Killer-Eigenschaften bei Hefen - Schneider

Killer-Eigenschaften bei Hefen
Unter den Hefestämmen gibt es zahlreiche mit Killer-Eigenschaften. Wie ihr Name andeutet, sind sie in der Lage,
andere Hefen zum Absterben zu bringen. Solche Hefen, die auf eine Killer-Aktivität eines anderen Stammes
ansprechen, nennt man sensibel. Andere Stämme wiederum verhalten sich resistent bzw. neutral. Die gegenüber
einem Killer-Faktor sensiblen Hefen können zur gleichen oder einer anderen Gattung gehören.
Es wird zwischen verschiedenen Gruppen von Killer-Aktivitäten (K) und den entsprechenden Resistenzen
unterschieden. Innerhalb der Gattung Saccharomyces sind drei Aktivitätsgruppen (K1, K2 und K3) sowie fünf
Resistenzgruppen bekannt. Das führt dazu, dass ein Stamm mit der Killer-Aktivität K1 sensibel gegenüber der
Killer-Aktivität K2 eines anderen Stammes sein kann. Unter den aus Wein isolierten Hefen ist die Killer-Aktivität
K2 bei weitem am häufigsten vorgefunden worden.
Die biochemische Grundlage des Killer-Effektes ist bei der Gattung Saccharomyces auf kleine Proteine
zurückzuführen, die sich zunächst auf der Membran der Zellen des sensiblen Stamms anhaften und schließlich den
elektrochemischen Gradienten zwischen Zelle und umgebender Flüssigkeit nachhaltig zerstören. Diese
Killerproteine und ihre entsprechenden Rezeptoren sind äußerst spezifisch für bestimmte Hefestämme, weisen
aber darüber hinaus keine weiteren toxikologischen Eigenschaften auf. Bei 32°C beträgt ihre Halbwertszeit eine
halbe Stunde. Ihre thermische Inaktivierung spielt jedoch keine Rolle, wenn die Zeit zwischen ihrer Freisetzung
und ihrem Andocken an eine sensible Zelle sehr kurz ist: Das ist der Fall, wenn ein Killerstamm und ein sensibler
Stamm gleichzeitig mit dem Wachstum beginnen.
Grundsätzlich ist die Sensibilität nur während der Wachstumsphase zu beobachten. Ein killeraktiver Stamm
unterbindet die Vermehrung des sensiblen Stammes und bringt seine Zellen vor dem Eintritt der Hauptgärung
zum Absterben. Während der stationären Phase der Gärung ist ein Killer-Effekt nicht mehr gegeben. Der
killeraktive Stamm führt die Gärung alleine durch. Das Auftreten von Killerhefen im Most führt zu
Schwierigkeiten, wenn die Killerhefe eine geringe Gärkraft besitzt und die eigentliche Gärhefe verdrängt.
Im Rahmen önologischer Maßnahmen zeigt nur der Zusatz von Bentonit eine Wirkung auf Killer-Eigenschaften.
Es fixiert das Killerprotein vollständig. Die Anwesenheit von Bentonit während der Gärung kann damit
unerwünschte Killer-Effekte ausschalten. Sie macht andererseits den gezielten Einsatz einer Killerhefe
wirkungslos.
Eine Killer-Aktivität hat weitreichende praktische Konsequenzen für ein konkurrierendes Wachstum zweier
Hefestämme, von denen einer killeraktiv und der andere sensibel ist. Bereits eine Kontamination mit 2 % Zellen
eines Killerstammes zum Zeitpunkt der Beimpfung kann innerhalb einer sensiblen Population zum vollständigen
Absterben des zugeimpften Stammes führen. In der Folge können massive Gärstörungen auftreten, wenn die
killeraktive Hefe schwache Gäreigenschaften aufweist.
Bei niedrigen Temperaturen bleibt das Killertoxin im Gärmedium erhalten. Wird nach einer verspäteten
Anreicherung oder einem unbeabsichtigten Gärstopp mittels erneutem Beimpfen eine zweite Gärung eingeleitet,
kann diese erheblich gestört werden durch eine Killer-Aktivität des zur ersten Gärung eingesetzten Stammes.
Einer solchen Gärstörung kann durch eine Bentonitgabe vorgebeugt werden. Die auf dem Killer-Effekt beruhende
mögliche Inkompatibilität zwischen Hefestämmen zeigt aber auch, dass es nicht unbedingt sinnvoll ist, eine
Zweitbeimpfung mit einer anderen Hefe als der zur Erstbeimpfung eingesetzten Hefe durchzuführen.
Killer-Aktivitäten wilder Hefen anderer Gattungen als Saccharomyces werden seltener beobachtet. Wilde Hefen
innerhalb der Gattung Saccharomyces sind jedoch oft mit solchen Aktivitäten behaftet. Wo sie vorliegen, können
sie durch ein rechtzeitiges Beimpfen mit Reinzuchthefe in hoher Einsaat überwunden werden. Ein Zusammenhang
zwischen Killer-, sensiblen oder neutralen Eigenschaften einerseits und önologischen bzw. gärkinetischen
Eigenschaften andererseits besteht nicht.
K2, die häufigste Killer-Aktivität, kann alle anderen Hefestämme während der Gärung zum Verschwinden
bringen, soweit sie sensibel darauf reagieren. Auf dem Markt werden einige Hefepräparate mit dieser Eigenschaft
angeboten. Um alle unerwünschten Hefen mit Sicherheit auszuschalten, können mittels gentechnischer Methoden
mehrere Killer-Aktivitäten in eine Hefe implantiert werden. Dieses Verfahren birgt das Risiko einer
unkontrollierten Verbreitung einer solchen Hefe in ihrem natürlichen Lebensraum mit sich. Die Konsequenz wäre
eine Verarmung der Vielfalt wilder Hefepopulationen mit des darin noch liegenden Potenzials erschließbarer
technologischer Ressourcen. Um einer spontanen Verbreitung killeraktiver wilder Stämme entgegenzuwirken,
wird die Züchtung neuer Hefen teilweise in Richtung K2-resistenter Stämme vorangetrieben.