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| 18.1.2014 - Rubrik: Backwaren & Confiserie
| Druckansicht | Hefe: mehr als ein Triebmittel
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Die Hefegärung lockert den Teig und stiftet Brotaroma. Backen einer ungegärten Mehl-Wasser-Hefe-Mischung ergibt nur Maillard- und Röstaroma, ähnlich wie ein glutenfreies Brot.
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«Hefe» ist der Sammelbegriff für alle Pilze mit hefeähnlichem Wachstum. Hefen sind einzellige Mikroorganismen. In der Natur weit verbreitet, kommen sie als wilde Hefen überall dort vor, wo sie einen Nährboden finden. Sie zeichnen sich durch starkes Gärvermögen aus und können den in Nahrungsmitteln enthaltenen Zucker sowie die Kohlenhydrate aufspalten und in Äthylalkohol und Kohlendioxid umwandeln. Aber sie sind ambivalent und können auch Zucker mit Sauerstoff veratmen zu Wasser und Kohlendioxid.
Hefen sind Mikroorganismen, die auf reifen Früchten, aber auch in der Luft vorkommen. Man spricht dabei von «wilden» Hefen. Im Lebensmittelgewerbe verwendet man aber speziell gezüchtete Hefearten, die sogenannten Reinhefen oder Kulturhefen. Ist Zucker als Nährstoff vorhanden, stimmt zudem die Temperatur und ist genügend Sauerstoff da, so vermehrt sich die Hefe durch Zellsprossung in wenigen Stunden um das Doppelte. Dabei scheidet sie Alkohol und Kohlendioxid aus. Die Hefe enthält einen hohen Vitaminanteil (B1, B2) und neben vielen anderen Enzymen das Enzymsystem Zymase, das sehr viele Enzyme umfasst, die für den Ablauf der Gärung ausschlaggebend sind.
Der Stoffwechsel der Hefe ist von entscheidender Bedeutung für die Lockerung des Teiges aber auch für die Aromabildung. In einer ersten Phase spalten mehl- und hefeeigene Enzyme ausserhalb der Hefezelle Mehrfachzucker (Dextrine) in Doppelzucker (Maltose) und später in Einfachzucker (Glucose). Unter sauerstoffreichen (aeroben) Bedingungen kann der gelöste Einfachzucker in die Hefezelle eindringen und dort enzymatisch zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut werden. Parallel dazu vermehren sich die Hefezellen bei ausreichender Nährstoffzufuhr (Stickstoff, Phosphor) durch Knospung.
Die Phase der Hefevermehrung findet optimal bei Temperaturen unter 26°C statt. Je mehr Kohlenstoffdioxid entsteht, umso langsamer verlaufen die Veratmungsprozesse. Deshalb wird der Teig bei langer Führung oftmals ausgestossen bzw. gedehnt und gefaltet, um das Kohlendioxid gegen Sauerstoff auszutauschen und die Hefevermehrung anzuregen. Auch Vorteige dienen neben der Aromabildung der Vermehrung von Hefepilzen.
In einer zweiten, sauerstoffarmen bis sauerstofffreien (anaeroben) Phase werden durch das Hefeenzym Zymase Einfachzucker in Kohlenstoffdioxid und Alkohol (Ethanol) zersetzt. Der Alkohol ist neben anderen Gärungsprodukten Grundlage für das Brotaroma, das Kohlenstoffdioxid fördert als Gärgas das Brotvolumen und bildet die Poren im Teig. Die sogenannte alkoholische Gärung (Fermentation) findet optimal bei Temperaturen zwischen 30-35°C statt. Sie kann bei sauerstoffarmen Verhältnissen auch bei deutlich geringeren Temperaturen ablaufen.
Die Hefevermehrung wird vor allem während der Stockgare angestrebt, die Gärung während der Stückgare. Über 45°C sterben die Hefepilze. Unter 10°C verlangsamen sich die Stoffwechselprozesse erheblich, unter -7°C werden sie vollständig eingestellt. Stoffwechselregulierungen über die Temperatur werden zur Gärverzögerung genutzt (siehe auch kalte Führung).
Brot sollte nie nach Hefe schmecken
Zur Backhefedosierung lässt sich sagen, dass diese im Zusammenhang mit der notwendigen Teiglockerung nicht zu einer zu deutlichen Verkürzung der Teigführungszeiten führen sollte, um auch dem Aspekt Brotaroma Rechnung zu tragen. Die von der Backhefe gebildeten Aromastoffe sind weniger stark wahrnehmbar als die bei Sauerteigführungen erzielbaren geruchsintensiven Verbindungen. Aus diesem Grunde bringt eben auch viel Backhefe nicht viel Aroma, sondern bewirkt – besonders in Zusammenhang mit zu hohen Teigtemperaturen - eher Mängelansprachen wie gärig, hefig etc.
Im Brot sollten nie mehr als 2-3% Frischhefe (bezogen auf die Gesamtmenge der Getreideerzeugnisse) verwendet werden. Je weniger Hefe im Brot, umso besser das Aroma und umso länger die Frischhaltung. Neure Entwicklungen sprechen von Aromahefen. Bisher ist eine systematische Überprüfung der Möglichkeiten noch nicht bekannt geworden. Auch muss kritisch gesehen werden, dass nicht jedes Aroma automatisch gleichgesetzt werden darf mit Brotaroma. Natürlich ist es denkbar Hefen aus anderen Fermentationsbereichen wie z.B. der Wein- und anderen alkoholischen Gärungen auch bei Brot einzusetzen. Allerdings wäre dann fraglich, ob ein evtl. erzielbares Weinaroma sich mit der erwarteten Brotorganoleptik harmoniert.
Backhefe
Bei der Backhefe handelt es sich um ein biotechnisches Massenerzeugnis. In der Schweiz beläuft sich der durchschnittliche Pro-Kopf-Konsum auf gegen anderthalb Kilogramm. Backhefen werden aus obergärigen Rassen von «Saccharomyces cerevisiae» hergestellt, die sich durch starke Kohlendioxidbildung (guter Trieb), Hitzebeständigkeit und gute Haltbarkeit (langsames Wachstum) auszeichnen.
Im Unterschied zu den chemischen Teiglockerungsmitteln ist Hefe ein lebender Mikroorganismus. Die mikroskopisch kleinen Lebewesen wandeln im Teig den aus Stärke des Mehls gebildeten Zucker in Kohlensäure und Proteine in Aromastoffe um. Der Teig beginnt so, sich zu heben, und verdoppelt sein Volumen, bildet Blasen und wird im Backofen zu einem duftenden Backwerk. Der in der Hefe enthaltene Fermentkomplex Zymase sorgt für die Stoffumwandlung des Zuckers in porenfüllende Kohlensäure und geschmackgebende Aromastoffe.
Die Hefen, die heute industriell hergestellt und in den Bäckereien verwendet werden, sind Kulturhefen. Ausgehend von einer einzigen Zelle, deren genetische und biochemische Eigenschaften im Labor genau analysiert und kontrolliert werden, muss der Hefehersteller in einem Fermenter Milliarden von lebenden Zellen herstellen, die geeignet sind, beim Bäcker die komplexen Vorgänge der Hefegärung auszulösen.
Als Kulturmedium wird Zuckerrübenmelasse (honigartiger dunkelbrauner Zuckersirup) verwendet. Melasse enthält noch etwa 50 % vergärbaren Zucker. Das Substrat wird mittels Säuren auf einen pH-Wert von etwa 4,5 gebracht, gekocht (damit fremde Mikroorganismen abgetötet werden) und filtriert. Dann werden Ammoniumsalze, Phosphate und weitere Salze sowie Vitamine der B-Gruppe zugesetzt. Diese benötigt die Hefe für das Wachstum und sie sind in der Melasse nicht ausreichend vorhanden. Um eine möglichst hohe Ausbeute zu erhalten, werden die Kulturen regelmässig belüftet.
Die Hefe wird bis zu 40 Litern in einem Laboratorium geführt, dabei müssen die Kultureinrichtungen sterilisiert werden. Diese Reinkulturphase dauert dauert etwa drei Tage. Die nächsten Stufen werden in grossen stationären Fermentern produziert. Ein ausgeklügeltes Reinigungs- und Desinfektionssystem stellt nach jeder Produktionscharge sicher, dass sich Fremdkeime nur minimal vermehren können.
Die produzierte Stellhefemenge von ca. 20 Tonnen flüssig dient als Ausgangsmaterial für die folgenden Fermentationen der Verkaufshefe, ca. 8 - 10 mal 16 Tonnen Backhefe. Nachdem die flüssige Hefe (Heferahm von der vergorenen Würze) getrennt und gewaschen wurde, kann ihr mittels Vakuumfiltration sogenanntes Extrazellularwasser entzogen werden und es entsteht eine flockige Masse, welche verdichtet, zu einem Strang gepresst und in den bekannten Würfeln und Pfundstücken verpackt wird.
Hefezellen sind asexuell
Die Hefezelle ist ein einzelliger Mikroorganismus, ein rundlich-ovaler Pilz mit einem Durchmesser von 6 bis 10 Tausendstel Millimeter. Die Vermehrung geschieht nicht geschlechtlich, sondern vegetativ durch Sprossung: An der Mutterzelle wächst eine Ausstülpung. Sobald diese gross genug ist und alle Erbinformationen enthält, trennt sie sich von der Mutterzelle und kann sich ihrerseits wieder durch Sprossung vermehren.
Zur Knospenbildung braucht es eine Energiequelle – nämlich Zucker. Die Hefe baut diesen Zucker ab, es entsteht Kohlendioxid (CO2). Man spricht daher von Atmung, die den Teig lockert. Geschieht der Abbau jedoch ohne Luftzufuhr, entsteht Alkohol; es handelt sich dann um Gärung, wie sie von der Bier- und Weinproduktion her bekannt ist. Bei der Herstellung der Backhefe kommt dieser Zucker aus Zuckerrübenmelasse und Zuckerdicksaft. Um die Sprossung weiter zu begünstigen, werden Nährsalze und Vitamine der B-Gruppe zugesetzt.
Damit die Hefe im Teig mit der Arbeit beginnen kann, muss die Mehlstärke zuerst durch Enzyme der Hefe in Zucker gespaltet werden. Dieser dient der Hefe als Nahrung. Beim Zuckerabbau durch die Hefepilze entsteht Kohlensäure-Gas, das der Weizenkleber zurückhält. Dadurch geht der Teig auf. Unabhängig von der Rezeptur kann man sich auf ihre gleichmässige Triebkraft und ihr gutes Gärvermögen verlassen.
Brot ohne Hefe?
Es ist bekannt, dass es Brote gibt, die ohne Backhefezusatz hergestellt wurden. Hier muss die notwendige Gasbildung durch Sauerteige erfolgen, die notabene nebst Milchsäurebakterien auch wilde Hefen enthalten. Aufgrund der intensiveren Sauerteiggärung ist in diesen Broten ein intensiver hervortretender saurer Geschmack nicht vermeidbar. Aber es wird auch immer wieder festgestellt, dass derartige Brote neben Vorteilen im Krumenbild auch eine sehr gute Saftigkeit und daher Lagerfähigkeit (Frischhaltung) besitzen und dass insbesondere das Brotaroma stark ausgeprägt ist.
«Brot ohne Hefe» steht in einigen Bäckereien im Angebot. Die Herstellung geschieht mit Backpulver, aber teilweise wird eine solche Bezeichnung auch für Sauerteigbrot verwendet. Dieses ist jedoch auch ohne Bäckereihefe-Zusatz nicht ganz hefefrei, denn die üblichen Sauerteige enthalten wilde Hefen. Welche Werbeaussagen sind in diesem Fall sinnvoll und zulässig? Hefeallergien sind sehr selten. Da im Rahmen der Deklaration keine Selbstverständlichkeiten ausgelobt werden dürfen und kein Anlass zu einer Täuschung entstehen darf, sind kaum sinnvolle und durch den Vollzug akzeptierte Aussagen vorstellbar. Echte Hefeallergiker sollten Sauerteigbrote der üblichen Machart mit aktivem oder inaktivem, wildhefehaltigen Sauerteig vermeiden.
Wer erfand die Brotherstellung mit Hefe?
Schon lange vor unserer Zeitrechnung wussten die Ägypter und Babylonier, wie man mit Hilfe von Sauerteig die Gärung wilder Hefen aktivieren und Brote mit leicht porösem Teig herstellen konnte, die sich von den damals traditionellen kompakten Brotfladen unterschieden. Allerdings handelte es sich um wilde Hefen, welche einen sehr geringen Trieb hervorrufen.
Die Brotherstellung ist vermutlich an mehreren Orten der Welt erfunden bzw entdeckt worden, jedenfalls dort, wo glutenhaltige Getreide angebaut wurde. Nicht so im fernen Osten, wo Reis Hauptgetreide war oder in Mittelamerika, wo Mais dominierte, aus dem man nur Tortillafladen backen kann. Aber Berberstämme, die vor rund 3000 v.Chr. aus Nordafrika auswanderten und als erste die kanarischen Inseln besiedelten, kannten Brot nicht und erfanden es nie, wie übrigens auch die Metallbearbeitung nicht.
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Gofio in Gran Canaria. Das geröstete Mehl ohne Hefe besteht traditionell aus Gerste, Weizen und Mais. Bis heute ist Gofio ein Grundnahrungsmittel der Kanaren. Man isst es pur oder mit anderen Zutaten kombiniert. Lange Zeit galt Gofio als Armeleuteessen, aber heute erlebt es eine Renaissance und wird auch im Supermarkt verkauft.
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Sie waren noch in der Steinzeit, als die Kanaren von den Spaniern im Mittelalter erobert wurden. Sie assen geröstetes Getreidemehl, allenfalls mit andern Zutaten gemischt aber nicht mit Hefe gebacken. Die spanischen Eroberer übernahmen dieses Kulturgut und essen heute noch dieses Gofio, daneben aber auch Brot.
Louis Pasteur erkannte im Jahr 1857 mit Hilfe seines Mikroskopes, dass Hefe die alkoholische Gärung auslöst und die anderen Gärungen durch Bakterien verursacht werden, und zwar in Abwesenheit von Sauerstoff. In Gegenwart von Sauerstoff wird die Gärung gehemmt, während gleichzeitig das Hefewachstum zunimmt (Pasteur-Effekt von 1873). Ursprünglich benutzten die Bäcker nur die in Brauereien und Brennereien am Ende des Prozesses anfallende Hefe, die allerdings von schlechter Qualität war.
(Un)erwünschte Hefearten
Man unterscheidet etwa 600 verschiedene Hefearten, deren Tätigkeit teilweise erwünscht ist, wie z.B. bei Backhefe, Bierhefe und Weinhefe, oder unerwünscht ist, etwa bei Milchhefe, Kahmhefe und anderen.
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Backhefe
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Die wichtigtsten Hefearten nebst der Backhefe sind die Bier- und Weinhefe.
Der Brauer verwendet eine spezielle Art, die sogenannte Brauereikulturhefe oder Bierhefe. Diese vermehrt sich bei der Gärung auf das 2- bis 4-fache ihrer Menge und baut dabei den in der Würze enthaltenen Zucker zu Alkohol und Kohlendioxid (CO2) ab. Je nach dem Verhalten der Hefe bei der Gärung unterscheidet man zwischen untergärigen und obergärigen Hefen:
A: Untergärige Bierhefe: sie gärt bei 5–15°C und setzt sich am Schluss des Gärprozesses am Boden ab (Saccharomyces carlsbergensis).
B: Obergärige Bierhefe: Diese Hefeart gärt bei 12–30°C und steigt im Verlauf der Hauptgärung an die Oberfläche der gärenden Würze auf (Saccharomyces cerevisiae Hansen).
Heute werden – ausser für Spezialbiere – zur Hauptsache untergärige Bierhefen verwendet. Diese stammt meist aus einer Hefe-Reinzucht und nur in wenigen Fällen aus dem jeweiligen Braubetrieb selbst. Dies deshalb, weil die Reinheit der Hefe von grösster Bedeutung ist, damit keine Fehlgärungen entstehen. Die Hefe aus der Reinzucht enthält keinerlei fremde Organismen. Man bezeichnet diese auch als Anstellhefe.
Nach der Anzucht kann die Hefe als immer noch technisch reine Hefe weiterverwendet werden. Bei genügender Sorgfalt kann die Hefe so für etwa 6 bis 7 Brauzyklen eingesetzt werden. Degenerierte oder infizierte Hefe muss allerdings rigoros ausgeschieden werden, damit im industriellen Massstab die Produktionssicherheit stets gewährleistet werden kann. Besonders Milchsäurebakterien gefährden den Geschmack und die Haltbarkeit des Bieres.
Weinhefe
Die Weinheferassen der Art Saccharomyces ellipsoides unterscheiden sich untereinander in Bezug auf Gärvermögen und Aromabildung z.T. sehr stark. In vielen Weinanbaugebieten werden heute noch wilde Hefen aus der Luft verwendet. Bei der Arbeit mit den wilden Hefezellen muss der Kellermeister sehr genau aufpassen und laufend den Prozess kontrollieren.
Die reifen Weintrauben enthalten Zucker, Weinsäure und Äpfelsäure. Nach der Traubenernte werden die Trauben in einer Mühle vorsichtig gequetscht. Diese Maische wird dann gepresst, um den Most zu gewinnen. Der Rohmost wird gefiltert und geklärt. Normalerweise kann man diesen Most jetzt einfach sich selbst überlassen. Hefen, die auf den Traubenschalen sassen und bei der Mostherstellung nicht abgetrennt wurden, übernehmen die alkoholische Gärung.
Zu Beginn der Gärung sind noch die verschiedensten Hefen im Most enthalten. Mit Zunahme des Alkoholgehaltes während des Gärprozesses sterben fast alle Hefen ab, nur die Weinhefe, die für die alkoholische Gärung verantwortlich ist, überlebt. Die Weinhefe ist eine alkoholtolerante Hefe, die in der Lage ist, den Zucker im Most in Alkohol umzuwandeln. Neben Alkohol entsteht bei der Gärung auch Kohlensäure, was man an dem Blubbern in den Gärröhrchen sehen kann oder am Gasdruck in einer Flasche unpasteurisiertem, unfiltriertem Sauser.
Die natürliche Gärung ist sehr vielen Unsicherheitsfaktoren unterworfen: Niemand kann vorhersagen, welche Hefe-stämme auf den Trauben sitzen und ob sich nicht doch unerwünschte «Wildhefen» oder andere Mikroorganismen -anstelle der Weinhefe durchsetzen oder ob sie nicht das Endprodukt mit unangenehmen Geschmackskomponenten durchsetzen.
Gärung mit Zuchthefe
Deshalb werden heute in der Schweiz rund 60% aller Moste mit Reinzuchthefen geimpft, um zu garantieren, dass eine gute, kontrollierbare Gärung stattfindet. Diese Reinzuchthefen werden in Forschungsanstalten auf ihre Eigenschaften (Gärgeschwindigkeit, Alkohol-ausbeute, geringe Bildung unerwünschter Nebenprodukte, rasches Absetzen nach der Gärung usw.) getestet. Der Winzer rührt dann die Trockenhefe in warmem Zuckerwasser an und gibt den Ansatz zum Most.
Da die Reinzuchthefe jetzt in grösserer Menge als alle anderen Mikroorganismen im Most vorhanden ist, setzt sie sich automatisch durch und garantiert einen sauber vergorenen Wein. Bei niedrigen Temperaturen verläuft die Gärung langsam und erzeugt einen hochwertigen Wein, bei Temperaturen über 30° Celsius werden die Hefezellen geschädigt. Bei einem Alkoholgehalt von 17,5 Vol.-% bricht die Gärung von alleine ab. Aber nur ca. 90% des Zuckers wird in Alkohol umgewandelt, die übrigen 10% werden in Nebenreaktionen des Hefestoffwechsels zu Glycerin und anderen Aromakomponenten des Weines abgebaut.
(Text: Pistor, baeckerlatein.de, Prof. Dr. Jürgen-Michael Brümmer, Brotexperte aus D-Detmold.)
Weiterlesen: Sauerteig
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