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Biomonitoring der Betriebshefen in praxi mit fluoreszenzoptischen Verfahren. (Teil IX). Mitteilung: Trehalose - Stressprotektant der Saccharomyces-Hefen
Hutter, K.-J., Kliem, C., Nitzsche, F. und Weiler, M.

In der Praxis der Brauerei ist es u.a. von Bedeutung, in welchem Stadium ihres Zellzyklus die Hefe unter Stresssituationen Trehalose als Protektivum bildet. Es fehlt bisher an Nachweismethoden, die Trehalosekonzentration (m?glichst on-line) zu bestimmen, um Modellierungen des Prozesses bzw. des Hefemanagements durchf?hren zu k?nnen. Ziel der vorliegenden Untersuchungen war, das Spektrum der physiologischen Analysen durch eine schnelle, dirkete fluoreszenzoptische Detektion der Trehalose zu erweitern. Eine Temperaturerh?hung w?hrend exponentiell wachsender Hefezellen bewirkte eine sofortige Trehaloseakkumulation der Hefezellen, die parallel mit der HPLC- und der fluoreszenzoptischen Analyse nachgewiesen wurde. Prozessst?rungen stellen einen wesentlichen Kostenfaktor f?r die Brauwirtschaft dar. Die M?glichkeiten der konventionellen G?rungskontrolle sind hier an ihre Grenzen gelangt. In der Brauereitechnologie wird dies durchaus erkannt und mit dem Begriff Hefemanagement umschrieben. Dieser Begriff ruft aber die Assoziation hervor, dass bereits die effizientesten Verfahren zur Hefebehandlung eingesetzt werden, um Hefepopulationen zu f?hren. Dies ist nicht der Fall. In der Praxis gibt es z.Z. keine Verfahren, die die physiologischen Zust?nde einzelner Hefezellen ber?cksichtigen. Der physiologische Zustand der einzelnen Zelle ist aber Grundbedingung, um den Begriff des Hefemanagements zu rechtfertigen. Ein eigenes Biomonitoring zum besseren Verst?ndnis des Hefeherf?hrens und des Produktionsablaufes, also dessen Kontrolle bzw. dessen Steuerung, w?re dringend erforderlich. Dies w?rde bedeuten, dass man die Hefe w?hrend der Zwischenlagerung ?ber die Herf?hrung bis zum abf?llreifen Bier mit neuen Verfahren aus der bildverarbeitenden Analytik (Fluoreszenzmikroskopie, Laserscanning-Mikroskopie), der Molekularbiologie (PCR, in situ-Hybridisierung, Gensondentechnik) und der elektronischen Zytometrie (flusszytometrie, fluoreszenzaktivierte Zellsortierung, Cell Analysing System) begleitend untersuchen muss. Dabei ist unerheblich, ob die Hefepopulation einmal oder mehrmals gef?hrt wird. Allein das Herf?hren, Umsetzen und Zeuggeben sollte bei optimalen Zellzyklusbedingungen erfolgen und muss daher permanent on-line analysiert werden. Daher ist es zur Optimierung des Hefemanagements notwendig, die f?r den jeweiligen Betrieb optimalen Bedingungen durch ein intensives Beobachten der physiologischen Zust?nde der Hefezellen herauszuarbeiten. In vorangegangenen Publikationen wurde schwerpunktm??ig der physiologische Zustand der einzelnen Zelle w?hrend des G?rprozesses untersucht (Hutter et al., 1995, 1996a, 1996b, Hutter und M?ller, 1996) und brachte viele neue Erkenntnisse bez?glich des Wachstums, der Vermehrung und des physiologischen Zustandes der Hefezellen. In der Brauereiliteratur wird in den letzten Jahren immer h?ufiger ?ber Stressfaktoren bei Hefen der Gattung Saccharomyces w?hrend der Herf?hrung, Poliferation, Lagerung und anaeroben G?rung berichtet. Es ist daher von Bedeutung, in welchem Stadium ihres Zellzyklus die Hefe unter Stresssituationen Trehalose als Protektivum bildet. Es fehlt bisher an Nachweismethoden, die Trehalosekonzentration (m?glichst on-line) zu bestimmen, um Modellierungen des Prozesses bzw. des Hefemanagements durchf?hren zu k?nnen.Ziel dieser Untersuchung war, das Spektrum der physiologischen Analysen durch eine schnelle, direkte fluoreszenzoptische Detektion der Trehalose zu erweitern. ...

Descriptors: Hefe, Flusszytometrie, Trehalose, Stressfaktoren

Monatsschrift fr Brauwissenschaft 56, Nr. 7/8, 121-125, 2003