4 Lebensbedingungen der Hefe

HEFE
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INHALTSVERZEICHNIS
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Lernziele ...................................................................................... 2
Einleitung .................................................................................... 3
Definition nach LGV ....................................................................... 4
Lebensbedingungen der Hefe ......................................................... 5
Vermehrung ................................................................................. 7
Energiegewinnung ........................................................................ 8
Hefeproduktion ............................................................................. 9
Zusatzblätter .............................................................................. 14
Hefe
LMP
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LERNZIELE
Ich kann 3 Definitionen nach LGV von Hefe nennen und stichwortartig beschreiben.
Ich kann die 4 Lebensbedingungen die die Hefe braucht aufzählen. Zusätzlich
kann ich jede dieser Lebensbedingungen in eigenen Worten erklären.
Ich kann die Vermehrung von Hefezellen aufzeichnen.
Ich kann die Begriffe „Sprossung“, „Mutterzelle“, „Tochterzelle“ und „Sporen“ in
ganzen Sätzen erklären.
Ich kann die beiden Arten der Energiegewinnung nennen und die Unterschiede
beschreiben.
Ich kann in eigenen Worten erklären, weshalb der Brotteig „aufgeht“.
Ich kann das Fliesdiagramm der Hefeherstellung zeichnen. Ich kann jeden Produktionsschritt stichwortartig erklären.
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Hefe
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EINLEITUNG
1. Unterstreichen Sie den Begriff der erklärt in welche Gruppe von Lebewesen die Hefen gehören. Notieren Sie die Erklärung des Begriffs.
Hefen kommen überall vor. Man findet sie in der Erde, im Wasser, in der Luft und
eigentlich auf allen Lebewesen (tierisch und pflanzlich).
Hefen sind winzig klein, es sind so genannte Mikroorganismen (Mikro = Kleinst,
Organismen = Lebewesen). Eine Hefezelle ist so klein, das sie von blossem Auge
nicht sichtbar ist. Nur im Zellverband (viele Zellen auf einem Haufen) sind sie für
uns sichtbar.
Wie sehen Hefen aus?
Hefen sind oval und farblos. Sie haben eine Zellhaut. Durch diese Zellhaut nimmt
die Hefe ihre Nahrung (Wasser, Gase, Zucker, Salze) auf. Diesen Vorgang nennt
man Osmose.
2. Schauen Sie sich die Hefen unter dem Mikroskop an. Entspricht es
dem was sie im oberen Abschnitt gelesen haben? Wie würden Sie das
Aussehen der Hefen beschreiben?
3
Hefe
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3
DEFINITION NACH LGV
Im Lebensmittelgesetz ist genau geregelt, was eine Hefe enthalten darf und was
nicht, damit sie als Hefe bezeichnet werden kann. Diese Definitionen zeigen
gleichzeitig auf, in welcher Form die Hefe in den Handel kommt.
Backhefe ist Kulturhefe (gezüchtete Hefe) die zur Teiglockerung verwendet werden.
Presshefe ist eine Backhefe, bei der man das Wasser teilweise entzogen hat.
Diese Hefe ist feucht, aber nicht klebrig. Sie wird in gepressten Blöcken verkauft.
Trockenbackhefe ist schonend getrocknete Backhefe, die vor der Verwendung
mit Wasser wieder „lebendig“ gemacht werden muss.
Instanttrockenhefe ist schonend getrocknete Backhefe, die bei der Teigbereitung in trockener Form dem Mehl direkt zugemischt werden kann.
Flüssighefe ist Backhefe mit einem hohen Wassergehalt.
3. Notieren Sie mögliche Definitionen (Hilfe aus dem Duden, Internet
oder Lehrperson) für die im Text unterstrichenen Begriffe.
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Hefe
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4
LEBENSBEDINGUNGEN DER HEFE
Hefen sind Kleinstlebewesen (Mikroorganismen). Wie bei uns Menschen müssen
bestimmte Bedingungen erfüllt sein, damit die Hefen leben und. sich vermehren
können.
Nahrung
Die Hefe braucht bestimmte Nährstoffe um zu überleben. Das sind vor allem Zuckerstoffe, Eiweiss, Vitamine und Mineralstoffe.
Ein idealer Nahrungslieferant für die Hefe ist das Mehl. Im Mehl sind alle Nährstoffe enthalten, die die Hefe braucht.
Wasser
Die Nährstoffe die durch die Zellhaut ins Innere der Hefezelle gelangen müssen
gelöst sein. D.h. sie müssen in Wasser aufgelöst werden. Sind sie nicht gelöst,
kann die Hefezelle sie nicht als Nahrung verwenden. Ohne Wasser „verhungert“
die Hefezelle also.
4. Lesen Sie die Informationen zur Nahrung und zum Wasser. Füllen Sie
anschliessend den Lückentext aus.
Hefen fühlen sich im ______________sehr wohl, da es ein idealer
____________________________für sie ist. Die Nahrung der Hefen muss neben
Zuckerstoffen auch ______________________, Vitamine und Eiweisse
_______________________.
Damit die Nährstoffe überhaupt ins _________________ der Hefezelle kommen,
müssen sie im Wasser ____________________werden. Ohne dieses Auflösen
würde die Hefezelle _____________________, da sie die Nahrung nicht
_______________________ könnte.
Innere / aufnehmen / Nahrungslieferant/ sterben / enthalten / Mehl / aufgelöst /
Mineralstoffe
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Hefe
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5. Bei der Beschreibung zur Wärme und zum Sauerstoff sind Begriffe
aus dem Text entfernt worden. Markieren Sie die Stelle, wo die entfernten Begriffe hingehören.
Hinweis: der Begriff gehört immer in die gleiche Zeile in der er steht.
Wärme
Die Hefe sich nur
vermehrt
bei Temperaturen. Auch
bestimmten
die Gärung (wenn Zucker z.B. Alkohol
aus
entsteht) geschieht nicht bei Temperatur.
jeder
Bei Temperaturen 20°C und über 40°C
unter
verlangsamen die
sich
Lebensvorgänge der Hefezellen.
Beschreibung
deutlich
Minimum
Maximum
-20°C
0°C
Hefezellen vermehren sich sehr gut
20°C
27°C
Hefezellen haben eine hohe Gärakti-
32°C
37°C
Hefezellen sind eingefroren, wachsen
nicht, vermehren sich nicht
vität
Hefezellen sterben ab
Über 60°C
Sauerstoff
Die Hefezellen für
brauchen
Vermehrung und Stoffwechsel (ist eigentlich
eine von Nährstoffen) Sauerstoff.
den
Verbrennung
In einem Brotteig durch das Kneten
wird
das Wasser die benötigte
und
Menge Luft gebracht.
Soll die Hefe vor allem (z.B. bei der
Weinherstellung) braucht es Sauerstoff,
da Prozess Sauerstoffunabhängig ist.
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dazu
gären
weniger
dieser
Hefe
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VERMEHRUNG
Hefezellen vermehren sich durch die so genannte Sprossung.
Abbildung 1: Sprossung von Hefezellen (http://www.foodnews.ch/xplainmefood/30_produkte/Bier_Rohstoffe_Hefe.html)
Dieser Vorgang läuft nur dann ab, wenn die Lebensbedingungen ideal sind.
Die Hefezelle bildet an der Zellwand eine Ausstülpung (Sprossungskegel). Anschliessend wird der Zellkern der Mutterzelle geteilt, ein Teil geht in die Ausstülpung über. Diese Ausstülpung wächst weiter, bis sie „ausgewachsen“ ist. Diese
neue Zelle wird Tochterzelle genannt.
Wenn die Lebensbedingungen nicht ideal sind, bildet die Hefezelle so genannte
Sporen. Diese Sporen entstehen, wenn die Hefezelle „hungert“. Vor dem Austrocknen werden aus einem Teil des Zellkerns diese Sporen.
Sporen haben den Vorteil, dass sie auch ohne Nahrung unbegrenzt lange überleben können. Wenn dann wieder Nahrung in der richtigen Menge vorhanden ist,
beginnen sie wieder zu wachsen.
6. Lesen Sie den Text zur Vermehrung genau durch. Markieren Sie anschliessend die richtigen Behauptungen.
Die Tochterzelle besitzt den
kompletten Zellkern der Mutterzelle.
Sporen können mehrere hundert
Jahre überleben.
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Hefe
Sporen entstehen dann, wenn die
Hefe genug zu essen hat.
Die Ausstülpung wird erst dann
Tochterzelle genannt, wenn sie
sich von der Mutterzelle getrennt
hat.
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ENERGIEGEWINNUNG
7. Im Text zur Energiegewinnung fehlen die meisten Vokale. Lesen Sie
den Text still durch. Unterstreichen Sie die Begriffe über die Sie
beim Lesen „stolpern“.
Hefzelln können uf zwi Arten
Enrgie us Zuckrstffen gwinnn
Durch die alkoholische Gärung
(Stoffwchsel).
Wnn kin Saurstoff für de Ener-
Durch die Veratmung
gigewinnng vorhnden st, kommt
Um Enrgi drch de Vratmng zu
s zur alkholischen Gärung. Ds ge-
gwinnen, brucht d Hfezlle
schiht ach, wenn de Tmpertur
Suerstoff. uch drf di Tmperatr
zwschen 27-38°C liegt.
ncht vil höhr als 26°C sin. Wnn
Di Enzym (andre als bi dr
de Bedingngen vrhanden snd,
Veratmng) spaltn dn Zucker nun
spaltn di Enzym dn Zuckr n
n Kohlendioxid nd Alkhol.
Kohlendioxid nd Wassr auf.
8. Markieren Sie in den Kapiteln 4, 5 und 6 alle Begriffe die Sie nicht
hundertprozentig verstehen.
Suchen Sie die Erklärungen im Duden, Internet, bei KlassenkameradInnen oder der Lehrperson und schreiben Sie sie auf.
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Hefe
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HEFEPRODUKTION
Das Flow Sheet dient als Übersicht der Hefeproduktion. Details sind auf den
folgenden Seiten aufgelistet.
Verunreinigungen,
Hemmstoffe,
Bakterien
Melasse
Rohstoffaufbereitung
Hefezelle
Reinzucht
Luft filtriert,
Wasser zum
Kühlen
Fermentation
Warmwasser
Wasser
Separation
Substrat geht in
Kläranlage
Kühlmedium
Lagerung
Trocknung
Verpackungsmaterial
Wasser
Verpackung
Qualitätskontrolle
Ausschuss
Versand
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Hefe
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Rohstoffaufbereitung
Zuckerrübenmelasse ist der Hauptrohstoff. Sie hat ca. 50% Zuckergehalt, dazu
kommt Stickstoff, der als Nahrung dient.
Die Melasse wird mit Wasser verdünnt,
angesäuert und sterilisiert.
Verunreinigungen, Hemmstoffe und Bakterien werden im Klärseparator entfernt.
Die so gereinigte Melasse dient der Hefe
bei der Produktion als Nahrung
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Hefe
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Reinzucht
Die ersten Hefezellen heissen Stell- oder
Mutterhefe und werden im Reagenzglas
aus einer einzigen Hefezelle gezüchtet.
Die Hefekultur wird unter sterilen Bedingungen vermehrt.
Eine kleine Portion der Mutterhefe wird in
immer grösseren Behältern vermehrt.
Fermentation
Die Hefe wird im Fermenter weitergezüchtet, in dem immer genügend Melasse und
andere Nährstoffe dazugegeben werden.
Damit die Hefen schneller wachsen wird
filtrierte Luft eingeblasen.
Beim Wachstum der Hefezellen entsteht
Wärme. Wenn es zu warm ist, funktioniert
die Fermentation nicht mehr richtig. Aus
diesem Grund wird der Fermenter immer
mit Wasser gekühlt.
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Hefe
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Separation
Nach 16-18 Std. sind in 60'000 Litern
Substrat ca. 15'000 kg Hefe gewachsen.
Jetzt werden die Hefezellen vom verbrauchten Substrat getrennt und mit Wasser gewaschen. Man erhält den Heferahm,
der auf ca. +2°C abgekühlt wird.
Lagerung
Der Heferahm kann in diesen Tanks bei
ständigem Rühren einige Tage zwischengelagert werden.
Trocknung
Auf grossen, rotierenden Filtertrommeln
wird dem Heferahm im Vakuumverfahren
so lange Wasser entzogen, bis die erforderliche Trockensubstanz von ca. 29-30%
erreicht ist.
Verpackung
Die Hefe kann nun auf einer speziellen
Verpackungsanlage in die gewünschte
Form gebracht und verpackt werden. In
Kartons oder Plastikharassen wird die Hefe im Kühlraum bei +3°C gelagert. Gekühlte und isolierte Transportfahrzeuge
bringen das Produkt zum Verbraucher.
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Hefe
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Qualitätskontrolle
Im Labor wird die Hefe untersucht. Es
wird getestet wie viele lebende Zellen die
Hefe enthält, ob keine Fremdkeime enthalten sind. Auch wird z.B. der Wassergehalt getestet oder ob die Hefe beim Backen den richtigen Trieb hat.
9. Markieren Sie bei jedem Arbeitsschritt 2-3 Schlüsselbegriffe.
Schreiben Sie anschliessend zu jedem Arbeitsschritt eine kurze Zusammenfassung in eigenen Worten.
Rohstoffaufbereitung
Reinzucht
Fermentation
Separation
Lagerung
Trocknung
Verpackung
Qualtiätskontrolle
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Hefe
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ZUSATZBLÄTTER
Hier sind alle Zusatzblätter enthalten, die für das Thema Hefe benötigt
werden.
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Zusatzblatt 1: Brotlockerung
Bei der Teigherstellung beginnen die Hefen direkt nach dem Vermischen
der Zutaten mit dem Umwandeln der Nährstoffe.
Je mehr Nährstoffe (vor allem Zucker) der Hefe zur Verfügung stehen, desto schneller bildet sich Gas (Kohlendioxid) und der Teig geht auf.
Gleichzeitig beginnen die Hefezellen auch sich zu vermehren. Je mehr Zellen, desto schneller läuft die Gärung ab (Achtung: es muss aber auch genügend Nährstoffe haben).
Wieso geht der Teig aber genau auf?
Die meisten Getreidearten enthalten ein so genanntes Klebereiweiss (auch
Gluten genannt). Dieses Eiweiss ist wie ein Stützgewebe im Brot.
Wenn die Hefen nun bei der Gärung Kohlendioxid produzieren, möchte dieses Gas eigentlich aus dem Teig entweichen.
Das Klebereiweiss verhindert das aber. Es bildet wie ein „Netz“ in dem das
Gas „gefangen“ ist. Dadurch dehnt sich der Teig aus, da dieses Gas ja auch
Platz braucht.
Wenn ein Getreide kein Klebereiweiss (oder nur ganz wenig) hat, geht der
Teig auch nicht so auf.
Das ist zum Beispiel beim Roggenmehl der Fall. Aus diesem Grund wird
hier auch mit einer anderen „Lockerungs-Art“ gearbeitet.
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Hefe
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Zusatzblatt 2: Weinherstellung
Bei der Herstellung von Wein ist die Hefe sehr wichtig. Ohne die Hefen
würde kein Alkohol und damit auch kein Wein entstehen.
Am Beispiel von Weisswein wird die Herstellung von Wein und die Aufgaben
der Hefe erklärt.
Einmaischen
Die Traubenbeeren werden in einer Mühle zerdrückt.
So entsteht ein dickflüssiges Gemisch aus Fruchtfleisch,
Fruchthaut und Fruchtsaft. Diese Mischung nennt man
MAISCHE.
Keltern
Die Maische wird ausgepresst. Aus ca. 115 kg Trauben
gewinnt man am Schluss ca. 65-85 Liter MOST. Die
festen Bestandteile, die beim Keltern abgetrennt werden, heissen TRESTER.
Schwefeln
Der Most wird nun mit Schwefel behandelt. Dies soll
verhindern, dass eine Oxidation (Veränderung von
chemischen Stoffen durch Sauerstoff) entsteht und den
Most vor Mikroorganismen schützen.
Gärung
Jetzt werden dem Most die Hefen beigefügt. Die Hefen
wandeln den Zucker aus den Trauben nun in Kohlendioxid und Alkohol um.
Die Hauptgärung dauert ca. 6-8 Tage. Dabei kann die
Temperatur gesteuert werden, damit man das gewünschte Ergebnis erhält.
Neben dem Alkohol entstehen noch viele andere Verbindungen, die den Geschmack und Geruch des Weins
beeinflussen.
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Hefe
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Abstich
Nach einer gewissen Zeit ist die Gärung abgeschlossen
und die Hefezellen, die abgestorben sind, sinken auf
den Boden des Bottichs.
Diese Hefe wird nun „abgestochen“, d.h. die abgelagerte Hefe wird entfernt und der Wein in ein anderes Gebinde umgelagert.
Reifung
Der JUNGWEIN ruht die nächsten 3-6 Monate in Tanks.
Die Teile der Hefe, die noch nicht abgesunken sind
(man nennt sie auch Schwebeteile) können nun noch
das Eiweiss im Wein abbauen. Während der Reifung
können noch weitere Stoffe im Wein absinken. Diese
Stoffe müssen vor dem Abfüllen in Flaschen entfernt
werden.
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Hefe
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Quellenangaben:
C.Schünemann (2006): Lernfelder der Bäckerei – Produktion; 2. Auflage;
Gildebuchverlag GmbH & Co. KG, D-31043 Alfeld/Leine
Anonym (2010): Hefe Schweiz AG, www.hefe.ch (Stand Juni 2010)
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