Gegenwart von Wasser eine Veränderung und Umsetzung beginnt, welche eine gewisse Dauer hat und mit Fäulniß endigt, und wissen, daß andere organische Stoffe, welche für sich einer ähnlichen Umsetzung nicht fähig sind, mit diesen in Berührung, eine ganz ähnliche Verschiebung oder Spaltung in ihren Moleculen erleiden, wie der Zucker in Berührung mit Hefe, ohne Mitwirkung einer vitalen Thätigkeit. Wenn die Moleculararbeit oder der Umsatz des Zellen-Inhaltes aufgehoben wird, so hört damit auch die Wirkung auf den Zucker auf, und so kann z.B. in schwachem Kreosotwasser oder einer schwachen Lösung von Carbolsäure oder auch in Flüssigkeiten, welche, wie Wein, eine gewisse Menge Alkohol und Säure enthalten, die Hefe viele Monate lang ihre volle Wirksamkeit behalten. Man versteht, daß die Producte, welche sich in der Gährung der Hefe für sich und in Berührung mit Zucker aus dem stickstoff- und schwefelhaltigen Bestandtheil derselben bilden, nicht identisch seyn können, da dem Zucker, welcher in die Zelle eindringt, eine Gegenwirkung zugeschrieben werden muß, durch welche die Richtung der Lagerung der Theilchen des stickstoffhaltigen Körpers eine andere wird. Die Flüssigkeit, welche von frisch gegohrener Hefe abfiltrirt wird und reich an stickstoffhaltigen Substanzen ist, ist übrigens zur Zellenbildung sehr geeignet.

Wenn die Hefe einer Temperatur von 60° C. ausgesetzt wird, so verliert sie ihr Vermögen, von selbst in Gährung überzugehen. In gleicher Weise verhält sich eine in voller Gährung befindliche zuckerhaltige Flüssigkeit; wird sie in einem Wasserbade bis auf 60° erwärmt, so ist die Gährung unterdrückt, und sie stellt sich beim Erkalten nicht wieder ein. Das vortreffliche Verfahren Pasteur's, den Wein haltbar zu machen, indem man ihn bis auf 60° erwärmt, scheint mit diesem Verhalten der Wärme zur Hefe in Verbindung zu stehen. Während des Faulens behält die Hefe lange Zeit hindurch das Vermögen, in Zuckerlösungen Gährung hervorzubringen.

In Beziehung auf die Bildung und Entwickelung des Hefenpilzes hat Pasteur eine Beobachtung gemacht, welche den bisherigen Ansicht eine neue Richtung gegeben hat. Man glaubte bisher, daß der Hefenpilz sich wie andere Pilze entwickele, welche als Schmarotzer ihre Hauptbestandtheile von Pflanzentheilen oder Thierüberresten empfangen, im Besonderen, daß zu dessen Fortpflanzung und Vermehrung neben den Phosphaten ein Albuminat oder ein davon abgeleiteter Stoff nothwendig |551| sey. Pasteur glaubt nun gefunden zu haben, daß die Hefe sich fortzupflanzen vermag in Mischungen, welche weinsaures Ammoniak, Zucker und die Aschenbestandtheile der Bierhefe enthalten. Diese Beobachtung würde, wenn sie sich bestätigte, höchst wichtig seyn. Der Verf. weist aber in unserer Quelle nach, daß Pasteur's Behauptung durch dessen Versuche keineswegs bewiesen wird.

Die Frage, was aus dem Stickstoff der Hefe in der Gährung wird, hat Pasteur ebenfalls beschäftigt; er sagt: „In der Alkoholgährung bildet sich auf Kosten der Hefe nicht die kleinste Menge Ammoniak.“ Damit steht allerdings im Widerspruche, wenn er auf der Seite vorher angibt, daß 1 Liter Wasser, welches die löslichen Bestandtheile der Hefe enthielt, ihm 0,038 Grm. Ammoniak geliefert habe. Der Verf. findet, daß alle gegohrenen Flüssigkeiten Ammoniak enthalten, aber allerdings nur eine sehr geringe Menge; es scheint, daß der Stickstoff in einer anderen Form, zum Theil in der von organischen Basen austritt; Leucin konnte der Verf. in den gegohrenen Rückständen nicht nachweisen, wahrscheinlich weil dessen Menge zu gering war. Trimethylamin ist von Ludwig in allen von ihm untersuchten Weinsorten nachgewiesen worden, und ebenso hat Oser als konstantes Product der Gährung des Zuckers mit Hefe eine sehr merkwürdige sauerstofffreie und stickstoffreiche Basis beschrieben; nach seinen Versuchen scheint diese Base ein constantes Product der Gährung des Rohrzuckers zu seyn.

In den Weingegenden Frankreichs, wo Tausende von Hektolitern Wein zur Branntwein-Fabrication der Destillation unterworfen werden, dürften die Rückstände derselben ein reiches Material zur Untersuchung der nicht flüchtigen Gährungsproducte und eine Quelle interessanter Entdeckungen darbieten, und wenn nach Pasteur auf 1 Liter Alkohol über 50 Grm. Glycerin in der Gährung gebildet werden, so ließe sich vielleicht aus diesen Rückständen Glycerin nicht ohne Vortheil darstellen.

Die Erzeugung der Bernsteinsäure und des Glycerins scheint auf eine Gährung zu deuten, welche neben der Alkoholgährung vor sich geht. Sie ist offenbar analog mit dem Gährungsprocesse, in welchem aus Zucker Milchsäure und aus dieser Mannit und unter Umständen Buttersäure gebildet wird. Der Nachweis einer kleinen Wasserstoffgasmenge in der sich entwickelnden Kohlensäure könnte zur näheren Erklärung führen. Mannit und Glycerin unterscheiden sich nur im Wasserstoffgehalte.

Im Auszuge aus des Verfassers Abhandlung „über die Gährung und die Quelle der Muskelkraft“ in den Annalen der Chemie und Pharmacie Bd. CLIII S. 1 (durch das polytechnische Centralblatt, 1870 S. 346).

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Polytechn. Journal, 1866, Bd. CLXXXI S. 223.

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Der Verf. nimmt dazu Hefenbrei von der Größe eines Stecknadelknopfes, den er in 100 Kubikcentimeter Wasser vertheilt; hiervon nimmt er 1 Kubikcentimeter.

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Es soll damit nicht gesagt seyn, daß es außer dem organisirten Hefenferment kein anderes geben könne, welches Zucker in Alkohol und Kohlensäure zu spalten vermöge. Der Verf. glaubt in dieser Beziehung die Aufmerksamkeit auf die höchst merkwürdigen Eigenschaften des von Ed. Schunck entdeckten Krappfermentes (Journal für praktische Chemie, Bd. LXIII S. 222) lenken zu sollen.

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