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Herstellung fermentierter Getränke unter Verwendung von

Isomaltulose

von Diplom-Ingenieur

Roland Pahl

aus Berlin

Von der Fakultät III – Prozesswissenschaften

der Technischen Universität Berlin

zur Erlangung des akademischen Grades

Doktor der Ingenieurwissenschaften

– Dr.-Ing. –

genehmigte Dissertation

Promotionsausschuss: Vorsitzender: Prof. Dr. P. Neubauer Gutachter: Prof. Dr.-Ing. F.-J. Methner Gutachter: Prof. Dr.-Ing. J. Schneider Gutachter: Prof. Dipl.-Ing. Dr. U. Stahl Tag der wissenschaftlichen Aussprache: 13. April 2011

Berlin 2011 D83

Widmung Meinen Eltern (meinem Vater zum Gedenken).

Ohne sie wäre diese Arbeit nie zu Stande gekommen. Mehrfach hätte ich im Grundstudium abgebrochen, wenn sie mich nicht vom Gegenteil überzeugt hätten. Ohne ihre Unterstützung wäre meine gesamte Ausbildung undenkbar und ich nicht der Mensch der ich bin.

Meinem Bruder. Herr Dipl.-Ing. Stefan Pahl war immer mein Vorbild und wird es immer sein. Familie und Freunden.

Ohne die Aufmunterung zwischendurch und das Zuhören bei Jammern und Wehklagen wäre das Ganze noch schwieriger gewesen. Die, die ich meine wissen, dass sie gemeint sind.

Herstellung fermentierter Getränke unter Verwendung eines Spezialzuckers (Saccharose-Strukturisomer) 2


Danksagung Dank gebührt den Professoren, die in diese Arbeit involviert waren. Spezieller Dank an Herrn Professor Dr.-Ing. Schneider, der mich einst mit dem Thema betraute, für konstruktives Diskutieren und aktive Hilfe mit Ratschlägen und teilweise familiärem Einsatz. Vielen Dank auch Herrn Professor Dr.-Ing. Methner für die Betreuung meiner Forschungsarbeit, für und die Möglichkeit, einen guten Teil der Versuche an Ihrem Institut durchführen zu können. Danke, Herr Professor Dipl.-Ing. Dr. Stahl für konstruktive Kritik, Ratschläge und jederzeit ein offenes Ohr. Ebenfalls großen Dank an die Firmen Südzucker AG und Beneo-Palatinit GmbH, die diese Arbeit finanziell, aber auch mit viel Hilfe und Palatinose™ unterstützt haben. Weiterer Dank gilt der Geschäftsführung der VLB Berlin, Herrn Weinmann und Herrn Dr. Fontaine, für die Schaffung und Aufrechterhaltung der nötigen Rahmenbedingungen und jederzeit aufmunternde Motivation. Ohne die Rückendeckung meiner Kollegen vom Forschungsinstitut für Maschinen- und Verpackungstechnik der VLB wäre diese Arbeit nicht möglich gewesen. Vielen Dank, dass Ihr mir oft den Rücken frei gehalten und ab und an schlechte Laune ertragen habt! Auch allen anderen Kollegen der VLB vielen Dank für jede Art der geleisteten Unterstützung, vor allem schneller und unkomplizierter Hilfe in den Laboren!


Abkürzungsverzeichnis ............................................................................................................ 6

1 Einleitung .......................................................................................................................... 8

2 Problemstellung .............................................................................................................. 18

3 Material und Methoden ................................................................................................. 19

3.1 Biologische Stabilität von Isomaltulose .................................................................... 193.1.1 Herstellung der Versuchs- und Modellmedien ................................................... 193.1.2 Herstellung der Biermischgetränke .................................................................... 22

3.2 Isomaltulose bei der Bierherstellung ......................................................................... 273.2.1 Auswirkungen der Isomaltulose bei der Vergärung ........................................... 273.2.2 Herstellung von isomaltulosehaltigen Bieren .................................................... 283.2.3 Einfluss von Isomaltulose auf die Diacetylbildung von Hefen .......................... 323.2.4 Auswirkung der Isomaltulose auf die Bierstabilität ........................................... 353.2.5 Zur Analytik verwendete Messmethoden .......................................................... 35

4 Ergebnisse ....................................................................................................................... 42

4.1 Untersuchung der mikrobiologischen Metabolisierung von Isomaltulose ................ 424.1.1 Metabolisierung von Isomaltulose durch Bakterien ........................................... 424.1.2 Metabolisisierung von Isomaltulose durch Hefen .............................................. 454.1.3 Bombagenbildung in den Biermischgetränkflaschen nach Kontamination mit

den Testmikroorganismen .................................................................................. 524.2 Bierherstellung unter Verwendung von Isomaltulose ............................................... 54

4.2.1 Vergärung von isomaltulosehaltigen Modellwürzen ......................................... 544.2.2 Vergärung von Malzwürzen mit Isomaltulose ................................................... 614.2.3 Herstellung von isomaltulosehaltigem, alkoholreduziertem Bier ...................... 634.2.4 Herstellung von isomaltulosehaltigem Diätbier ................................................. 654.2.5 Herstellung von isomaltulosehaltigem Malztrunk ............................................. 68

4.3 Analytische und sensorische Bewertung der entwickelten Gärgetränke ................... 694.3.1 Einfluss der Isomaltulose auf die Bildung von Gärungsnebenprodukten .......... 694.3.2 Einfluss der Isomaltulose auf die Trübungsstabilität von Bier .......................... 754.3.3 Einfluss der Isomaltulose auf die Schaumstabilität von Bier ............................. 764.3.4 Einfluss der Isomaltulose auf die Vollmundigkeit von Bier .............................. 774.3.5 Einfluss der Isomaltulose auf die Geschmacksstabilität von Bier ..................... 784.3.6 Sensorische Beurteilung der erzeugten isomaltulosehaltigen Getränke ............ 824.3.7 Sensorische Beurteilung des isomaltulosehaltigen Malztrunks ......................... 85

5 Diskussion ....................................................................................................................... 87

5.1 Physiologische Verwertbarkeit von Isomaltulose durch Mikroorganismen .............. 875.2 Isomaltulose bei der Bierherstellung ......................................................................... 945.3 Bierherstellung unter Verwendung von Isomaltulose ............................................... 98

5.3.1 Herstellung von isomaltulosehaltigem, alkoholreduziertem Bier ...................... 985.3.2 Herstellung von isomaltulosehaltigem Diätbier ................................................. 995.3.3 Herstellung von isomaltulosehaltigem Malztrunk ............................................. 995.3.4 Technisch-technologische Auswirkungen von Isomaltulose auf die

Bierherstellung ................................................................................................. 1006 Zusammenfassung ........................................................................................................ 102

7 Anhang .......................................................................................................................... 104

7.1 Quellenangaben ....................................................................................................... 1047.1.1 Zitierte Literatur ............................................................................................... 104


7.1.2 Eigene Publikationen ........................................................................................ 1127.1.3 Veröffentlichungen, die Inhalte dieser Arbeit beinhalten ................................ 113

7.2 Verzeichnis der Abbildungen .................................................................................. 1147.3 Verzeichnis der Tabellen ......................................................................................... 1167.4 Daten ........................................................................................................................ 118


Abkürzungsverzeichnis AG Aktiengesellschaft Alkfr. alkoholfrei Art. Artikel Art.-Nr. Artikelnummer bar = 105 Pa BAX Beverage Antioxidant Index BE Bittereinheit °C Grad Celsius CaCl Calciumchlorid CO2 Kohlendioxid °dH Grad deutscher Härte DAB hausinterne Probenbezeichnung DNS Dinitrosalicylsäure DSMZ Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH EBC European Brewery Convention eV Eletronenvolt ESR Elektronenspinresonanz FAN freier Amino-Stickstoff FDA Food and Drug Administration GC Gaschromatographie Gew% Gewichtsprozent [g/g] GRAS Generally Recognised as Safe HAA aliphatische Alkohole HPLC High Performance Liquid Chromatography Isom Isomaltulose max maximal MEBAK Mitteleuropäische Brautechnische Analysenkommision M.I. mit Zugabe von Isomaltulose min Minute(n) n Anzahl N Stickstoff NaCl Natriumchlorid Nr. Nummer O.I. ohne Zugabe von Isomaltulose °P Grad Plato PET Polyethylene Terephthalat pH potentia Hydrogenii Ph. Eur Pharmacopoea Europaea PP Polypropylen ppm parts per million R² Respirationskoeffizient refrakt. Refraktrometrisch RI Refraktionsindex Sac Saccharose SO2 Schwefeldioxid Sst Süßstoffmischung TM Trademark


U/min Umdrehung pro Minute VLB Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei in Berlin Vol% Volumenprozent [ml/ml] YNB Yeast Nitrogen Base In der Arbeit verwendete Abkürzungen, die der SI Nomenklatur entsprechen, wurden hier nicht gesondert aufgeführt.


1 Einleitung

Zur Herstellung von fermentierten Getränken werden pflanzliche Produkte wie z.B.

Fruchtsäfte und wässrige Extrakte verwendet. Diese Rohstoffe enthalten Saccharide (Mono-,

Di, Oligo- und Polysaccharide), welche dann von Hefen und weiteren Mikroorganismen

vergoren werden. Zu diesen fermentierten Getränken zählen Wein, Bier, Malzbier, aber auch

Biermischgetränke. Dabei ist Bier das am meisten konsumierte Getränk im Vergleich zu den

anderen fermentierten Getränken.

Als Bier werden alkoholhaltige Getränke bezeichnet, welche auf Basis von verzuckerter

Stärke hergestellt wurden. Im Rahmen des Maischprozesses wird die Stärke aus Malz oder

der zugesetzten Rohfrucht durch die Aktivität verschiedener amylolytischer Enzyme zu

vergärbaren Zuckern abgebaut. Diese Mono-, Di- und Trisaccharide dienen der zugesetzten

Brauhefe schließlich als Nahrungsgrundlage für die alkoholische Gärung. Während dieses

Gärprozesses bildet die Hefe noch viele weitere Substanzen, sogenannte

Gärungsnebenprodukte, die den Charakter und den Geschmack des jeweiligen Bieres

maßgeblich beeinflussen.

Die bei der Bierherstellung maßgeblich beteiligten Hefen gehören der Gattung

Saccharomyces cerevisiae an. S. cerevisiae ist als Bäckerhefe oder (obergärige) Bierhefe

bekannt. Alternativ können sogenannte untergärige Brauhefen verwandt werden, die

traditionell in der Brauerei als Saccharomyces carlsbergensis bezeichnet wird. Im Gegensatz

zu S. cerevisiae bilden die Mutter- und Tochterzellen der untergärigen Brauhefen bei der

Vermehrung keine Sprossverbände und sinken daher am Ende der Gärung zu Boden ab. Von

dieser visuellen Beobachtung stammt die Bezeichnung „untergärig“. Außerdem besitzen diese

Brauhefen das Enzym Melibiase, weshalb sie in der Lage sind, Melibiose zu vergären,

wodurch eine vollständige Vergärung von Raffinose möglich wird [106].

Untergärige Brauhefen unterscheiden sich von der Bier- und Bäckerhefe Saccharomyces

cerevisiae bezüglich ihres Genoms. Nach de Barros Lopes et al. besitzen untergärige

Brauhefen ein Hybridgenom aus mindestens zwei unterschiedlichen Arten [16]. Einer der

Vorfahren konnte eindeutig als Saccharomyces cerevisiae identifiziert werden, jedoch gibt es

über das zweite Genom bis heute Unstimmigkeiten. Kürzlich wurde jedoch der in Brauereien

verwendete Hefestamm W34/70 vollständig sequenziert, um den wirklichen Vorfahr von

Brauhefen zu finden.

http://de.wikipedia.org/wiki/St%C3%A4rke�


Demnach ist diese Brauhefe ein Hybrid aus S. cerevisiae und S. bayanus mit zwei

Subgenomen und einem auf dem S. bayanus-Genom basierten mitochondrialen Genom [73].

Bisher wurden diese untergärigen Hefen als S. carlsbergensis oder S. monacensis eingestuft.

Die Hybridgenom-Linien, die einen Teil des S. cerevisiae-Genoms enthalten, sollen nun

jedoch generell nach Rainieri et al. unter dem Namen Saccharomyces pastorianus

zusammengefasst werden [88].

Neben Bier, welches auf einer alleinigen Fermentation durch Hefe beruht, gibt es auch

Biersorten, deren Grundlage eine Mischgärung durch Hefe und z.B. Milchsäurebakterien ist.

Das verlängert einerseits die Haltbarkeit erheblich, sorgt andererseits für vergleichsweise

sauren Geschmack. Zu diesen Bieren gehören die „Berliner Weiße“, bei der auf die

alkoholische Gärung eine Milchsäuregärung bei etwas höheren Temperaturen folgt, und das

sogenannte „Geuze“, welches einer Spontangärung mit Hefen und Milchsäurekulturen

unterliegt.

Der Begriff Biermischgetränke bezeichnet eine Gruppe von Getränken auf Bierbasis, denen

weitere Bestandteile, wie z.B. alkoholfreie Getränke, zugemischt werden. Nach Kunze [60]

handelt es sich bei den meisten Biermischgetränken um Mischungen von gemäß dem

Reinheitsgebot gebrautem Bier mit Limonade („Radler“) oder Cola („Diesel“). Der

Gesetzgeber macht hinsichtlich der Mengenverhältnisse keine Vorschriften, sodass eine

Mischung oft aus gleichen Volumenanteilen besteht [21].

Weitere fermentierte Getränke sind Malzbier und Malztrunk, welche sich in Deutschland

besonderer Beliebtheit erfreuen. Echte Malzbiere können bis zu ca. 2 % Alkohol enthalten. Im

Gegensatz zu Malztrunk dürfen Malzbiere jedoch nicht zusätzlich gesüßt werden. Die

Herstellung von Malztrunk geht nach Kunze [60] von einer herkömmlichen Würze aus, der

nach kurzer Angärung etwa 5 Prozent Extraktgehalt in Form von Zucker zugesetzt wird. Ein

ähnliches Verfahren wird von Benk [6] beschrieben. Außerdem wird bei einer Temperatur

von 0 °C vergoren, weshalb kaum Alkohol entsteht (ein Alkoholgehalt von weniger als

0,5 vol% gilt nach gesetzlichen Vorschriften als alkoholfrei). Aufgrund der zunehmend

negativen Bewertung von Lebensmitteln mit hohen Zuckergehalten [84] entstanden auch

Malztrunkrezepturen, die auf der Verwendung von Süßstoffen beruhen [44].

Um dem steigenden Gesundheitsbewusstsein der Bevölkerung gerecht zu werden, wurden

neuartige Getränke entwickelt, die ebenfalls auf der Basis von Würze unter Einsatz einer

Mischkultur aus Hefen, Essig- und Milchsäurebakterien hergestellt werden [5].

http://de.wikipedia.org/wiki/Milchs%C3%A4ureg%C3%A4rung�


Diese alkoholfreien Getränke sollen funktionelle Eigenschaften besitzen, die

gesundheitsfördernd wirken. Eben diese Wirkung wird einem weiteren fermentierten Getränk

nachgesagt: Kombucha. Dieses „mostähnliche Getränk auf Teebasis“ (Deutsche Gesellschaft

für Ernährung) wird durch Fermentation von gesüßtem Tee, z. B. Grünem Tee, mit dem

sogenannten Kombuchapilz oder Teepilz hergestellt. Es handelt sich bei Kombucha allerdings

nicht um einen Pilz, sondern um eine Kokultur aus verschiedenen Hefen und

säureproduzierenden Bakterien. Einer der vier Bakterienstämme des Kombuchapilzes wird in

einem Verfahren dazu benutzt, Maltose zu Gluconsäure zu fermentieren, um das Getränk

„Bionade“ herzustellen (auf verdünnter Würzebasis mit Glukosezusatz hergestellt) [5].

Rechtlich gesehen dürfen Kombuchagetränke nicht als „Erfrischungsgetränke“ bezeichnet

werden und enthalten, je nach Herstellung, mehr oder weniger resorbierbaren Zucker,

weshalb sie gerade für an Diabetes Erkrankte ungeeignet sind. Daher sollte beim Konsum auf

den Zuckergehalt geachtet werden.

Kohlenhydrate nehmen bei der Herstellung von Getränken eine sehr wichtige Rolle ein.

Gerade bei auf Würzebasis fermentierten Getränken hängt die Gäraktivität von der

Verfügbarkeit der enthaltenen Zucker ab. So enthält Bierwürze beispielsweise Maltose,

Maltotriose und Hexosen (z.B. Glukose) als vergärbare Zucker. Bei der Gärung werden

Maltose und Maltotriose durch die entsprechenden Enzyme (z.B. Maltase, α-Glukosidase) zu

Glukose gespalten, welches die zugesetzte Hefe direkt zu Ethanol und Kohlendioxid umsetzt.

Die Aufgabe, die die Kohlenhydrate im jeweiligen Getränk oder bei der Herstellung des

Getränkes zu erfüllen haben, ist unterschiedlich. In vielen Getränken sollen Zucker einen

süßen Geschmack hervorrufen. Dies geschieht durch das Binden des Zuckers an

Geschmacksrezeptoren auf der Zunge, wodurch eine komplexe Kette von enzymatischen und

Signalübermittlungsreaktionen in Gang gesetzt wird, die letztlich zu der entsprechenden

sensorischen Empfindung führen [14].

Abgesehen vom süßen Geschmack wirken Kohlenhydrate aber auch positiv auf die

Vollmundigkeit, sie verbessern den „Körper“ des Getränkes [8, 62, 74, 75, 87, 93]. Dies

geschieht unter anderem, indem sie die Viskosität des Getränkes erhöhen [8, 74, 87]. Es

wurde jedoch gezeigt, dass das Fülleempfinden noch durch weitere, viskositätsunabhängige

Parameter zu beeinflussen ist [33, 87]. In Bier beispielsweise wird die Vollmundigkeit durch

verschiedene Substanzen wie z.B. Kohlenhydrate getragen. Da viele Biere nicht oder nur

wenig süß schmecken sollen, kommt den Dextrinen in diesem Zusammenhang eine besondere

Bedeutung zu.

http://de.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%BCner_Tee�

http://de.wikipedia.org/wiki/Pilze�

http://de.wikipedia.org/wiki/Hefen�

http://de.wikipedia.org/wiki/Bakterien�

http://de.wikipedia.org/wiki/Maltose�

http://de.wikipedia.org/wiki/Glucons%C3%A4ure�

http://de.wikipedia.org/wiki/Bionade�


Es handelt sich hierbei um Oligo- und Polysaccharide, die während des Maischprozesses als

Produkte eines unvollständigen Stärkeabbaus entstehen. Diese Dextrine können von den

Brauhefen in der Regel nicht vergoren werden, sie schmecken kaum oder nicht süß und haben

dennoch einen Einfluss auf den vollen Geschmack eines Bieres [22, 62, 74, 87, 93, 103].

Dementsprechend sind dextrinarme oder dextrinfreie Biere (Leicht-, Light-, oder Diätbiere)

häufig durch eine mangelnde Vollmundigkeit gekennzeichnet [22, 28, 103]. Um den „leeren“

Charakter zu vermeiden, werden in der Praxis verschiedene Ansätze verfolgt. Diese reichen

von der Modifikation der Hopfengabe, des CO2-Gehaltes und dem Einsatz von Spezialmalzen

[15, 22, 28] bis hin zu dextrinsubstituierenden Substanzen im fertigen Produkt. Diese besitzen

jedoch das Potenzial, den Charakter eines Getränkes, eventuell auch unerwünscht, verändern

zu können [15, 20].

Eine weitere Möglichkeit, die Vollmundigkeit eines Getränkes zu erhöhen, ist der Einsatz von

Zuckeraustauschstoffen [75]. Zu den Zuckeraustauschstoffen zählt neben Zuckeralkoholen

wie Xylit, Sorbit oder Mannit auch die Fruktose. Diese Austauschstoffe haben einen

geringeren Einfluss auf den Blutzuckerspiegel als „normaler“ Haushaltszucker, die

Saccharose, und werden demzufolge langsamer verstoffwechselt. Die Substitution von Zucker

durch andere Kohlenhydrate beispielsweise bei Biermischgetränken im Limonadenanteil liegt

vor allem im hohen Energiegehalt des Zuckers begründet. Zuckeraustauschstoffe haben mit

ca. 2,4 kcal/g einen niedrigeren Energiegehalt im Gegensatz zu Zuckern mit ca. 4 kcal/g. Dies

ist in besonderem Maße für die Herstellung von Diätprodukten relevant, da der Zuckergehalt

der zulässigen Zucker durch den Gesetzgeber begrenzt wurde [23, 45, 55, 58, 59].

Die im Lebensmittel enthaltenen Zucker können jedoch auch durch schwer und nicht zu

metabolisierende Stoffe ersetzt werden, welche dadurch auch in diätetischen Getränken

einsetzbar sind. Für die Herstellung eines süßen, aber zuckerfreien Getränkes bieten sich

daher Süßstoffe an, die zusammen mit den Zuckeraustauschstoffen zu den

Zuckerersatzstoffen gezählt werden. Die wichtigsten Vertreter dieser Substanzgruppe, die

zudem auch noch kalorienarm sind [24, 30, 39, 95], sind Acesulfam K, Aspartam, Saccharin

und Cyclamat. Diese Süßstoffe sind jedoch synthetisch hergestellt, und die erwünschte

Vollmundigkeit, die sich bei Kohlenhydraten einstellt, bleibt aufgrund der fehlenden

Polymerisation aus. Dazu kommt, dass sich die Süßstoffe teilweise als krebsverdächtig

erwiesen oder andere gesundheitliche Probleme auftraten (Phenolketonurie durch in Aspartam

enthaltenes Phenylalanin) [36, 37], weshalb Wissenschaftler ständig nach neuen

Verbindungen natürlicher Herkunft suchen.


Bis Mitte 2002 wurden mehr als 100 neue pflanzliche Süßverbindungen aus mehr als 25

verschiedenen Pflanzenfamilien isoliert [56, 57]. Diese alternativen, pflanzlichen Süßmittel

beinhalten verschiedene Arten von hochintensiven Süßverbindungen, die zu verschiedenen

Stoffklassen gehören, u.a. Phenole (Flavonoide, Dihydroisocoumarin) – z.B. aus dem

Aztekischen Süßkraut Lippia dulcis -, Terpenoide – Steviosid aus dem Honigkraut Stevia

rebaudina - und proteinartige Substanzen wie z.B. Thaumatin aus den Beeren der

westafrikanischen Katamfe-Pflanze Thaumatococcus daniellii. Diese Verbindungen besitzen

einen hohen Süßungsgrad, der das 50- bis 3000-fache der normalen Saccharose beträgt.

Süßstoffe werden neben dem Süßungszweck aber auch eingesetzt, wenn die Kariogenität

eines Getränkes verringert werden soll [36]. Zuckeralkohole wie Xylit können hier ebenfalls

einen Beitrag leisten [37], da die Karies verursachenden Bakterien diese nicht verwerten

können und somit infolge nicht gebildeter Milchsäure keine Karies entsteht. Deren Einsatz ist

im Hinblick auf den Kaloriengehalt eines Getränkes jedoch wiederum problematisch [24, 36,

37, 78].

Da jedoch einzelne Süßstoffe oft einen vom üblicherweise eingesetzten Zucker abweichenden

Geschmack haben und daher meist eine Kombination mehrerer Süßstoffe Anwendung finden

muss, erscheint es sinnvoll, auch bei Getränken die vorhandenen Zucker durch andere Zucker

mit funktionellen Eigenschaften zu ersetzen. Besonders im Bezug auf die Bierherstellung und

deren Rezepturen bestehen große Spielräume. Daher kann es für Brauereien interessant sein,

über die Verwendung funktioneller Inhaltsstoffe nachzudenken, um einen physiologisch

wertvollen Zusatznutzen zum traditionell produzierten Lebensmittel zu erbringen. Dies

eröffnet die Möglichkeit der Einbringung anderer Zucker, um so funktionelle Getränke auf

Bierbasis herzustellen. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass seit Mitte 2007

innerhalb der Health Claims Verordnung (alkoholhaltiges) Bier nur noch mit sogenannten

„nährwertbezogenen“ Angaben, jedoch nicht mehr mit „gesundheitsbezogenen“ Angaben

beworben werden darf [41].

Für die Auswahl eines solchen Zuckers mit funktionellen Eigenschaften spielt vor allem die

Verwertbarkeit durch den Menschen eine große Rolle. Besonders hinsichtlich einer

diätetischen Ernährung sind der Energiegehalt von Zuckern und die als glykämischer Index

bezeichnete Wechselwirkung von Zuckeraufnahme und Insulinausschüttung relevant.


Der glykämische Index beschreibt den Anstieg des Blutzuckergehaltes (Glukose) nach dem

Verzehr von kohlenhydrathaltigen Lebensmitteln und somit indirekt deren Wirkung auf die

Insulinausschüttung des Körpers [42]. Bereits 1973 wiesen Otto et al. (1973) darauf hin, dass

sich Lebensmittel in ihrer Wirkung auf den Blutglukosespiegel sehr unterscheiden [78]. In

den achtziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts wurde dann von Jenkins der Begriff

glykämischer Index (GI) eingeführt [47]. Die Angabe entspricht der Fläche unter dem

gemessenen Blutglukosewert, der aus der Aufnahme von 50 g Kohlenhydraten in Form von

Glukose oder Weißbrot resultiert [31]. In der Fachliteratur findet man die Einteilung der

Werte für den glykämischen Index in „hoher GI“ (GI > 70), „mittlerer GI“ (GI >55 – 70),

„niedriger GI“ (GI > 40 – 55) und „sehr niedriger GI“ (GI 0 – 40) [7, 64].

Eine diätetische Ernährung, die hohe Anteile von Lebensmitteln mit niedrigem glykämischen

Index enthält, kann vielfältige positive Auswirkungen auf die Gesundheit von Menschen

haben [67]. So bewirkt die langsame Verwertung von Kohlenhydraten mit niedrigem

glykämischen Index eine geringere Insulinantwort [65]. Heißhunger wird somit durch die

kontinuierliche Insulin-Abgabe vermieden, was im Zuge der verringerten Energiespeicherung

zu einer geringeren Fettproduktion führt [12]. Durch die physiologischen Eigenschaften von

Nahrungsmitteln mit niedrigem glykämischen Index sind diese für die Ernährung von

Diabetikern geeignet [2, 99]. In der Sportlerernährung finden niedrig glykämische Zucker

wegen des langsameren und über die Zeit konstanten Freisetzens von Energie Einsatz [7].

Wird der GI für Glukose auf 100 gesetzt, so hat Maltose beispielsweise einen höheren

glykämischen Index als Glukose, nämlich etwa 105 [32], Saccharose besitzt einen mittleren

glykämischen Index mit einem Wert von 68 [7] (siehe Abb. 1). Ein Zucker, der mit 32 einen

sehr geringen glykämischen Index aufweist, ist die Isomaltulose [7, 82]. Demzufolge steigt

der Blutzuckergehalt sehr langsam an, was eine verzögerte Insulinausschüttung und eine

länger andauerndes Sättigungsgefühl zur Folge hat.


IsomaltuloseIsomaltulose

Abbildung 1: Glykämischer Index verschiedener Lebensmittel [109].

Die Süßkraft von Isomaltulose liegt verglichen mit Saccharose jedoch nur bei etwa 40-50 %

[63, 80, 105]. Diese unterschiedliche Wahrnehmung hängt dabei nicht nur von der

chemischen Zusammensetzung der entsprechenden Moleküle ab, sondern auch von ihrer

räumlichen Orientierung. Diese Disaccharide bestehen gleichermaßen aus je einem Glukose-

und Fruktosemolekül, sind jedoch Strukturisomere (Konstitutionsisomere). Dieser strukturelle

Unterschied bewirkt die unterschiedliche Süßkraft beider Zucker [48, 77, 100].

Isomaltulose ist ein praktisch geruchsloses, weißes kristallines Disaccharid. Isomaltulose

besteht aus je einem durch eine alpha-1,6-Glycosidbindung verknüpften Glukose- und

Fruktoseanteil. Die chemische Bezeichnung lautet 6-O-α-D-glucopyranosyl-D-fructofuranose

[27].

Isomaltulose ist ein natürlich vorkommender Zucker und wird als Bestandteil von

Bienenhonig, Zuckerrohrextrakt und als Stoffwechselprodukt verschiedener Mikroorganismen

wie Protaminobacter rubrum, Klebsiella planticola sowie Mitgliedern der Gattungen Serratia

und Erwinia gefunden, die z.B. im Boden und in Gewässern vorkommen [11, 26, 83, 107].


Abbildung 2: Isomerisierung von Saccharose zu Isomaltulose [105].

Entdeckt wurde Isomaltulose 1957 von der Zentralabteilung für Forschung der Südzucker

AG, Mannheim/Ochsenfurt, Deutschland. Der neuartige Zucker fiel bei der

papierchromatographischen Untersuchung der Stoffwechselprodukte nach Verwertung von

Saccharose durch ein damals noch nicht genau zu bestimmendes Bakterium auf.

Weidenhagen und Lorenz, die die Untersuchung durchführten, schlugen den Trivialnamen

Palatinose™ vor [105]. Die Charakterisierung des Zuckers ergab, dass er reduzierend wirkt

und eine spezifische Drehung [α] 20D +97,2° aufweist. Die Reduktionskraft der Isomaltulose

lässt die Verwendung dieses Zuckers als Reduktionsmittel für Farbstoffe zu. Sein

Redoxpotenzial in wässriger, alkalischer Lösung liegt bei etwa -700 bis -750 meV [102] und

entspricht damit etwa 70 % des Reduktionspotenzials von Fruktose.

Im Jahre 2005 wurde das Herstellungsverfahren für Isomaltulose von der Firma Südzucker

AG/ BENEO-Palatinit GmbH beschrieben [104]. Grundlage des Produktionsverfahrens ist die

biochemische (enzymatische) Isomerisierung von Saccharose durch Enzyme von

Protaminobacter rubrum (Abb. 3). Nach Kultivierung und Propagation von Protaminobacter

rubrum erfolgt die Isomerisation von Saccharose zu Isomaltulose in Reaktoren mit den vorher

gewonnenen immobilisierten Enzymen [104]. Der so in industriellem Maßstab herstellbare

Zucker Isomaltulose besitzt etwa 5 % Kristallwasser [76] und zeichnet sich durch hohe

Stabilität unter sauren Bedingungen aus [104]. Das hergestellte Produkt besitzt den

geschützten Handelsnamen Palatinose™. Folgt dieser Herstellung der Isomaltulose eine

Reduzierung, so kann der Zuckeralkohol Palatinit™ (Isomalt™) hergestellt werden [10, 91].


Abbildung 3: Darstellung der technischen Produktion von Isomaltulose (Palatinose™) durch Protaminobacter rubrum (angelehnt an [105]). Isomaltulose besitzt eine Reihe von physiologisch wertvollen Eigenschaften. Kashimura et al.

(1996) fanden, dass die Aufnahme von Isomaltulose der menschlichen

Konzentrationsfähigkeit zuträglich ist [50]. Außerdem hat Isomaltulose einen positiven Effekt

auf die Calciumeinlagerung in Knochen- und Gewebematerial bei Ratten [51]. Umfassend

erforscht ist die Antikariogenität der Isomaltulose, die darin begründet liegt, dass die

Oralflora des Menschen diesen Zucker nicht oder nur schwer metabolisieren kann [11, 38, 63,

66, 98, 100]. Wegen der nicht stattfindenden Verwertung durch die Mikroorganismen

entstehen keine Säuren und auch keine Plaque, was bedeutet, dass die Ursachen für die

Entstehung von Karies fehlen [9, 94]. Diese Untersuchungen zeigten aber auch, dass neben

den Dentalmikroorganismen viele andere Mikroorganismen, darunter auch Hefen,

Isomaltulose nicht oder nur schwer verwerten [48, 85, 105]. Untersuchungen von DeCosta et

al. (2003) ergaben, dass Isomaltulose von vielen Mikroorganismen erst dann metabolisiert

wird, wenn andere Kohlenhydrate kaum noch zur Verfügung stehen [17]. Vergleichbares

wurde auch für den Menschen festgestellt [38, 51]. Isomaltulose wird zwar von Enzymen im

Dickdarm hydrolysiert [48, 51, 96], die Aufnahme aber erfolgt langsam und resultiert in

niedrigen Anstiegsraten der Insulin- und Blutzuckerspiegel [1, 49, 54].

Daraus resultiert, dass Isomaltulose für den Einsatz in der Ernährung von Diabetikern

geeignet ist [10, 48, 54]. Isomaltulose besitzt keinerlei toxische Wirkung [48, 49], weshalb

Isomaltulose im April 2006 den GRAS-Status (Generally Recognised as Safe) von der US

Food and Drug Administration (FDA) erhielt [46]. In Japan wird Isomaltulose seit 1985

großflächig in der Lebensmittelindustrie eingesetzt [63]. In der Europäischen Union ist

Isomaltulose seit dem 4. April 2005 als neuartiges Lebensmittel oder neuartige

Lebensmittelzutat zugelassen [27].

Neben den physiologischen Eigenschaften der Isomaltulose ist für die Produktion von

fermentierten Getränken unter Isomaltuloseverwendung zusätzlich von entscheidender

Bedeutung, ob die für die Gärung verwendeten Mikroorganismen dieses Kohlenhydrat

verwerten können.


Der am stärksten in Würze vertretene Zucker, die Maltose, wird durch das Enzym Maltase in

zwei Glukoseeinheiten gespalten, welche dann im Zytoplasma der Hefezelle über die

Glykolyse weiter zu Ethanol und Kohlendioxid verstoffwechselt werden kann. Der Transport

der Zucker durch die Plasmamembran ist jedoch der geschwindigkeitsbestimmende Schritt für

den Hefemetabolismus. Die Permease für den Maltosetransport wird in Hefe durch das Gen

MAL21 (Stambuk und de Araujo, 2001), für die Maltotriose durch das Gen MTT1 kodiert

(Dietvorst et al., 2005).

Die Isomaltuloseassimilation von Hefen hingegen ist bisher nicht umfassend erforscht worden

[85]. Allerdings ist bekannt, dass einige Hefen, wie Schizosaccharomyces pombe,

Brettanomyces clausenii, spezielle Stämme von Saccharomyces carlsbergensis und

Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoideus dazu in der Lage sind, Isomaltulose zu

metabolisieren [26, 91]. Allerdings wird Isomaltulose von einigen Mikroorganismen in

Gegenwart anderer Zucker nicht präferiert [18]. Offensichtlich wird Isomaltulose in

Organismen, die Isomaltulose verwerten können, von relativ unspezifisch wirkenden

Enzymen mit geringeren Km-Werten gespalten [86, 90, 101, 108]. Börnke et al. (2001)

wiesen nach, dass für eine Invertase, die in Saccharomyces cerevisiae an der

Isomaltuloseverwertung beteiligt ist, Saccharose ein konkurrierendes Substrat darstellt [11].

Ziesenitz (1986) belegte, dass die ß-Fruktosidase in Hefe, die für die Hydrolysierung von

Saccharose zuständig ist, unkompetetiv von Isomaltulose gehemmt wird. Dieses Enzym kann

keine D-Glukosylfruktose außer Saccharose verwerten [107]. Im Gegensatz dazu konnte

gezeigt werden, dass maltosespezifische Enzyme an der Vergärung von Isomaltulose beteiligt

sind [90, 99]. Allerdings ist die Fähigkeit zur Vergärung von Maltose kein zwingendes Indiz

dafür, dass auch Isomaltulose vergoren werden kann [26].

Aus den genannten Gründen ist die Isomaltulose als Austauschstoff für den Einsatz in

Getränken mit physiologisch wertvollen oder sogar diätetischen Eigenschaften hervorragend

geeignet. In Japan wird deren Einsatz seit Jahren für die Lebensmittelproduktion praktiziert

[63]. Für ein isomaltulosehaltiges Produkt lässt sich wegen der geringen Metabolisierbarkeit

zudem eine ausgeprägte biologische Stabilität erwarten. Als besonders vorteilhaft kann die

Verwendung von Isomaltulose daher beispielsweise für Getränke mit einer sonst hohen

Anfälligkeit für mikrobiologischen Verderb angesehen werden. Die geringe Süßkraft dieses

Zuckers lässt Einsatzmöglichkeiten grundsätzlich dort zu, wo eine intensive Süße nicht

unbedingt erwünscht ist.


2 Problemstellung Ziel dieser Arbeit ist es, eine umfassende Datenbasis zu generieren, die eine Beurteilung

erlaubt, inwieweit die Verwendung von Isomaltulose bei der Herstellung fermentierter

Getränke im Allgemeinen und Bier im Speziellen zu einer Verbesserung der Produkte

beitragen kann. Ein wesentlicher Fokus der vorliegenden Arbeit liegt auf der Untersuchung

der Verwertbarkeit der Isomaltulose durch brauereirelevante Mikroflora.

Ein besonderes Interesse dieser Arbeit gilt der praktischen Umsetzung und nicht zuletzt der

wirtschaftlichen Nutzbarmachung der funktionellen Eigenschaften von Isomaltulose für die

Getränkeherstellung. Bisher liegen keine Erkenntnisse darüber vor, welche Vor- oder

Nachteile durch den Einsatz dieses bisher nicht in der Getränkeherstellung genutzten

Kohlenhydrats bei großtechnischen Fermentationen entstehen. Daher sollen umfassende

Untersuchungen vorgenommen werden, die die Dokumentation von Nebeneffekten, welche

die Verwendung des neuartigen Zuckers mit sich bringt, einschließen.

Außerdem soll geklärt werden, wie die physiologischen Vorteile der Isomaltulose für die

Aufwertung des fertigen Produktes genutzt werden können. Es soll demnach ein Getränk auf

Würzebasis mit teilweise oder vollständig durch Isomaltulose ersetzter Zucker entwickelt

werden, welches positive ernährungsphysiologische Eigenschaften wie einen geringen

glykämischen Index oder einen niedrigen Gehalt an resorbierbaren Zuckern aufweist.


3 Material und Methoden

3.1 Biologische Stabilität von Isomaltulose

Die Verwertbarkeit von Isomaltulose durch verschiedene Mikroorganismen sollte zunächst in

Modellmedien untersucht werden, bevor Isomaltulose in Bierwürze eingesetzt wird.

3.1.1 Herstellung der Versuchs- und Modellmedien

3.1.1.1 Basis der Modelllösung Herstellung einer Lösung mit einer Konzentration von 5 % Isomaltulose sowie 3,35 g YNB

(siehe untenstehende Auflistung) pro Liter. Isomaltulose und YNB wurden getrennt gelöst

autoklaviert, um die Bildung von Reaktionsprodukten während eines gemeinsamen

Autoklavierens zu verhindern. Autoklavierzeit war jeweils 20 Minuten bei 121 °C.

Für einzelne Versuche mit Laktobazillen wurde eine Lösung hergestellt, welche zusätzlich

Pepton in einer Konzentration von 2 % enthielt.

Zur Sichtbarmachung von Gasbildung bei der Gärung wurden Durham-Röhrchen verwendet.

Verwendete Chemikalien:

• Isomaltulose: Palatinit GmbH, min. 99,8 % Reinheit

• YNB: Yeast Nitrogen Base, Fluka 51483

• Pepton: Universalpepton, Merck 7043

3.1.1.2 Einstellung der Bierhemmfaktoren in der Modelllösung Um Voraussagen über die Verwertung der Isomaltulose in der Bier-Matrix machen zu

können, wurde das Modellmedium schrittweise mit den biereigenen Hemmfaktoren versehen.

Die Einstellung des pH-Wertes wurde mittels Phosphorsäure vorgenommen.


Herstellung einer Lösung mit 0,1 mg Isohumulon pro 10 mg der Lösung. Einstellung des

Zielgehaltes im Modellmedium durch Zupipettieren dieser Stammlösung.

Die Einstellung des Alkoholgehaltes erfolgte durch Zupipettieren von unvergälltem, reinem

Ethanol (96 %).

Anaerobe Wachstumsbedingungen: Anaerobiertöpfe mit Anaerobier-Packs (Merck,

Anaerocult A, 1.13829.0001); Kontrolle der Sauerstofffreiheit durch Indikatorstäbchen

(Merck, Anaerotest, 1.15112.0001).

Die Versuchsreihen zum Einfluss der biereigenen Hemmfaktoren auf die Verwertung von

Isomaltulose durch Mikroorganismen wurden mit einigen konstanten und einigen variablen

Parametern durchgeführt, welche nachfolgend dargestellt sind.

Konstante Parameter:

• Bebrütungsdauer: 7 Tage

• Bebrütungstemperatur: 28 °C

• O2-Partialdruck: aerob (Ausnahme: Variation bei S. cerevisiae MJJ2:

aerob und anaerob)

Variable Parameter:

Die eingesetzten Hefen wurden im Verlauf der Forschungsarbeit nach ihrer Fähigkeit zur

Verwertung von Isomaltulose klassifiziert und entsprechend ausgewählt. Zudem wurde ein

Saccharomyces diastaticus Stamm verwendet. Tabelle 1 stellt die verwendeten Hefen dar.

Tabelle 1: Zur Überprüfung der biereigenen Hemmfaktoren im Modellmedium eingesetzte Mikroorganismen

Mikroorganismus Bewertung nach Screening Vorversuch Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 Schlechter Isomaltuloseverwerter

Saccharomyces cerevisiae MJJ2 Guter Isomaltuloseverwerter Saccharomyces diastaticus DSM 1104 Nicht klassifiziert (keine Verwertung)

Die Milieubedingungen wurden entsprechend Tabelle 2 variiert.


Tabelle 2: Milieuvarianten zur Überprüfung der biereigenen Hemmfaktoren im Modellmedium pH-Wert Hopfen

[BE] Alkoholgehalt

[Vol%] Standard 5,2 0 0 Milieuvariante 1 5,2 30 0 Milieuvariante 2 5,2 60 0 Milieuvariante 3 4,0 0 0 Milieuvariante 4 3,5 0 0 Milieuvariante 5 3,0 0 0 Milieuvariante 6 5,2 0 5 Milieuvariante 7 5,2 0 9 Milieuvariante 8 5,2 20 5

3.1.1.3 Herstellung Isomaltulose-Agar (festes Nährmedium) Zur Herstellung des festen Isomaltulose-Nährmediums wurden folgende Zutaten pro 100 ml

Wasser verwendet:

• 3 g Isomaltulose

• 15 g Pepton

• 3 g YNB

• 6 g NaCl

• 12 g Agar-Agar

Der pH-Wert betrug nach der Herstellung 7,5 ± 0,2.

3.1.1.4 Bereitstellung, Anzucht und Animpfen der Mikroorganismen Die verwendeten Mikroorganismen wurden vom Zentrallabor der VLB Berlin bzw. der

Südzucker AG bezogen. Der Ablauf wurde wie folgt gestaltet:

• Anzucht der Bakterien erfolgte in MRS-Bouillon, Anzucht der Hefen in Würze (etwa

12 °P).

• Waschen der Mikroorganismen: Zentrifuge: 10000 U/min, 5 min, anschließendes

Lösen des Pellets in 5 ml destilliertem, sterilem Wasser.

• Zugabe: 100 µl der homogenisierten Resuspension pro Reagenzröhrchen (10 ml

Modelllösung).


• Die Zellzählung ergab, dass die propagierten Hefen im Mittel eine Konzentration von

3 x 104 /ml erreichten, bei den Bakterien wurden gemittelt 4,8 x 104/ml gezählt.

• Bebrütung: Mit Wattestopfen verschlossen bei 28 °C drei Wochen bebrütet (wenn

nicht explizit anders erwähnt).

• Vor der nasschemischen Analytik wurde eine Membranfiltration der Gärlösung

vorgenommen: 0,45 µm für Hefen, 0,2 µm für Bakterien, es wurden

Spritzenvorsatzfilter verwendet.

Für die zur Beurteilung der Verwendbarkeit der Mikroorganismen durchzuführenden

Analyseschritte wurden folgende Messmethoden angewandt:

Analyse der Trübung und Gasbildung: visuell (Gasbildung mittels Durham-Röhrchen)

Analyse der Extraktabnahme: Biegeschwinger (siehe Kapitel Messmethoden)

Analyse von Zuckergehalten: HPLC (siehe Kapitel Messmethoden)

DNS-Assay (siehe Kapitel Messmethoden)

3.1.2 Herstellung der Biermischgetränke Für Haltbarkeitsversuche und Verkostung wurden verschiedene Biermischgetränke, jeweils in

10 Liter Gebinden, unter Verwendung gleicher Anteile von Bier und Limonade hergestellt.

Als Grundbiere (jeweiliger Bieranteil des Mischgetränkes) wurden vier verschiedene

Biertypen eingesetzt:

• Pilsener Bier

• Diätbier

• Alkoholfreies Pilsener

• Doppelbock

Die als Basis verwendeten Biere sind wie in Tabelle 3 dargestellt charakterisiert worden.


Tabelle 3: Bieranalysen der Grundbiere für die Herstellung der Biermischgetränke Der angegebene Stammwürzegehalt wurde errechnet; bei eventuell stattgefundener Entalkoholisierung des Diätbieres wäre der Wert nur scheinbar.

Pilsener Diät-Pilsener Pilsener,

alkoholfrei Doppelbock Stammwürze [Gew%] 11,23 9,32 5,27 18,65 Alkohol [Vol%] 5,02 4,83 0,42 8,46 Extrakt, scheinbar [Gew%] 1,76 0,01 4,46 3,47 pH-Wert 4,35 4,56 4,35 4,72 Bittereinheiten [BE] 31,0 19,0 26,0 24,6 Für die Limonade wurde ein Grundstoff mit Zitronen-Limetten Aroma der Firma Wild, Art.-

Nr. 3-110050331, gewählt. Als Süßungsmittel wurden die beiden Disaccharide Saccharose

und Isomaltulose und eine Süßstoffmischung der Firma Wild (Sweet Up™; bestehend aus

Cyclamat, Saccharin, Aspartam und Acesulfam K, Mischungsverhältnis nach WILD,

Standardmischung) eingesetzt. Zitronensäure wurde zur Säuerung genutzt.

Die Konzentration der Süßungsmittel wurde nach Verkostung so eingestellt, dass die

Limonaden in der Süße der Erwartung der Verkoster entsprachen, zudem wurden alle

Süßungsmittel so dosiert, dass die verschiedenen Ansätze als gleich süß empfunden wurden

(iso-süß).

Die folgenden Zucker wurden eingesetzt:

Isomaltulose: Palatinit GmbH, Reinheit 99,8 % (Palatinose™)

Saccharose: neoLab Migge, Saccharose reinst, Ph. Eur.

Die Zutaten wurden in einen 5 l Messkolben überführt, welcher mit Brauwasser bis zur

Eichmarke aufgefüllt wurde. Bei Raumtemperatur sind die Zutaten unter Rühren in Lösung

gebracht worden. Tabelle 4 zeigt die verwendeten Mengen der Süßungsmittel, Aromen und

Zitronensäure.

Tabelle 4: Bestandteile der Limonaden Die angebebenen Massen wurden je Ansatz in 5 Liter Wasser gelöst.

Isomaltulose-Ansatz Saccharose-Ansatz Süßstoff-Ansatz 1125 g Isomaltulose 400 g Saccharose 30g Süßstoffmischung 10 g Zitronensäure 10 g Zitronensäure 10 g Zitronensäure

4 g Aroma 4 g Aroma 4 g Aroma


Das Mischen von Bier und Limonade mit gleichen Volumenanteilen wurde jeweils in einem

30 Liter KEG durch Schwenken vorgenommen. Die Karbonisierung erfolgte durch Einleiten

von CO2 durch den Flüssigkeitsweg des Zapfkopfes. Der anfängliche Gasdruck betrug 1,8

bar. Die Lagerung der Fässer erfolgte bei 0 °C für 48 Stunden. Nach der Kaltlagerung betrug

der Fassdruck etwa 0,9 bar. Im Getränk wurde ein CO2 –Gehalt von 0,48 g/l gemessen.

Es ergaben sich die in Tabelle 5 aufgezählten verschiedenen Biermischgetränke.

Tabelle 5: Hergestellte Biermischgetränke Dargestellt sind die 12 Biermischgetränke, die für die weiteren Versuche als Medium dienten. Dabei wurden die vier aufgeführten Biersorten (unterstrichen) mit den nach in Tabelle 4 beschriebenen Rezepten hergestellten Limonaden in gleichen Volumenverhältnissen gemischt.

- Isomaltulose Pilsener - Saccharose - Süßstoff

- Isomaltulose Diät-Pilsener - Saccharose - Süßstoff

- Isomaltulose Pilsener, alkoholfrei - Saccharose

- Süßstoff

- Isomaltulose Doppelbock - Saccharose - Süßstoff

Die Abfüllung der Mischgetränke erfolgte in innenbeschichtete PET–Flaschen (0,5 l).

Verschlossen wurden diese mittels Schraubverschluss mit Compound mit enthaltenem O2-

Scavenger aus einem PP-Copolymer mit Sulfit (Invista).

Die abgefüllten Getränke wurden gezielt auf folgende Parameter hin analysiert: scheinbarer

Extraktgehalt (Gew%), Alkohol (Vol%), pH-Wert und Bittereinheiten (BE), Tabelle 6 bis

Tabelle 9 zeigen die Ergebnisse auf.

Tabelle 6: Analysendaten der Biermischgetränke mit dem Grundbier Pilsener Isomaltulose Saccharose Süßstoffmischung Extrakt, scheinbar [Gew%] 11,2 4,91 0,97 Alkohol [Vol%] 2,6 2,68 2,53 pH-Wert 3,39 3,39 3,41 Bittereinheiten [BE] 15,0 15,0 15,0 Tabelle 7: Analysendaten der Biermischgetränke mit dem Grundbier Diätbier

Isomaltulose Saccharose Süßstoffmischung Extrakt, scheinbar [Gew%] 10,27 4,01 0,14 Alkohol [Vol%] 2,52 2,54 2,49 pH-Wert 3,46 3,47 3,48 Bittereinheiten [BE] 12,0 11,0 12,0


Tabelle 8: Analysendaten der Biermischgetränke mit dem Grundbier alkoholfreies Pilsener Isomaltulose Saccharose Süßstoffmischung Extrakt, scheinbar [Gew%] 12,53 6,26 2,4 Alkohol [Vol%] 0,04 0,06 0,05 pH-Wert 3,49 3,52 3,52 Bittereinheiten [BE] 13,0 13,0 13,0 Tabelle 9: Analysendaten der Biermischgetränke mit dem Grundbier Doppelbock Isomaltulose Saccharose Süßstoffmischung Extrakt, scheinbar [Gew%] 12,55 6,38 2,41 Alkohol [Vol%] 3,85 3,79 3,91 pH-Wert 3,81 3,82 3,81 Bittereinheiten [BE] 12,0 11,0 11,0 Die ausgemischten Biermischgetränke wurden vor der Inokulation mit den Testorganismen

auf die Ausgangstrübung kontrolliert. Die gefundenen Werte bewegten sich zwischen 0,2 und

0,8 EBC Trübungseinheiten.

3.1.2.1 Bewertende Verkostungen

Die Biermischgetränke wurden neben der Analytik auch verkostet. Die Verkostung wurde

von einem 10-köpfigen Paneel auf folgende Parameter durchgeführt:

• Süße

• Vollmundigkeit

• Bittere

• Fruchtigkeit

• Säure

• Harmonie

• Erfrischung und Gesamtqualität.

Für die Bewertungen standen in der Regel fünf Abstufungen für die Verkoster zur Verfügung.

Die Note 3 stellte dabei den Optimalwert dar (siehe Beispieltabelle). Die Bewertung der

Erfrischung wurde nur von 1 – 3 abgestuft, hierbei bedeutet 3 „erfrischend“ und 1 „nicht

erfrischend“.


z. B. Kriterium Süße: 1 2 3 4 5

keine Süße Optimal zu süß Kriterium Erfrischung:

1 2 3 nicht erfrischend erfrischend

3.1.2.2 Messung des biologischen Verderbs der Biermischgetränke Die Anzucht und Einbringung der Mikroorganismen erfolgte wie unter 3.1.1.4 beschrieben.

Ausnahme: Die Einbringung der strikt anaeroben Bakterien erfolgte im Kohlensäurestrom.

Nach zweiwöchiger Lagerzeit (28 °C) wurden die Flaschen auf Trübungen und

Bombagenbildung (Verformungen) untersucht und vermessen. Bei Trübungsbildung wurde

mittels Mikroskopieren des Bodensatzes nach Beendigung der Versuchsreihe bestätigt, dass

nur die eingebrachten Mikroorganismen für die Trübung verantwortlich waren.

Der Bombagennachweis erfolgte an folgenden unterschiedlichen Stellen der Flaschen

(Vermessung vor und nach Inkubation):

• Höhe der Flasche

• Durchmesser in der Höhe von 11,5 cm

• Durchmesser am Schulteransatz.

Die Messungen wurden mittels digitaler Schiebelehre durchgeführt.

Zur Trübungsmessung wurde ein Sigrist Process Photometer, Typ KTL30/21M verwendet,

mit den Messwinkeln 25 ° und 90 ° sowie einer Trübungsobergrenze von 20 EBC. Die

Darstellung der Ergebnisse erfolgte im Ergebnisteil für die 90 °-Messung, da diese Werte

schneller das Wachstum der Mikroorganismen abbildeten. Die vollständigen Daten sind dem

Anhang zu entnehmen.


3.2 Isomaltulose bei der Bierherstellung

Nach den Versuchen zur grundsätzlichen Verwertung der Isomaltulose durch

Mikroorganismen werden in diesem Kapitel die Herstellungen von Würzen beschrieben, in

denen die Isomaltulose vergoren werden sollte.

3.2.1 Auswirkungen der Isomaltulose bei der Vergärung

3.2.1.1 Gärversuche mit isomaltulosehaltiger Modellwürze Es sollten Gärverläufe verschiedener Hefen in Modellwürzen beobachtet werden, welche in

unterschiedlichen Mengen Isomaltulose und/oder Maltose enthielten.

Die Herstellung der Modellwürze erfolgte wie unter Kapitel 3.1.1.1, Modelllösung,

beschrieben, jedoch mit dem Unterschied der Einstellung von etwa 12 °P mittels Maltose und

Isomaltulose in den folgenden Abstufungen:

• 100 % Maltose, 0 % Isomaltulose





Maltose: neoLab Migge, D(+)-Maltose-Monohydrat, reinst

Isomaltulose: Palatinit GmbH, Reinheit 99,8 % (Palatinose™)

Vergärung drucklos (Wattestopfen), 20 °C

Zur Vergärung wurden die folgenden Hefen eingesetzt:


• Saccharomyces carlsbergensis MJJ11

• Saccharomyces cerevisiae MJJ25


• Schizosaccharomyces pombe

Die Kontrolle der Versuchsansätze beinhaltete einen mikroskopischen Ausschluss von

Kontaminationen durch andere Organismen.

3.2.1.2 Vergärung von isomaltulosehaltiger Malzwürze Eine herkömmliche Pilsener-Würze wurde durch Verdünnung und nachfolgende

Isomaltulosezugabe so behandelt, dass 25 % des Extraktes durch Isomaltulose ersetzt wurden.

Die beiden Würzen wurden mit folgenden Hefen vergoren:





Um eine Vergärung im gewünschten Maßstab (10 Liter Würze) durchführen zu können,

erfolgte die Anzucht der Hefen in Würze. Vom Schrägagar wurde die jeweilige Hefe in 50 ml

sterile Würze überführt, es folgte ein Transfer in 1 Liter sterile Würze. Die daraus geerntete,

abgenutschte Hefe wurde zum Anstellen benutzt.

3.2.2 Herstellung von isomaltulosehaltigen Bieren

Im Folgenden sind die Rezepturen zur Herstellung der isomaltulosehaltigen Biere dargestellt.

Das verwendete Sudwerk beinhaltet eine Hammermühle zur Feinschrotung des Malzes, eine

dampfbeheizte Maischbottichpfanne, zur Läuterung einen Maischefilter der Art „Meura

2001“ und eine mantelbeheizte Pfanne (Dampf) mit Umpumpvorrichtung.


Die Kochtrubabtrennung erfolgte über einen Whirlpool, die hergestellten Kaltwürzemengen

schwankten zwischen 35 und 70 Litern. Das Sudwerk ist mit einer Siemens S7-Steuerung

automatisiert.

3.2.2.1 Herstellung isomaltulosehaltiges, alkoholreduziertes Bier 30 Liter Brauwasser wurden in der Maischbottichpfanne auf 62 °C erhitzt, es wurden 5 kg

Malzschrot (Hammermühlenschrot, Pilsener Malz) eingemaischt. Zum Einmaischen wurden

7,5 g CaCl2 gegeben. Das durchgeführte Maischprogramm ist in Abbildung 1 dargestellt.

55

60

65

70

75

80

0 20 40 60 80 100 120

Zeit [min]

Tem

pera

tur [

°C]

.

Abbildung 1: Zur Herstellung des isomaltulosehaltigen, alkoholreduzierten Bieres verwendetes Maischprogramm

Die Abläuterung erfolgte mittels Dünnschichtmaischefilter. Es wurden 5,2 g Alpha-Säure in

Form von CO2-Extrakt zu Beginn des Aufheizens der Pfannevollwürze gegeben. Fünf

Minuten vor Kochende wurden 1200 g Isomaltulose zugegeben, die Kochung erfolgte

atmosphärisch, mit 70 min Dauer. Nach Kochtrubabtrennung und Kühlung wurde die

Ausschlagwürze mit etwa 2 x 107 Zellen pro ml der Hefe Saccharomyces carlsbergensis

MJJ11 angestellt. Die Vergärung erfolgte drucklos bei 12 °C, anschließend erfolgten 14 Tage

Kaltlagerung bei 0 °C und einem Spundungsdruck von 1 bar in 30 l Kegs. Nach Beendigung

der ersten Lagerungswoche wurde eine Kohlensäurewäsche durch Einperlen von CO2

durchgeführt. Nach einer Kerzenfiltration (Pall, Porenweite 0,45 µm) wurden die Biere auf

Glasflaschen abgefüllt und mit Kronenkorken verschlossen.


3.2.2.2 Herstellung isomaltuloseosehaltiges Diätbier

30 Liter Brauwasser wurden in der Maischbottichpfanne auf 62 °C erhitzt, es wurden 5 kg

Malzschrot (Hammermühlenschrot, Pilsener Malz) eingemaischt. Zum Einmaischen wurden

7,5 g CaCl2 sowie 110 ml Attenuenzyme™ und 40 ml Promozyme™ der Firma Novozymes

gegeben.

Abbildung 2 stellt das verwendete Maischprogramm dar.

55

60

65

70

75

80

0 20 40 60 80 100 120

Zeit [min]

Tem

pera

tur [

°C]

.

Abbildung 2: Zur Herstellung des isomaltulosehaltigen Diätbiers verwendetes Maischprogramm Die Abläuterung erfolgte mittels Dünnschichtmaischefilter.

Es wurden 5,0 g Alpha-Säure in Form von CO2-Extrakt zu Beginn des Aufheizens der

Pfannevollwürze gegeben. Fünf Minuten vor Kochende wurden 1200 g Isomaltulose

zugegeben, die Kochung erfolgte atmosphärisch, mit 70 min Dauer. Nach der

Kochtrubabtrennung und der anschließenden Kühlung wurde die Ausschlagwürze mit etwa

2 x 107 Zellen pro ml der Hefe Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 angestellt. Die

Vergärung erfolgte drucklos bei 12 °C. Die anschließende Kaltlagerung wurde für 14 Tage

bei 0 °C und einem Spundungsdruck von 1 bar in 30 l Kegs durchgeführt.


Nach Beendigung der ersten Lagerungswoche wurde eine Kohlensäurewäsche durch

Einperlen von CO2 vorgenommen. Nach einer Kerzenfiltration (Pall, Porenweite 0,45 µm)

wurden die Biere auf Glasflaschen abgefüllt und mit Kronenkorken verschlossen.

3.2.2.3 Herstellung isomaltulosehaltiger Malztrunk

30 Liter Brauwasser wurden in der Maischbottichpfanne auf 62 °C erhitzt. Bei dieser

Temperatur wurden 4,8 kg Pilsenermalz und 1,2 kg Münchener Malz (Hammermühlenschrot)

eingemaischt. Das verwendete Maischprogramm ist in Abbildung 3 dargestellt.

55

60

65

70

75

80

0 20 40 60 80 100 120

Zeit [min]

Tem

pera

tur [

°C]

.

Abbildung 3: Zur Herstellung des isomaltulosehaltigen Malztrunkes verwendetes Maischprogramm

Der pH-Wert der Maische nach dreißig Minuten der ersten Rast betrug 5,4. Die Abläuterung

erfolgte mittels Dünnschichtmaischefilter. Es wurden 1,5 g Alpha-Säure in Form von CO2-

Extrakt zu Beginn des Aufheizens der Pfannevollwürze gegeben. Fünf Minuten vor Kochende

wurden 5500 g Isomaltulose und 500 ml Zuckerkulör (bezogen von der Südzucker AG)

zugegeben, die Kochung erfolgte atmosphärisch, mit 70 min Dauer.

Nach Kochtrubabtrennung und Kühlung wurde die Ausschlagwürze mit etwa 5 x 106 Zellen

pro ml der Hefe Saccharomyces cerevisiae MJJ25 angestellt. Die Vergärung erfolgte drucklos

bei 12 °C, nach 12 Stunden wurde auf 0 °C abgekühlt und das Lagergefäß auf 1 bar

gespundet. Anschließend erfolgten 7 Tage Kaltlagerung bei 0 °C und einem Spundungsdruck

von 1 bar.


Nach Beendigung der Lagerungswoche wurde eine Kohlensäurewäsche durch Einperlen von

CO2 durchgeführt. Nach einer Kerzenfiltration (Pall, Porenweite 0,45 µm) wurden die Biere

auf Glasflaschen abgefüllt und mit Kronenkorken verschlossen.

3.2.3 Einfluss von Isomaltulose auf die Diacetylbildung von Hefen

Zur Erforschung der Beeinflussung der Diacetylbildung durch Brauereihefen bei Vergärung

isomaltulosehaltiger Medien wurden die nachfolgend aufgeführten Versuchsreihen

durchgeführt.

3.2.3.1 Diacetylbildung bei Vergärung einer Kongresswürze mit Isomaltulosezumischung

Es wurde aus einem Pilsener Malz eine Kongresswürze hergestellt [68]. Dieser wurde

Isomaltulose in folgenden Konzentrationen beigemischt:

• ohne Isomaltulose (Nullprobe)

• 3 g/l Isomaltulose zum Einmaischen

• 6 g/l Isomaltulose zum Einmaischen

Vergoren wurde drucklos bei 28 °C mit folgenden Hefen:






Zur Messung der Diacetylgehalte siehe 3.2.5.


3.2.3.2 Diacetylbildung bei Vergärung einer Standardwürze mit Isomaltulosezusatz

Mittels eines Würzesirups (Firma IREKS GmbH) wurde durch Verdünnung mit deionisiertem

Wasser eine Bierwürze hergestellt. Dieser Würze (1,5 Liter pro Ansatz) wurden vor der

Vergärung folgende Mengen Isomaltulose zugegeben:

• 0 g Isomaltulose (Nullprobe),

• 1 g Isomaltulose / 100 ml,

• 2 g Isomaltulose / 100 ml oder

• 4 g Isomaltulose/ 100 ml

In Tabelle 10 sind einige charakteristische Daten des zur Herstellung der Standardwürzen

verwendeten Würzesirups dargestellt (diese wurden der Beilage des Herstellers entnommen).

Tabelle 10: Daten des Würzesirups zur Herstellung der Standardwürzen Aufgeführt sind die vom Hersteller angegebenen braurelevanten Analysenergebnisse des eingesetzten Würzesirups der Firma IREKS GmbH. Analytische Daten: pH-Wert (10 g/200 ml) 4,4 - 5,4 Säuregrad 10,0 – 24,0 Dichte (20° C) [g / cm³] 1,26 – 1,54 Trockenmasse, refrakt. [%] 77,5 – 81,0 Asche (900° C) [%] 1,0 – 1,6 Eiweiß (N x 5,80) [%] 4,4 – 6,6 Stärke [%] ca. 0 Fettstoffe [%] ca. 0 Gesamt-Ballaststoffe [%] 0,9 – 1,3 In Tabelle 11 ist eine Analyse der Standardwürze dargestellt.


Tabelle 11: Analysendaten der Standardwürze (ohne Isomaltulosezugabe) Extraktgehalt [Gew%] 12,21 pH-Wert 5,19 Bittereinheiten [BE] 1,9 Gesamtstickstoff [ppm] 1243 Freier Aminostickstoff [ppm] 244 Zink [ppm] 0,10 Eisen [ppm] 0,28 Dieser Standardwürze sind für die Gärversuche die oben angeführten Isomaltulosemengen

zugesetzt worden; die so hergestellten vier verschiedenen Versuchswürzen wurden mit

folgenden Hefen vergoren:

untergärige Hefen:






obergärige Hefen:






Die Hefen wurden von der Schrägagarkultur mittels Impföse entnommen, um dann in 50 ml

steriler Würze angezogen zu werden. Nach 4 – 5 Tagen Inkubationszeit wurden die Hefen

dem jeweiligen Gäransatz zugeführt. Die Zellzählung ergab, dass die Zellkonzentration in den

Anzuchtlösungen im Mittel etwa 30.000 Zellen/ml betrug. Die Gäransätze wurden in einem

Wasserbad auf 15 °C temperiert und die Vergärung erfolgte drucklos (Abschluss durch

Gärröhrchen) in 2 Liter Glasgefäßen. Bei Stillstand der Extraktabnahme wurde die Gärung als

beendet betrachtet.


3.2.4 Auswirkung der Isomaltulose auf die Bierstabilität Zur Durchführung der Untersuchungen wurde ein Handels-Diätbier (industriell hergestellt)

mit Isomaltulose versetzt, Isomaltulosekonzentration: 2 g/100ml. In Tabelle 12 sind

charakteristische Analysendaten des Bieres mit und ohne Isomaltulose dargestellt.

Tabelle 12: Handels-Diätbier mit und ohne Isomaltulosezusatz

Kommerzielles

Diätbier

Kommerzielles Diätbier

+ Isomaltulose [2 g/100 ml]

Stammwürze [°P] 9,1 10,97 Restextrakt scheinbar [Gew%] 0 1,85 Restextrakt wirklich [Gew%] 1,66 3,55 Alkoholgehalt [Vol%] 4,78 4,66 Bittereinheiten [BE] 24 23

3.2.5 Zur Analytik verwendete Messmethoden

3.2.5.1 Diacetyl Für die Bestimmung des Gesamtdiacetyls wurden die photometrische Methode nach MEBAK

II [68] oder die gaschromatographische Bestimmung nach MEBAK III [69] angewendet.

3.2.5.2 Gärungsnebenprodukte Es wurde die gaschromatographische Bestimmungsmethode nach MEBAK III [69]

angewendet.

3.2.5.3 Alterungscarbonyle Hier wurde mittels der gaschromatographische Methode nach Engel, Bahr und Schieberle

[25] analysiert. Die Messungen wurden am Lehrstuhl für Brauereitechnologie (Institut für

Biotechnologie, Fachgebiet Brauwesen) der TU-Berlin durchgeführt.


3.2.5.4 Extrakt – und Bieranalysen Alle Extrakt-, Alkohol- und Bieranalysen wurden nach den Vorschriften der MEBAK II [68]

durchgeführt. Anmerkung: Die Ergebnisse von Extraktbestimmung werden in

Gewichtsprozent angegeben und mit „Gew%“ abgekürzt. Die Ergebnisse von

Alkoholbestimmungen werden in Volumenprozenten angegeben und mit „Vol%“ abgekürzt.

3.2.5.5 Verkostungen Wenn nicht anders vermerkt, bestand das Verkosterpanel aus 10 Verkostern. Diese waren

nicht im Detail über das zu bewertende Getränk informiert worden, so dass die bewertenden

Verkostungen tendenziell einer Konsumentenbefragung entsprechen.

Für die Verkostung der Biermischgetränke wurden eigene Verkostungsschemata angewendet,

diese wurden im entsprechenden Kapitel 3.1.2 beschrieben.

Verkostungen von Bier wurden, wenn nicht anders vermerkt, nach MEBAK II [68]

durchgeführt.

Vergleichende Verkostung alkoholreduziertes Bier mit Isomaltulose und Diätbier mit

Isomaltulose:

Um einen Vergleich durchführen zu können, ist kurz vor Kochende, unmittelbar vor der

Isomaltulosezugabe eine Menge von etwa 5 Litern Würze entnommen worden, die getrennt

unter identischen Bedingungen bis zum Bier weiterbehandelt wurde.

Es wurde ein eigenes Verkostungsschema entwickelt, welches erlaubt, mittels eines

Spiderweb-Diagramms (Polygon, siehe Abbildung 4) ein Aromaprofil für die Biere

darzustellen.

Der grundsätzliche Aufbau des Verkostungsschemas ist an Vorgaben der Deutschen

Landwirtschafts Gesellschaft (DLG) [19] angelehnt. Entsprechend sind im entwickelten

Spiderweb-Diagramm alle das Getränk beschreibenden Eigenschaften zusammengefasst.

Inspiriert von den erwähnten, von der DLG beschriebenen Methoden [19], wurde folgendes,

ideale Verkostungsergebnis entworfen:


0

1

2

3

4

5Geruch

Hopfenaroma

Bittere

würzeartig

malzigVollmundigkeit

Rezenz

Süße

Gesamteindruck

Abbildung 4: Ideales Spiderweb-Diagramm für das alkoholreduzierte Bier sowie für das Diätbier mit Isomaltulose

Für die Qualitätsbewertung des Geruchs und des Geschmacks sind 5 Punkte möglich, diese

stellen auch den Idealwert dar. Für die Parameter Rezenz, Vollmundigkeit und Bittere stellt

der Wert 3 den Idealwert dar, weil diese Werte sowohl unter- als auch übertroffen werden.

Zu bemerken ist hierbei, dass beide Biere dem generellen Eindruck eines Pilsener Bieres nahe

kommen sollen. Entsprechend sind die Werte für einen malzigen- bzw. würzeartigen

Aromaeindruck idealer Weise niedrig angesiedelt, ebenso wie ein süßer Geschmackseindruck.

Ein deutlich bemerkbares Hopfenaroma kann enthalten sein, ist aber kein „Muss“ um dem

angestrebten Eindruck zu entsprechen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde diese Art Verkostung

als eine „True-to-Type“-Verkostung definiert. Dies soll den Vergleich mit der Erwartung an

die Sinneseindrücke bei kommerziellen Bieren hellen untergärigen Typs beschreiben.

3.2.5.6 BAX-Bestimmung Zur Voraussage der Geschmacksstabilität wurde unter anderem die BAX-Methode nach

Methner, Kunz und Schön [71] verwendet. Es handelt sich um eine ESR-Methode

(Elektronenspinresonanz-Messung), die die Stabilität des Bieres gegen Oxidationsvorgänge

weitgehend unabhängig vom enthaltenen SO2 bestimmt. Dazu werden die Proben mit

definierten SO2-Gehalten versetzt, um ein Verhalten des Bieres bei forcierter Alterung

unabhängig vom originären SO2-Gehalt beurteilen zu können. Die Messungen wurden am

Lehrstuhl für Brauereitechnologie (Institut für Biotechnologie, Fachgebiet Brauwesen) der

TU-Berlin durchgeführt.


3.2.5.7 HPLC-Methode zur Zuckerbestimmung Die Bestimmung der Zucker wurde mittels HPLC durch Elution von einer Aminophase mit

einem Acetonitril/Wasser-Gemisch durchgeführt (Acetonitrilanteil: 71 - 73 %). Die so

getrennten Saccharide wurden mittels Brechungsindexdetektor (RI) erfasst und quantitativ

durch Vergleich mit den Peakflächen bekannter Standards ermittelt. Die Kalibrierung wurde

mit Reinsubstanzen der Südzucker AG durchgeführt. Abbildung 5 stellt beispielhaft ein

Chromatogramm einer Probe, die auch Isomaltulose (im Diagramm: Palatinose™) enthält,

dar. Die Messung wurde im Betriebslabor der Südzucker AG durchgeführt.

Die Parameter der durchgeführten HPLC Analyse lauteten (Angaben: Südzucker AG):

Vorsäule: 10 mm x 4,6 mm, Aminophase

Trennsäule: 250 mm x 4,6 mm, Aminophase

Injektionsvolumen: 10 µl

Flussrate: 1,0 – 1,8 ml/min

Genauigkeit: 0,1 mg

Abbildung 5: HPLC-Chromatogramm zur Zuckerbestimmung in isomaltulosehaltiger Bierwürze (Beispiel) Die Detektion des dargestellten Chromatogramms erfolgte mittels RI Detektor. Als mobile Phase wurde ein Gemisch aus Wasser und Acetonitril (Acetonitrilanteil: 71 - 73 %) eingesetzt. Das injizierte Probevolumen betrug 10 µl.


3.2.5.8 DNS-Assay zur Isomaltulosequantifizierung Zum Nachweis der Isomaltulose wurde neben anderen Methoden auch ein sogenannter DNS-

Assay benutzt. DNS steht für Dinitrosalicylsäure. Diese Substanz bindet an reduzierende

Zucker und bildet dann eine charakteristische rote Färbung, deren Intensität mit der

Konzentration des nachzuweisenden Zuckers korreliert. Die Intensität der Färbung wird

spektralphotometrisch bei 540 nm gemessen, die stattfindende Reaktion ist in Abbildung 6

dargestellt.

Abbildung 6: Reaktionsmechanismus im DNS-Assay Schematische Darstellung der im DNS-Assay ablaufenden Reaktion zwischen Dinitrosalicylsäure und reduzierenden Zuckern [43]. Die Messung wird wie folgt durchgeführt:

Fünf Gramm 3.5-Dinitrosalizylsäure werden in 100 ml 2 mol/l Natronlauge gelöst.

Anschließend werden 250 ml 60 %ige Natrium-Kalium-Tartratlösung zugefügt und mit

Wasser auf 500 ml aufgefüllt.

Es erfolgt eine Verdünnung der Probelösung in einen Bereich, in dem keine zu hohe

Extinktion erfolgt (photometerabhängig, ist zuvor empirisch zu ermitteln). 0,25 ml der

Probelösung werden zusammen mit 0,25 ml DNS-Lösung für 5 min im sprudelnd kochenden

Wasserbad erhitzt und anschließend im Wasserbad schlagartig auf 20 °C abgekühlt. Die

Messung der Extinktion erfolgt danach bei einer Wellenlänge von 540 nm, unter Verwendung

von Einweg-Küvetten mit einer Schichtdicke von 10 mm. In Abbildung 7 ist die erstellte

Kalibriergerade für in destilliertem Wasser gelöste Isomaltulose dargestellt.

reduzierende Zucker

oxidierte Zucker

3,5 - Dinitrosalicylsäure 3-amino-5-Nitrosalicylat


y = 0,7945xR2 = 0,9944

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6

Palatinosekonzentration [g/100ml]

Ext

inkt

ion

Abbildung 7: Kalibriergerade DNS-Assay, Isomaltulose in wässriger Lösung Die Messung der dargestellten Werte erfolgte photometrisch bei einer Wellenlänge von 540 nm und mit einer Schichtdicke von 10 mm. Die Kalibriergerade zeigte mit einem Korrelationskoeffizienten von > 0,99 eine gute

Genauigkeit.

Da die Modellnährlösung zur Stickstoffversorgung der Hefen auch YNB enthalten sollte,

wurde überprüft, ob die in YNB enthaltenen Substanzen das Ergebnis der Analyse

beeinträchtigen. In Abbildung 8 sind die Ergebnisse graphisch dargestellt.

y = 1,6628x + 0,0287R2 = 0,9979

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Konzentration [g/100ml]

Extin

ktio

n

Abbildung 8: Kalibriergerade DNS-Assay, Isomaltulose in wässriger Lösung + YNB Die Messung der dargestellten Werte erfolgte photometrisch bei einer Wellenlänge von 540 nm und mit einer Schichtdicke von 10 mm.


Wiederum ergab sich in der unvergorenen Modelllösung eine gute Korrelation mit einem

Korrelationsfaktor von größer als 0,99.

Zur Bestimmung der Verlässlichkeit der etablierten Quantifizierungsmethode für Isomaltulose

wurden die Standardabweichungen von jeweils 10 Ansätzen der Modellösung (YNB

enthaltend) vor und nach Inkubation mit Laktobazillus brevis (7 Tage, 28 °C, anaerob)

bestimmt (Abb. 12).

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

Einwaage Mittelwert ohne Inkubation Mittelwert nach Inkubation

Isom

altu

lose

konz

entra

tion

[g/1

00m

l]

Abbildung 9: Mikrobiologischer Abbau von Isomaltulose durch Laktobazillus brevis. Dargestellt sind die Einwaage, der Mittelwerte und Standardabweichungen der Isomaltulosekonzentration vor und nach Inkubation mit Laktobazillus brevis (n=10). Die Messwerte in der Lösung ohne Inkubation liegen sehr nah am Sollwert, der durch die

Einwaage repräsentiert wird. Auch die Standardabweichung der 10-fach Bestimmung beträgt

nur 0,05 % und liegt nah am Wert der Einwaage. Die Analyse der inkubierten Proben weist

ebenfalls eine sehr geringe Standardabweichung von 0,2 % auf. Die Wiederfindung beträgt

100 %.


4 Ergebnisse

4.1 Untersuchung der mikrobiologischen Metabolisierung von Isomaltulose

Die Einsatzmöglichkeiten von Isomaltulose bei der Herstellung von alkoholhaltigen und

alkoholfreien Gärgetränken hängen maßgeblich von der biologischen Stabilität dieses

Zuckermoleküls während der Produktion und der Lagerung des Getränkes ab. Die biologische

Stabilität definiert sich dabei einerseits über eine Verwertung des Zuckers durch die im

Prozess verwendeten Kulturhefen, andererseits über eine mögliche Metabolisierung durch

brauereirelevante, meist bierschädliche Bakterien und Hefen.

Prinzipiell denkbar ist der Einsatz der Isomaltulose als Süßstoff sowie als Substrat für die

mikrobielle Umsetzung während des Produktionsverfahrens.

4.1.1 Metabolisierung von Isomaltulose durch Bakterien

4.1.1.1 Verwertung von Isomaltulose durch Bakterien im Modellmedium

Im Gegensatz zu Bier oder Biermischgetränken zeichnet sich das Modellmedium durch

definierte und über den Versuchszeitraum gleichbleibende Konzentrationen der verschiedenen

Nährstoffe aus. Das gewählte Modellmedium bietet den Testorganismen als

Kohlenstoffquelle ausschließlich Isomaltulose an. Die Möglichkeit zur Verstoffwechselung

von Isomaltulose durch folgende Stämme wurde untersucht:

• Laktobazillus brevis (DSM: 20054)

• Megasphaera cerevisiae (Wildstamm)

• Pedicoccus damnosus (DSM: 20331)

• Pectinatus frisingensis (DSM: 20465)

Unter anaeroben Bedingungen war keiner der gewählten Stämme in der Lage, Isomaltulose zu

metabolisieren.


Insbesondere die Gattung Laktobazillus ist unter den Brauereikontaminanten mit einer

Vielzahl von Arten vertreten und zudem auch am häufigsten für den mikrobiellen Bierverderb

verantwortlich. Die vorliegenden Untersuchungen wurden daher um ein „Screening“ mit

insgesamt 20 verschiedenen Laktobazillus-Stämmen ergänzt, um eine sichere Aussage treffen

zu können, ob Laktobazillen Stämme generell in der Lage sind, Isomaltulose zu verwerten.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Ausga

ngsk

onze

ntrati

on

L. fru

ctivo

rans (

DSM: 202

03)

L. fru

ctivo

rans (

Wild

stamm)

L. co

rnyfor

mis (D

SM: 200

01)

L. lin

dneri

(DSM: 2

0690

)

L. lin

dneri

(DSM: 2

0961

)

L. ca

sei (D

SM: 200

1)

L. cu

rvatus

(Wild

stamm)

L. bre

vis (D

SM: 200

54)

L. bre

vis (D

SM: 623

5)

L. bre

vis (W

ildsta

mm)

L. ac

idoph

ilus (

DSM: 202

42)

L. am

ylovo

rus (D

SM: 205

52)

L. de

lbrüc

kii (D

SM: 200

47)

L. fer

mentum

(DSM: 2

0049

)

L. ga

sseri

(DSM:20

077)

L. joh

nson

ii (DSM: 2

0553

)

L. pla

ntarum

(DSM: 1

2028

)

L. reu

teri (D

SM: 200

15)

L. rha

mnosu

s (DSM: 2

0023

)

L. sa

livariu

s (DSM: 2

0492

)

Isom

altu

lose

konz

entra

tion

[g/l]

Abbildung 10: Metabolisierung von Isomaltulose im Modellmedium ohne Zusatz von Pepton durch verschiedene Laktobazillen (Inkubation: 7 Tage, 28 °C, anaerob). Die Quantifizierung der Isomaltulose erfolgte mittels HPLC. Der farbig hinterlegte Balken zeigt eine Schwankungsbreite von 5 % um den Ausgangswert an; dieser Bereich wird als Messungenauigkeit betrachtet.

Die graphische Darstellung in Abbildung 10 macht deutlich, dass die

Isomaltulosekonzentration im Nährmedium von keinem der getesteten Stämme innerhalb des

Inkubationszeitraums messbar gesenkt werden konnte. Auch bei der Zugabe von Pepton als

Quelle an Aminosäuren waren die dargestellten Stämme nicht in der Lage, Isomaltulose zu

vergären. Im gleichen Medium wurde Glukose durch die Laktobazillen jedoch verwertet, auch

wenn die Zucker nebeneinander vorlagen (Daten siehe Anhang).

4.1.1.2 Verwertung von Isomaltulose durch Bakterien in Biermischgetränken Die im vorangegangenen Kapitel erzielten Ergebnisse sollten auf die Substratmatrix in

Biermischgetränken übertragen werden. In einer ersten Versuchsreihe wurden zu diesem

Zweck die bereits beschriebenen Biermischgetränke mit den bierschädlichen Bakterien

beimpft.


Tabelle 13: Vermehrung von ausgewählten Bierschädlingen in mit unterschiedlichen Süßstoffen hergestellten Biermischgetränken. Eingesetzter Mikroorganismus

Getränk basierend auf

Anstieg der Trübung ∆ [EBC / 25 °] Isomaltulose Saccharose Süßstoff

Pedicoccus damnosus Pilsener 0 18 0 Pedicoccus damnosus Alkoholfreiem Bier 0 18 0 Pedicoccus damnosus Bockbier 2 3 9 Laktobazillus brevis Diätbier 0 2 0 Laktobazillus brevis Alkoholfreiem Bier 0 18 0 Laktobazillus brevis Bockbier 0 0 0

Erst nach zwölftägiger Inkubation erfolgte ein starker Anstieg der Trübungswerte in dem mit

Saccharose gesüßten Ansatz, der mit Pedicoccus damnosus beimpft wurde, bis zu einem Wert

von 20 EBC. In den beiden alternativ gesüßten Versuchsansätzen war keine auswertbare

Trübungszunahme messbar, die auf eine Vermehrung der Pediokokken hinweisen würde.

Um den eventuell selektiven Einfluss des Ethanols zu untersuchen, wurde der Versuch mit

einem Mischgetränk, basierend auf alkoholfreiem Bier, wiederholt. Auch hier ließ sich das

Produkt nur dann mit dem gewählten Keim verderben, wenn Saccharose als

Kohlenstoffquelle angeboten wurde. Die Trübung stieg auch in diesem Fall bis auf einen Wert

von 20 EBC.

Bemerkenswert ist das Verhalten von P. damnosus im Bockbier-Mischgetränk. Im Gegensatz

zu den vorher getesteten Bieren erfolgte eine Vermehrung von P. damnosus in allen

Probenansätzen. Daraus ist zu schließen, dass auch hier die Kohlenhydrate des Bieres die

Kohlenstoffquelle für das Wachstum darstellen.

Das auf Basis von Isomaltulose gesüßte Mischgetränk zeichnet sich wiederum durch eine

besonders schwach ausgeprägte Trübungszunahme aus. Da sich diese Matrix hinsichtlich der

aus dem Bockbier stammenden Kohlenhydratzusammensetzung aber nicht von den beiden

anderen Mischgetränken unterscheidet, kann von einer inhibitorischen Wirkung der

Isomaltulose auf die Pedicoccus-Vermehrung ausgegangen werden.

In einer analogen Versuchsreihe wurde die Vermehrungsfähigkeit von Laktobazillus brevis in

den verschiedenen Biermischgetränken analysiert. Im Mischgetränk auf der Basis von

Pilsener und Diätbier, ließ sich jeweils eine nur geringe Vermehrung des Mikroorganismus

feststellen. In dem auf alkoholfreiem Bier basierenden Getränk vermehrte sich das

Milchsäurebakterium allerdings stark.


Während im Diätbieransatz die Bakterienvermehrung sehr spät einsetzte und auch nach 14-

tägiger Inkubation nur ein Trübungswert von ca. 5 EBC erreicht wurde, begann die messbare

Vermehrung der eingesetzten Keime im Biermischgetränk (gesüßt mit Saccharose) unter

Verwendung alkoholfreien Biers bereits acht Tage nach der Beimpfung mit L. brevis. Am

zwölften Inkubationstag erreichte die Trübung das Maximum von 20 EBC. Bei Verwendung

der Süßstoffmischung oder von Isomaltulose wurden keine erkennbaren Trübungsanstiege

nachgewiesen.

Andere analog untersuchte Bakterien führten im Betrachtungszeitraum zu keinen erkennbaren

Trübungen der Testgetränke.

4.1.2 Metabolisisierung von Isomaltulose durch Hefen

4.1.2.1 Verwertung von Isomaltulose durch Hefen im Modellmedium Als Indikator einer in dem Modellmedium unter anaeroben Bedingungen entwickelten

Stoffwechsel- und Zellteilungsaktivität diente der visuell erfasste Parameter der

Gasentwicklung. Bei der Untersuchung der metabolischen Aktivität wurde der Schwerpunkt

auf die mögliche Vergärung gelegt, da während der Herstellung und Lagerung von

Gärgetränken meist anaerobe Verhältnisse vorliegen.

Zunächst wurde eine Kollektion von 34 untergärigen Hefestämmen auf ihre Fähigkeit zur

Verwertung der Isomaltulose im Modellmedium (siehe 3.1.1) getestet. Die Inkubation erfolgte

bei einer Temperatur von 28 °C über einen Zeitraum von sieben Tagen.

Bei nur drei der analysierten untergärigen Hefen (entspricht 8 %) konnte eine Gasbildung

beobachtet werden. Von diesen drei Stämmen zeichnete sich nur der Stamm S. carlsbergensis

MJJ20 durch eine starke, zur Füllung des gesamten Volumens des Durham-Röhrchens

ausreichende Gasbildung aus.

Die Versuche zeigten, dass die Fähigkeit, Isomaltulose zur vergären, bei nur wenigen (8 %)

Stämmen der untergärigen Hefen vorhanden ist.


Analog wurde ein Versuch mit 23 obergärigen Hefen durchgeführt. Bei acht der Stämme war

eine deutliche Gasbildung sichtbar (entspricht 26 %), wobei in der vorliegenden Testreihe der

Stamm S. cerevisiae MJJ2 durch eine besonders intensive Gasbildung auffiel.

Die Fähigkeit zur Isomaltulose-Metabolisierung scheint unter den obergärigen Hefen weiter

verbreitet zu sein als unter den untergärigen Hefen.

Auf der Basis der bisher erzielten Ergebnisse wurden der untergärige Stamm S. carlsbergensis

MJJ20 sowie der obergärige Stamm S. cerevisiae MJ22 für Gärversuche mit anschließender

Ethanolbestimmung ausgewählt. Die beiden genannten Stämme sowie Schizosaccharomyces

pombe als Positivkontrolle wurden in einem Volumen von 1 L im Modellmedium erneut

angestellt und anaerob bei 28 °C inkubiert.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

Vergleichsprobe Schizosaccharomyces pombe

Saccharomyces cerevisiae MJJ 2

Saccharomyces carlsbergensis MJJ 20

Alko

holg

ehal

t [Vol

%]

Alkohol nach 5 Tagen [vol%] Alkohol nach 11 Tagen [vol%] Abbildung 11: Alkoholbildung von drei isomaltuloseverwertenden Hefen im Modellmedium nach 5 und 11 Tagen Inkubation bei 28 °C, anaerob In der Vergleichprobe ohne Hefezusatz konnte kein Alkohol nachgewiesen werden

(Abbildung 11).

Während bei Schizosaccharomyces pombe bereits nach fünf Tagen durch die Vergärung der

eingesetzten 50 g/l an Isomaltulose die maximale Alkoholbildung von rd. 2,7 % (w/v) erreicht

wurde, ist dies bei S. cerevisiae MJJ2 nach elf Tagen der Fall.


Beide Hefen bilden deutlich mehr Alkohol als S. carlsbergensis MJJ20, was auf die weniger

ausgeprägte Fähigkeit dieser untergärigen Hefe zurückzuführen ist, Isomaltulose zu

metabolisieren.

Die bisher dargestellten Versuche zur Isomaltuloseverwertung verschiedener Hefestämme

basierten jeweils auf der Verwendung einer Modelllösung als Nährmedium. Um jedoch

Aussagen über die Vergärung der Isomaltulose in der Biermatrix treffen zu können, muss

dieses Nährmedium um biereigene Hemmfaktoren ergänzt werden. Die Stoffwechselaktivität

der Hefen kann durch verschiedene Faktoren wie niedrige pH-Werte,

Isohumulonkonzentration und die während der Gärung zunehmende Alkoholkonzentration im

Medium beeinflusst werden.

Für Untersuchungen zur Überprüfung dieser Einflüsse wurden drei verschiedene Hefestämme

ausgewählt: S. carlsbergensis MJJ11 (Negativkontrolle), S. cerevisiae MJJ2 und die als

Bierschädling bekannte Wildhefe S. diastaticus. Das bereits in den vorangegangenen

Experimenten eingesetzte isomaltulosehaltige Modellmedium wurde in unabhängigen

Versuchen durch drei Hemmfaktoren (pH-Wert, Isohumolon- und Alkoholkonzentration) in

jeweils unterschiedlichen Ausprägungen ergänzt und mit den genannten Hefen beimpft

(Tabelle 14).

Nach achttägiger anaerober Inkubation bei einer Temperatur von 28 °C erfolgte die

Bestimmung der verbliebenen, nicht verstoffwechselten Isomaltulose.

Die dargestellten Ergebnisse verdeutlichen, dass die Hefe S. carlsbergensis MJJ11

unabhängig von den gewählten Milieubedingungen nicht in der Lage ist, Isomaltulose zu

verwerten.

Demgegenüber bestätigt die Versuchsreihe die bereits in Kapitel 4.1.2.1 festgestellte

Fähigkeit der obergärigen Hefe S. cerevisiae MJJ2, unter aeroben Bedingungen Isomaltulose

als Kohlenstoffquelle zu nutzen. Allerdings wird deutlich, dass die gewählten Hemmfaktoren

eine drastische Reduktion der Gäraktivität bewirken. Lediglich die geringe Absenkung des

pH-Wertes auf einen pH-Wert von 4 erlaubt noch eine geringfügige Isomaltuloseverwertung

durch S. cerevisiae MJJ2. Unter anaeroben Bedingungen verfügt dieser Stamm selbst ohne

den Zusatz der Hemmfaktoren nur noch über eine sehr eingeschränkte Möglichkeit zur

Isomaltuloseverwertung (Tabelle 14).


Tabelle 14: Verwertung der Isomaltulose durch ausgewählte Hefestämme unter Einwirkung von in Bier herrschenden Selektivfaktoren. Grau hinterlegt sind die Ansätze, in denen eine Verwertung der Isomaltulose beobachtet wurde. Isomaltulosekonzentration im Versuchsansatz = 42 g/l Abnahme der Isomaltulosekonzentration [g/l] bei den angegebenen

Hemmfaktoren Mikroorganismus Ohne 30

BE 60 BE

pH 4

pH 3,5

pH 3

5 % EtOH

9 % EtOH

5 % EtOH + 20 BE

Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 (anaerob)

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Saccharomyces cerevisiae MJJ2 (aerob)

28 0 0 5 0 0 0 0 0

Saccharomyces cerevisiae MJJ2 (anaerob)

4 0 0 0 0 0 0 0 0

Saccharomyces diastaticus DSM 1104 (anaerob)

0 0 0 0 0 0 0 0 0

Schizosaccharomyces pombe (anaerob)

42 42 42 42 42 42 42 42 42

Der Aufstellung ist zu entnehmen, dass S. diastaticus in dieser Versuchsreihe ein ähnliches

Verhalten zeigte wie S. carlsbergensis MJJ11. Die Zuckerkonzentration nahm im Laufe der

11-tägigen Inkubation selbst im Modellmedium ohne die im Bier vorliegenden Faktoren, die

eine mikrobiologische Vermehrung unterdrücken können, nicht ab. Zu einem analogen

Ergebnis führten die Versuche mit S. diastaticus, wenn die Gärtests unter aeroben

Bedingungen durchgeführt wurden (nicht dargestellt, Daten sind dem Anhang zu entnehmen).

Die fehlende Fähigkeit von S. diastaticus, Isomaltulose zu vergären, wurde anhand von drei

unterschiedlichen Stämmen mit einem festen Nährmedium (siehe 3.1.1.3), welches nur

Isomaltulose als Kohlenhydrat enthielt, ergänzend belegt (Anhang).

Analog den zuvor beschriebenen Versuchen wurde auch Schizosaccharomyces pombe im

flüssigen Modellmedium getestet. Diese Hefe zeigte eine gute Fähigkeit zur

Isomaltuloseverwertung im Nährmedium ohne Hemmfaktoren (Tabelle 14).

Es ist jedoch beachtlich, dass Schizosaccharomyces pombe auch unter dem Druck aller

gewählten Hemmfaktoren die Fähigkeit zu einer nahezu vollständigen Metabolisierung der

Isomaltulose nicht verliert.


0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Ausga

ngsw

ert

ohne

Sele

ktivfa

ktoren

30 B

itterei

nheit

en

60 B

itterei

nheit

enpH

4

pH 3,

5pH

3

Alkoho

l 5 %

Alkoho

l 9 %

Alkoho

l 5 %

+ 20 B

E

Zuck

erge

halt

[g/l]

Fruktose Glukose Isomaltulose

Abbildung 12: Zuckergehalte in der Modelllösung nach Inkubation mit Schizosaccharomyces pombe, 7 Tage, 28 °C, anaerob, Messung der vorhandenen Kohlenhydrate vor und nach Inkubation mittels HPLC

Nach sieben Tagen anaerober Inkubation bei 28 °C wurde mittels HPLC nicht nur die

verbliebene Isomaltulose-Konzentrationen im Medium ermittelt, sondern auch die

Konzentration von Glukose und Fruktose. Der graphischen Darstellung in Abbildung 12 kann

entnommen werden, dass beide Einfachzucker in allen Gärversuchen mit 10 bis 17 g/l recht

hohe Werte aufwiesen.

4.1.2.2 Verwertung von Isomaltulose durch Hefen in Biermischgetränken Die im Folgenden dargestellten Untersuchungen haben die Bestimmung der biologischen

Stabilität der Isomaltulose in Bier und Biermischgetränken zum Ziel. Hinsichtlich der

Komplexität unterscheidet sich diese Matrix deutlich vom bisher eingesetzten Modellmedium.

Als nahezu zuckerfreies Ausgangsbier wurde für die Dotierungsexperimente ein

kommerzielles Diätbier eingesetzt. Vor der Beimpfung des Diätbieres wurde mit Isomaltulose

eine Zuckerkonzentration von 22 g/l eingestellt. Die Inkubationszeit wurde im Vergleich zu

den Versuchen auf Basis des Modellmediums von sieben auf zehn Tage verlängert. Das mit

Isomaltulose versetzte Diätbier wurde mit folgenden Mikroorganismen beimpft:


• Laktobazillus brevis (DSM: 20054)

• Megasphaera cerevisiae (Wildstamm)

• Pedicoccus damnosus (DSM: 20331)

• Pectinatus frisingensis (DSM: 20465)

• Saccharomyces diastaticus (DSM 1104)



In der anschließenden Zuckeranalyse konnten in den Ansätzen mit S. diastaticus, S. cerevisiae

MJJ2 sowie den verschiedenen bierschädlichen Bakterien keine Verwertung der Isomaltulose

oder weitere Zucker (z.B. als Spaltprodukte der Isomaltulose) nachgewiesen werden.

Demgegenüber ist die Spalthefe Schizosaccharomyces pombe auch in der Biermatrix in der

Lage, unter den gewählten Bedingungen die Isomaltulose zumindest teilweise zu verwerten.

Wie schon im Modellmedium beobachtet (Abbildung 12), ging die Abnahme der

Isomaltulosekonzentration mit der Generierung der Einfachzucker Fruktose und Glukose

einher. Allerdings wurden von Schizosaccharomyces pombe im festgelegten Zeitraum nur

20 % der angebotenen Isomaltulose metabolisiert. Die vorangegangenen Versuche mit dem

um die biereigenen Hemmfaktoren ergänzten Modellmedium resultierten hingegen in einem

vollständigen Umsatz des Ausgangszuckers (Tabelle 14).

Megasphaera cerevisiae war in keinem der Versuchs-Ansätze in der Lage, das Getränk

innerhalb des Untersuchungszeitraumes zu trüben. Möglicherweise ist der durch das

Säuerungsmittel im Limonadenanteil abgesenkte pH-Wert auf Werte unter 3,8 für die

ausbleibende Vermehrung dieses Bakteriums verantwortlich.

In den nachfolgenden Versuchen wurden mehrere Biermischgetränke auf der Basis

verschiedener Ausgangsbiere (siehe Kapitel 3.1.2) hergestellt. Dabei wurden im verwendeten

Limonadenanteil die Süßmittel (Saccharose, Isomaltulose und eine Süßstoffmischung)

variiert. Die hergestellten Biermischgetränke wurden anschließend mit verschiedenen

Mikroorganismen inkubiert. Im Verlauf der Lagerung wurde die Trübungszunahme als Maß

für den mikrobiologischen Verderb bestimmt. Im vorliegenden Experiment stellt das Getränk

„Diätbier als Basis, mit Süßstoff-gesüßter Limonade“ gleichsam eine Art „Nullprobe“ dar, da

in diesem Getränk keine verwertbaren Kohlenhydrate vorhanden sind.


Die Ausgangstrübung der nicht beimpften Biermischgetränke war vernachlässigbar (siehe

3.1.2.2). Die zu Beginn der Messreihe aufgenommenen Trübungswerte entstanden durch die

zugegebene Menge an Mikroorganismen.

Nach Beimpfung mit Saccharomyces diastaticus und anschließender anaerober Inkubation bei

28 °C zeigten die mit den verschiedenen Süßungsmitteln versetzten Biermischgetränke auf

Pilsener Basis eine deutlich unterschiedliche Trübungsentwicklung (Tabelle 15).

Tabelle 15: Vermehrung von Hefen in mit unterschiedlichen Süßstoffen angesetzten Biermischgetränken. Die Inkubation erfolgte anaerob für 14 Tage bei 28°C. „+++“ bedeutet sehr gute Vermehrung, „++“ gute Vermehrung, „+“ geringe Vermehrung, „-“ bedeutet keine Vermehrung. Grau hervorgehoben ist jeweils die Süßungsart mit der besten Vermehrung. Vermehrung bei angegebenen Süßstoffen Mikroorganismus Getränk

basierend auf Isomaltulose Saccharose Süßstoff-

mischung Saccharomyces diastaticus

Pilsener + +++ ++

Saccharomyces diastaticus

Diätbier - +++ -


Alkoholfreiem Bier

++ +++ +++


Bockbier +++ +++ +++

Saccharomyces cerevisiae MJJ2

Pilsener + +++ -


Diätbier ++ +++ -


Alkoholfreiem Bier

++ +++ +


Bockbier +++ +++ +++

Schizosaccharomyces pombe

Pilsener - - -


Diätbier - - -


Alkoholfreiem Bier

- + -


Bockbier ++ +++ +++


Im Mischgetränk, dessen Limonadenanteil mit Saccharose gesüßt wurde, stieg die Trübung

bereits am zweiten Tag nach Kulturbeginn auf das messbare Maximum von 20 EBC-

Einheiten an. Die Trübung im Ansatz mit Süßstoffsüßung erreichte am zehnten Tag das

Maximum, während im mit Isomaltulose gesüßten Ansatz im betrachteten Zeitraum von

vierzehn Tagen der Trübungswert nur knapp 5 EBC-Einheiten überschritt.

Ein anderes Bild zeigte sich, wenn Diätbier als Ausgangsbier für die Herstellung der

Biermischgetränke eingesetzt wurde. Während Pilsener Bier in der Regel noch messbare

Anteile an verwertbaren Kohlenhydraten in Form von Dextrinen enthält, ist der Gehalt in

Diätbieren aufgrund der Vorgaben der Diätverordnung auf 0,15 g/100 ml begrenzt. In diesem

Experiment führte nur die Beimischung von Saccharose zu einer deutlichen

Trübungszunahme, während die Hefevermehrung sowohl nach Zugabe der Süßstoffmischung

als auch von Isomaltulose völlig ausblieb.

S. diastaticus fehlt offensichtlich die enzymatische Ausstattung zur Nutzung dieser

Süßungsmittel als Lebensgrundlage. Die Trübungszunahme im Ansatz mit Pilsener als

Ausgangsbier beruhte demnach auf der Metabolisierung der in dieser Matrix verfügbaren

Restdextrine.

Die schnellste Trübungszunahme mit Erreichen eines Wertes von nahezu 20 EBC-Einheiten

bereits sechs Tage nach Inokulation war im mit der Süßstoffmischung gesüßten

Biermischgetränk zu beobachten. Dies überrascht insofern, als dass sich Schizosaccharomyces

pombe wohl unabhängig vom Süßungsmittel ausschließlich auf der Grundlage der

Kohlenhydrate vermehrt, die im Ausgangsbier vorhanden sind. Der Einsatz von Isomaltulose

bewirkt im Vergleich mit den anderen Süßungsmitteln einen leicht verzögerten Verderb des

Getränkes. In allen Fällen wurde im betrachteten Zeitraum der Maximalwert der Trübung

innerhalb weniger Tage erreicht.

4.1.3 Bombagenbildung in den Biermischgetränkflaschen nach Kontamination mit den Testmikroorganismen

Die Bildung von Bombagen ist neben dem Auftreten von Trübungen ein weiterer wichtiger

Indikator für den mikrobiellen Verderb von Getränken. Daher wurden die in den

vorangegangenen Abschnitten beschriebenen Versuchsreihen um die Erfassung der

Formveränderung der eingesetzten Kulturgefäße ergänzt.


Es handelt sich hierbei um verschlossene 0,5 Liter PET-Flaschen, die sich bei

Gasentwicklung im Innenraum ausdehnen können. Als Messgröße für die Deformation der

Flaschen diente die Ausdehnung in Längsrichtung (Veränderung der Höhe), die Verschiebung

des Schulteransatzes und die Ausdehnung in Querrichtung (Veränderung des Durchmessers).

Exemplarisch wird hier die Veränderung des Durchmessers bei einer Kontamination mit S.

diastaticus dargestellt (Abbildung 13).

Die PET-Flaschen, die mit den saccharosegesüßten Biermischgetränken gefüllt sind,

verändern deutlich ihre Form. Bei der Verwendung von Isomaltulose bzw. der

Süßstoffmischung treten dagegen lediglich sehr leichte Veränderungen auf. Nur deutliche

Veränderungen des Durchmessers von mehr als 5 % gegenüber dem Originalmaß werden als

Bombage gewertet.

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Pilsener Diät Alkfr. Pilsener Doppelbock

Dur

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rung

[%]

Abbildung 13: Veränderung des Durchmessers in Prozent gegenüber der mit den Biermischgetränken befüllten Flaschen ohne Inkubation und nach Inkubation mit Saccharomyces diastaticus (14 Tage, 28 °C, anaerob)

Bei dem identischen Test der Biermischgetränke mit bakteriellen Kontaminanten konnte

keine vergleichbare Größenveränderung der eingesetzten PET-Flaschen beobachtet werden.


4.2 Bierherstellung unter Verwendung von Isomaltulose

Das folgende Kapitel befasst sich mit der Herstellung verschiedener isomaltulosehaltiger

Getränke sowie deren Bewertung unter sensorischen und ausgewählten chemisch-technischen

Gesichtspunkten.

Die im Folgenden beschriebenen Studien sollen Aufschluss darüber geben, ob der Zusatz von

Isomaltulose den Fermentationsprozess bei der Bierherstellung beeinflusst. Vor dem

Hintergrund der angestrebten Nutzung der Isomaltulose im Brauprozess müssen mögliche

Veränderungen sowohl des Gärverlaufs als auch der Zusammensetzung des fertigen

Produktes erfasst werden.

4.2.1 Vergärung von isomaltulosehaltigen Modellwürzen

Um die Auswirkungen einer möglichen Verstoffwechselung von Isomaltulose durch

Brauereihefen untersuchen zu können, wurde ein flüssiges Modellmedium mit einem

Extraktgehalt von 12 % entwickelt. Als Zuckeranteil in diesem Medium wurde zunächst

ausschließlich Maltose verwendet. In weiteren hierauf aufbauenden Medien wurde die

Maltose in Schritten von 25 %, 50 %, 75 % und 100 % durch Isomaltulose ersetzt.


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ohne Isomaltulose 25 % Isomaltulose 50 % Isomaltulose75 % Isomaltulose 100 % Isomaltulose

Abbildung 14: Extraktabnahmekurven (scheinbarer Extrakt) bei der Vergärung der Modellwürzen durch Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 (20 °C, drucklose, nicht gerührte Gärung), (Messwerte in Doppelbestimmung)

Die Vergärung der Modellwürzen durch die untergärige Brauereihefe S. carlsbergensis MJJ11

erfolgte bei 20 °C in offenen, nicht gerührten Ansätzen. Auf der Grundlage der

Extraktabnahme über einen Zeitraum von bis zu 25 Tagen wurde der Gärverlauf in den

verschiedenen Medien täglich erfasst und dokumentiert (Abbildung 14).

Innerhalb der ersten Tage nach Anstellen war die Extraktabnahme in allen Modellwürzen, die

Maltose enthielten, nahezu identisch. Interessanterweise erreichten aber die Versuchsansätze

mit 50 % und 75 % Isomaltulose im Zuckeranteil die Endvergärung bereits nach etwa 7 bzw.

9 Tagen, das heißt, nach dieser Zeit veränderten sich die Extraktwerte nicht mehr.

Demgegenüber war in den Versuchsansätzen, die frei von Isomaltulose waren oder deren

Zuckeranteil nur zu 25 % aus Isomaltulose bestand, ein vollständiges Vergären des Zuckers

erst nach mehr als drei Wochen erkennbar.

Der über den Beobachtungszeitraum nahezu unveränderte Extraktgehalt der reinen

Isomaltulosewürze konnte nicht überraschen, da nach den bereits durchgeführten Versuchen

bekannt war, dass dem gewählten Hefestamm die Fähigkeit zur Metabolisierung von

Isomaltulose fehlt.

Der Extraktanteil, der vergoren wurde, entsprach dabei in guter Näherung dem jeweiligen

Maltoseanteil der eingesetzten Würzen.


Dies traf auch für den Ansatz zu, dessen Zuckeranteil zu 25 % von Isomaltulose dargestellt

wurde; allerdings benötigte die Hefe hier etwas länger, um sämtliches angebotenes Substrat

zu verwerten. Der zeitliche Gärverlauf der Würze mit 75 % Maltose im Zuckeranteil

entsprach damit weitgehend dem der isomaltulosefreien Versuchswürze.

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Abbildung 15: Extraktabnahmekurven (scheinbarer Extrakt) bei der Vergärung der Modellwürzen durch Saccharomyces cerevisiae MJJ2 (20 °C, drucklose, nicht gerührte Gärung), (Messwerte in Doppelbestimmung) Die in Abbildung 15 dargestellten Gärversuche auf der Basis der Modellwürzen bestätigten

die in Vorversuchen gefundene Eigenschaft des Stammes S. cerevisiae MJJ2, Isomaltulose

verwerten zu können, nicht: Ein deutlicher Hinweis auf fehlende Isomaltulose-Verwertung ist

die Tatsache, dass die Extraktwerte nach Vergärung des Maltoseanteils konstant bleiben.

Die Rezeptur des Modellmediums scheidet als Ursache für diese überraschende Beobachtung

jedoch aus. Im gleichen Medium ist die Vergärung der Isomaltulose durch

Schizosaccharomyces pombe nämlich möglich.


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Abbildung 16: Extraktabnahmekurven (scheinbarer Extrakt) bei der Vergärung der Modellwürzen durch Schizosaccharomyces pombe (20 °C, drucklose, nicht gerührte Gärung), (Messwerte in Doppelbestimmung)

Im Gegensatz zu den zuvor untersuchten Gärungen mit Saccharomyces-Hefen nahmen in

diesem Fall alle Extraktverlaufskurven kontinuierlich ab (Abbildung 16). Dies gilt auch für

die Würze, deren Zuckeranteil zu 100 % aus Isomaltulose bestand. In der graphischen

Darstellung wird sehr deutlich, dass zunehmende Isomaltuloseanteile in der Würze eine

Verzögerung der Gärung zur Folge haben. Offensichtlich verfügt Schizosaccharomyces

pombe zwar über die genetischen Voraussetzungen, Isomaltulose zu metabolisieren, die

zugrundeliegende Enzymkinetik unterscheidet sich jedoch deutlich vom zügigen Umsatz der

Maltose.

Die fermentierten Proben wurden nach Erreichen der Endvergärung hinsichtlich

verschiedener Aromakomponenten analysiert. Veränderungen des Aromaprofils, die eindeutig

auf die Verwendung der Isomaltulose zurückzuführen waren, konnten nicht festgestellt

werden.


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100 % Isomaltulose Abbildung 17: Extraktabnahmekurve (scheinbarer Extrakt) bei der Vergärung der 100 % Isomaltulose-Modellwürze durch Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 (20 °C, drucklose, nicht gerührte Gärung), (Messwerte in Doppelbestimmung) Die in Abbildung 11 dargestellten Gärverläufe hatten bereits gezeigt, dass der Stamm S.

carlsbergensis MJJ11 über einen Zeitraum von 17 Tagen den angebotenen Extrakt in Form

der Isomaltulose nicht verwerten kann. Wird die Extraktkonzentration im Ansatz jedoch über

diesen Zeitraum hinaus ermittelt, so ergibt sich ein anderes Bild (Abbildung 17). Zu Beginn

des erweiterten Erfassungszeitraumes begann eine allmähliche Extraktabnahme, die erst 38

Tage nach Start des Gärungsexperimentes keine Fortsetzung mehr fand.

Aber auch zu diesem Zeitpunkt war die im Ansatz vorhandene Isomaltulose noch nicht

vollständig verwertet. Das leichte Wiederansteigen des Extraktwertes zum Ende des

Gärverlaufes ist gegebenenfalls in einer verstärkt einsetzenden Zellautolyse der Hefe

begründet. (Anmerkung: Wie in Kapitel 3 beschrieben, wurde durch mikroskopische

Kontrolle sichergestellt, dass keine Kontaminationen mit Fremdorganismen vorlagen, die für

die beschriebenen Phänomene hätten verantwortlich sein können).

Der beschriebene Gärverlauf könnte ein Hinweis darauf sein, dass sich S. carlsbergensis

MJJ11 an die angebotene Isomaltulose adaptiert hat. Aus dieser Interpretationsmöglichkeit

heraus wurden weitere Versuchsreihen unternommen. Nach Abschluss der dargestellten

Gärversuche wurden die Hefen geerntet und frisches Medium gleicher Zusammensetzung

hiermit erneut angestellt (diese Praxis wird im Brauereiwesen „Wiederanstellen“ genannt).

Auf die Würzen mit 25 % und 75 % Isomaltulose am Zuckeranteil wurde im Rahmen dieser

Experimente verzichtet.


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ohne Isomaltulose 50 % Isomaltulose 100 % Isomaltulose Abbildung 18: Extraktabnahmekurven (scheinbarer Extrakt) bei der Vergärung der Modellwürzen durch Saccharomyces carlsbergensis MJJ11, wiederangestellt (20 °C, drucklose, nicht gerührte Gärung), (Messwerte in Doppelbestimmung)

Die Gärverläufe über einen Erfassungszeitraum von 41 Tagen nach Wiederanstellen sind in

Abbildung 18 dargestellt. Gegenüber den mit Reinzuchthefe des Stammes S. carlsbergensis

MJ11 beimpften Modellwürzen können nur im Falle des gemischten Zuckerangebotes leichte

Veränderungen in Bezug auf die Isomaltuloseverwertung beobachtet werden.

Zwar lief auch in diesem Fall die Vergärung im Vergleich zur reinen Maltosewürze mit einer

zeitlichen Verzögerung ab, aber nach Beendigung der Gärung lag ein deutlich geringerer

Restextraktgehalt vor als im Ansatz mit der Reinzuchthefe. S. carlsbergensis MJJ11 konnte

die Isomaltulose somit wiederum nicht vollständig verwerten. Bei Erreichen der

Endvergärung wurden noch knapp vier Gewichtsprozent Gesamtextrakt in der Lösung

gemessen. Die Isomaltulose wurde in diesem Versuchsansatz mit gemischtem Extrakt ebenso

nur teilweise verstoffwechselt wie im Ansatz mit der reinen Isomaltulosewürze.

Eine deutliche Extraktabnahme trat nach etwa 17 – 18 Tagen ein, ähnlich wie im

Versuchsansatz mit der nicht adaptierten Hefe. Allerdings wurde auch hier ein niedrigerer

Extraktwert bei Endvergärung erreicht. Wiederum war die Hefe nicht schneller bei der

Extraktverwertung, sie war aber in der Lage, etwas höhere Anteile der angebotenen

Isomaltulose zu metabolisieren.


Eine Verschlechterung der Extraktverwertung ist hingegen bei der reinen Maltoselösung zu

erkennen. Eine insgesamt langsame, schleppende und nicht der typischen

Hefevermehrungskinetik entsprechende Extraktabnahmekurve war zu verzeichnen, die auf

einem deutlich höheren Extraktniveau zum Erliegen kam als in den Reinzuchtansätzen.

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ohne Isomaltulose 50 % Isomaltulose 100 % Isomaltulose Abbildung 19: Extraktabnahmekurven (scheinbarer Extrakt) bei der Vergärung der Modellwürzen durch Saccharomyces cerevisiae MJJ2, wiederangestellt (20 °C, drucklose, nicht gerührte Gärung), (Messwerte in Doppelbestimmung)

Ein völlig anderes Gärverhalten zeigt die Hefe S. cerevisiae MJJ2 nach dem Wiederanstellen.

Die Modellwürze, deren Zuckeranteil je zur Hälfte aus Isomaltulose und Maltose bestand,

wurde nahezu vollständig vergoren. Auch wenn die Endvergärung erst mit einer zeitlichen

Verzögerung von acht Tagen erreicht wurde, so lag der gemessene Extrakt dennoch nicht

höher als der der reinen Maltosewürze. Auch in der wiederangestellten Würze, in welcher der

Hefe lediglich Isomaltulose angeboten wurde, konnte zwischen den Gärtagen 8 und 25 eine

kontinuierliche Extraktabnahme festgestellt werden. Die in Würze angezüchtete

Reinzuchthefe dieses Stammes war dagegen über einen Zeitraum von 16 Tagen nicht zu einer

Isomaltulosemetabolisierung fähig (sieheAbbildung 15).

Abbildung 20 zeigt die Extraktverläufe nach Wiederanstellen der drei verschiedenen

Modellwürzen mit Schizosaccharomyces pombe.


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Gärtage

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ohne Isomaltulose 50 % Isomaltulose 100 % Isomaltulose Abbildung 20: Extraktabnahmekurven (scheinbarer Extrakt) bei der Vergärung der Modellwürzen durch Schizosaccharomyces pombe, wiederangestellt (20 °C, drucklose, nicht gerührte Gärung), (Messwerte in Doppelbestimmung)

Schizosaccharomyces pombe zeigte keine signifikanten Veränderungen im Gärverhalten nach

dem Wiederanstellen. Es wurde lediglich ein im Vergleich zum Ansatz mit der Reinzuchthefe

früherer Beginn der Extraktabnahme festgestellt. Isomaltulose kann von Schizosaccharomyces

pombe innerhalb von 31 Tagen nach Wiederanstellen nicht vollständig vergoren werden. Der

verbliebene Restextrakt lag mit etwa 1,8 % fast doppelt so hoch wie der einer durch

Schizosaccharomyces pombe endvergorenen Maltosewürze.

Auch aus den wiederangestellten Würzen wurden nach Abschluss der Gärversuche die oben

bereits dargestellten Schlüsselparameter und Gärungsnebenprodukte bestimmt. Für die

betrachteten Hefen gilt, wie bereits zuvor beschrieben, dass sich keine eindeutigen

zuckerabhängigen Charakteristika hinsichtlich des Spektrums der Gärungsnebenprodukte

identifizieren lassen (Daten siehe Anhang).

4.2.2 Vergärung von Malzwürzen mit Isomaltulose

Um die Auswirkungen des Zusatzes zu Würze und Bier zu untersuchen, wurde eine

herkömmliche Bierwürze (Pilsener Typ, Anstellwürze) mit Isomaltulose versetzt.


Hierzu wurde ein Teil der Würze so mit Isomaltuloselösung versetzt, dass 25 % des

ursprünglichen Extraktgehaltes aus Isomaltulose bestanden.

Sowohl die Ausgangswürze als auch die mit Isomaltulose teilsubstituierte Würze wurden vor

der Vergärung durch verschiedene Hefen einer umfassenden Analyse unterzogen (Tabelle

16). Tabelle 16: Würzeanalyse vor und nach Versetzen mit Isomaltulose

Würze original Würze 25 % Isomaltulose Extraktgehalt [Gew%] 11,16 11,33 Extrakt, scheinbar, endvergoren [Gew%] 1,93 4,2 Endvergärungsgrad, scheinbar [GewVol-%] 83,3 62,6 pH 5,36 5,2 Farbentiefe [EBC] 8,6 6,4 Bittereinheiten [BE] 48,1 31,6 Gesamtstickstoff [ppm] 969 655 Freier Aminostickstoff [ppm] 175 124 Zink [ppm] 0,17 0,15 DMS [ppb] 30 20 DMS-Vorstufe [ppb] 116 86

Die analysierten Parameter zeigen im Vergleich der beiden Würzen zum Teil deutlich von-

einander abweichende Werte. Die klaren Unterschiede hinsichtlich des Extraktgehaltes und

der erreichten Endvergärung sind durch eine fehlende oder schwache Umsetzung der

Isomaltulose durch die verwendete Laborhefe zu erklären. Dagegen begründen sich die

gegenüber der Ausgangswürze herabgesetzten Werte für Stickstoff, DMS, Bittereinheiten und

die übrigen Parameter durch die Verdünnung mit Wasser vor der Isomaltulosezugabe.

Die Ausprägung der Fähigkeit zur Isomaltulosevergärung diente als Entscheidungskriterium

für die Auswahl der in den folgenden Experimenten eingesetzten Hefestämme. In den

Vorversuchen hatten sich Saccharomyces cerevisiae MJJ2 und Schizosaccharomyces pombe

als gute Isomaltuloseverwerter erwiesen. Demgegenüber konnte bei Saccharomyces

carlsbergensis MJJ11 und Saccharomyces cerevisiae MJJ25 diese Fähigkeit nicht festgestellt

werden.

In Abbildung 21 ist exemplarisch der Gärverlauf mit Saccharomyces carlsbergensis MJJ11

dargestellt. Die Versuchsgärungen mit anderen Hefen und in weiteren Ansätzen zeigten

jeweils vergleichbare Verläufe in Bezug auf die Differenz im Vergärungsgrad.


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ohne Isomaltulose 25 % Isomaltulose Abbildung 21: Extraktabnahme der Würzen mit und ohne Isomaltulose bei Vergärung mit Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 (scheinbarer Extrakt) (12 °C, drucklose, ungerührte Gärung), (Messwerte in Doppelbestimmung)

4.2.3 Herstellung von isomaltulosehaltigem, alkoholreduziertem Bier

Im folgenden Abschnitt wird der Einfluss der Isomaltulose auf ein alkoholreduziertes Bier

beschrieben. Dieses Bier wurde auf der Basis einer Würze mit einem Stammwürzegehalt von

rd. 7 % hergestellt (Anhang, Tabelle 52). Nach der Vergärung, Reifung und Filtration wurde

das daraus hergestellte Bier analysiert (Tabelle 17).

Tabelle 17: Analysenwerte des alkoholreduzierten Bieres hergestellt aus 7 %iger Würze, versetzt mit 20 g/l Isomaltulose Stammwürzegehalt (berechnet) [Gew%] 8,44 Restextraktgehalt, wirklich [Gew%] 3,81 Alkoholgehalt [Vol%] 2,99 Bittereinheiten [BE] 26,5 Farbe [EBC] 5,8 Schaumhaltbarkeit (NIBEM) [s] 255 Freier Aminostickstoff [ppm] 20 pH-Wert 4,2

Mit knapp 4 Gewichtsprozenten realem Restextrakt lag in diesem Bier ein Wert vor, der in

etwa dem von normalen Vollbieren entspricht und eine gute Vollmundigkeit erwarten lässt.

Anhand der bestimmten Werte für die Bittereinheiten, die Schaumhaltbarkeit und die Farbe

kann eine Einordnung dieses Bieres in die Kategorie heller Biere/Pilsener erfolgen.


Während des Gärprozesses konnten im Vergleich zum mitgeführten Nullbier geringe

Unterschiede bei der Absenkung des pH-Wertes beobachtet werden. Die anfänglich

vorliegende Differenz im Extraktgehalt blieb über den gesamten Gärverlauf weitgehend

konstant (Abbildung 22).

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Extrakt Nullbier Extrakt mit Isomaltulose pH Nullbier pH mit Isomaltulose

pH-W

ert

Abbildung 22: Gärverlauf alkoholreduziertes Bier (scheinbarer Extrakt und pH-Wert), Nullbier = Bier ohne Isomaltulosezusatz (drucklose ungerührte Gärung, 12 °C), (Messwerte in Doppelbestimmung)

Zusätzlich wurde die Zuckerzusammensetzung des fertigen unter Isomaltulosezugabe

hergestellten Bieres mittels HPLC bestimmt.

Während das untersuchte Bier nur noch Spuren vergärbarer Zucker enthielt, konnte die

zugesetzte Isomaltulose im Vergleich zur eingesetzten Würze in einer um ca. 10 %

reduzierten Konzentration wiedergefunden werden (Abbildung 23). Die in einer

Konzentration von fast 5 g/l ebenfalls im Bier verbliebenen ‚Rest’-Zucker bestehen aus

verschiedenen, von der eingesetzten Hefe nicht vergärbaren Dextrinen.


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er [g

/l]

Abbildung 23: Zuckerspektrum des alkoholreduzierten Bieres (HPLC, Genauigkeit 0,1 mg/l) hergestellt aus 7 %iger Würze, versetzt mit 20 g/l Isomaltulose; die Gärung erfolgte mit der Hefe Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 (Messwerte in Doppelbestimmung) Abschließend wurden die beiden alkoholreduzierten Biere vergleichend verkostet, wobei das

Bier mit dem Zusatz von Isomaltulose in Vollmundigkeit und Gesamteindruck besser

bewertet wurde als das Vergleichsbier.

Die Zugabe der von den herkömmlichen Brauhefen nicht vergärbaren Isomaltulose bereits im

Sudhaus eröffnet dem Brauer demnach die Möglichkeit, alkoholreduzierte Biere mit für

diesen Biertyp ungewöhnlich ausgeprägter Vollmundigkeit herzustellen.

4.2.4 Herstellung von isomaltulosehaltigem Diätbier

Die Versuchsreihe wurde mit der Herstellung eines isomaltulosehaltigen Diätbieres

fortgesetzt. Sollte sich das im vorangegangenen Abschnitt hergestellte Getränk durch einen

niedrigen Alkoholgehalt auszeichnen, so liegt im für Diabetiker geeigneten Bier das Ziel auf

einem möglichst geringen Kohlenhydratanteil. Die eingesetzte Ausgangswürze entspricht mit

einem Stammwürzegehalt von 7 % der für die Herstellung des alkoholreduzierten Bieres. Das

Maischprogramm wurde allerdings so gewählt, dass die amylolytischen Enzyme die Stärke

möglichst vollständig zu vergärbaren Zuckern abbauen, die in der anschließenden Gärung von

der Hefe metabolisiert werden können.


In der Ausschlagwürze mit Isomaltulosezugabe war der Zucker in einer Konzentration von 2

g/100 ml fünf Minuten vor dem Kochende dem Ansatz beigemischt worden. Die Isomaltulose

bewirkte, wie schon in der Würze zur Herstellung des alkoholreduzierten Bieres beobachtet,

eine leichte Absenkung des pH-Wertes sowie eine etwas dunklere Farbe (Anhang, Tabelle

52). Im fertigen isomaltulosehaltigen Diätbier sind die erwartet niedrigen Analysenwerte für

den wirklichen Restextrakt und den Alkoholgehalt hervorzuheben (Tabelle 18).

Tabelle 18: Analysenwerte Diätbier hergestellt aus 7 %iger Würze, versetzt mit 20 g/l Isomaltulose Stammwürzegehalt (berechnet) [Gew%] 8,25 Restextraktgehalt, wirklich [Gew%] 2,8 Alkoholgehalt [Vol%] 3,41 Bittereinheiten [BE] 22,9 Farbtiefe [EBC] 6,4 Schaumhaltbarkeit (NIBEM) [s] 227 Freier Aminostickstoff [ppm] 28 pH-Wert 3,8

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Extrakt Nullbier Extrakt Palatinosebier pH Nullbier pH Palatinosebier

pH-W

ert

Abbildung 24: Gärverlauf diabetikergeeignetes Bier (scheinbarer Extrakt und pH-Wert), Nullbier = Bier ohne Isomaltulosezusatz (drucklose Gärung, 12 °C, Messwerte in Doppelbestimmung) ; die Gärung erfolgte mit der Hefe Saccharomyces carlsbergensis MJJ11

Abbildung 24 zeigt den Gärverlauf des Diätbieres mit und ohne Isomaltulosezusatz. In

weitgehender Übereinstimmung mit dem Gärverlauf des alkoholreduzierten Bieres

(Abbildung 22) verliefen die Extraktkurven beider Ansätze nahezu parallel.


Am fünften Gärtag erreichte der scheinbare Extraktgehalt des Versuchs ohne Isomaltulose

den Nullwert. Da die zugesetzte Isomaltulose nicht vergoren werden konnte, endete die

Extraktabnahme in der isomaltulosehaltigen Würze bei einem Wert für den scheinbaren

Extrakt knapp unter 2 %. Die Veränderung des pH-Wertes blieb in der isomaltulosehaltigen

Würze wiederum unauffällig, auch wenn der pH-Wert des Gäransatzes mit Isomaltulose im

Gesamtverlauf etwas unter dem Vergleichswert lag.

Auch vom fertigen Diätbier wurde die Zuckerzusammensetzung mittels HPLC bestimmt.

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Fruktos

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Isomalt

ulose

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Maltotr

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Rest

Gesam

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Gesam

t ohn

e Iso

maltulo

se

Zuck

er [g

/l]

Abbildung 25: Zuckerspektrum des Diätbieres (HPLC, Genauigkeit 0,1 mg/l) hergestellt aus 7 %iger Würze, versetzt mit 20 g/l Isomaltulose; die Gärung erfolgte mit der Hefe Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 (Mittelwerte aus Doppelbestimmung)

Wie aus Abbildung 25 ersichtlich, war die Isomaltulose im fertigen Produkt in einer um 3 g/l

geringeren Konzentration vorhanden als in der dotierten Würze. Vergärbare Kohlenhydrate

konnten nicht nachgewiesen werden, und auch die Restkohlenhydrate, ohne Isomaltulose,

wurden nur in geringen Mengen von etwa 3 g/l gefunden. Alle Kohlenhydrate außer der

Isomaltulose blieben in ihrer Summe deutlich unter den Konzentrationen, die nach der

Diätbierverordnung gestattet sind.

In der sensorischen Bewertung wurde dem Diätbier mit Isomaltulose im Gegensatz zum

Vergleichsbier eine höhere Vollmundigkeit zugesprochen.


Diese entsprach dem Idealwert 3 und wirkte sich positiv auf die Gesamtqualität aus.

Bezüglich der weiteren Parameter hatte die Isomaltulose einen nur geringen Einfluss auf die

Beurteilung. Geringfügig höhere Bewertungen erhielt das isomaltulosehaltige Diätbier in den

Kategorien „malzig“, „würzeartig“ und süß.

4.2.5 Herstellung von isomaltulosehaltigem Malztrunk

Zur Herstellung eines isomaltulosehaltigen Malztrunkes wurde von einer Würze mit einem

Stammwürzegehalt von etwa 5,5 °Plato ausgegangen. Dieser Wert wurde durch die Zugabe

von ca. 7 g Isomaltulose pro 100 ml auf rd. 12 °P erhöht, die Würze schließlich mit

Zuckerkulör eingefärbt und anschließend mit der Hefe Saccharomyces carlsbergensis MJJ11

vergoren. In Tabelle 19 sind die Ergebnisse der Bieranalyse dargestellt.

Tabelle 19: Bieranalyse des Malztrunks unter Einsatz einer 5,5 %igen Stammwürze, versetzt mit 70 g/l Isomaltulose; die Gärung erfolgte mit der Hefe Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 Stammwürzegehalt (berechnet) [Gew%] 12,13 wirklicher Extraktgehalt [Gew%] 11,78 Alkoholgehalt [Vol%] 0,2 Bittereinheiten [BE] 8 Farbe [EBC] 180 Schaumhaltbarkeit 193 Freier Aminostickstoff [ppm] 96

Der wirkliche Extraktgehalt des hergestellten Malztrunkes lag mit 11,78 % nur wenig unter

dem Extrakt der Ausschlagwürze. Auf Grund des geringen Alkoholgehaltes von 0,2 %

Volumenprozent ist die Klassifizierung des Malztrunkes in die Gruppe alkoholfreier Getränke

erlaubt.

Eine Darstellung der Zuckeranalyse lässt erkennen, dass die Zuckerfraktion des fertigen

Malztrunkes zu über zwei Dritteln aus Isomaltulose besteht (Abbildung 26).


Isomaltulose67%

Maltose27%

Maltotriose2%

Fruktose2%

Glukose2%

Saccharose0%

Abbildung 26: Zusammensetzung des Zuckeranteils des fertigen Malztrunkes (HPLC, Genauigkeit 0,1 mg/l); hergestellt unter Einsatz einer 5,5 %igen Stammwürze, versetzt mit 70 g/l Isomaltulose; die Gärung erfolgte mit der Hefe Saccharomyces carlsbergensis MJJ11

4.3 Analytische und sensorische Bewertung der entwickelten Gärgetränke

4.3.1 Einfluss der Isomaltulose auf die Bildung von Gärungsnebenprodukten

Nach Abschluss der Vergärung durch unterschiedliche Hefen (siehe Kapitel 4.2.2) wurde aus

allen Ansätzen (Ausgangswürzen sind dargestellt in Tabelle 16) ein repräsentatives Spektrum

an Gärungsnebenprodukten bestimmt (Tabelle 20).

Tabelle 20: Gärungsnebenprodukte nach Vergärung der Würzen mit und ohne Isomaltulose

Gärungs-nebenprodukt

[ppm]

Saccharomyces carlsbergensis

MJJ11

Saccharomyces cerevisiae....

MJJ25

Schizo-saccharomyces

pombe

Saccharomyces cerevisiae

MJJ2 O.I. M.I. O.I. M.I. O.I. M.I. O.I. M.I.

Acetaldehyd 7,9 5,4 9,8 3,9 4,3 6,6 8,8 8,4 Ethylacetat 15 11 25 15 15 13 32 24 n-Propanol 15 13 8,7 9,6 14 11 12 8,8 i-Butanol-1 18 17 7,3 11 8,6 6,1 18 18

i-Amylacetat-1 0,79 0,41 1,3 0,57 0,72 0,38 3,2 2,2 2m-Butanol-1 16 13 7,2 8,3 9,8 7,5 13 11 3m-Butanol-1 51 45 26 29 41 34 52 40 Phenylethanol 23 24 5,5 8,4 15 12 8,9 8

Phenylethylacetat 0,61 < 0,3 0,37 0,38 < 0,3 < 0,3 0,44 < 0,3 Summe HAA 100 88 49,2 57,9 73,4 58,6 95 77,8

Erläuterung: O.I. = Ohne Isomaltulosezugabe, M.I. = Mit Isomaltulosezugabe


Tendenziell bildeten die Hefen in den Versuchsansätzen ohne Isomaltulose in der Summe

etwas mehr höhere aliphatische Alkohole (HAA). Das verwundert nicht, da in den

isomaltulosehaltigen Ansätzen eine höhere Konzentration nicht bzw. schwer vergärbarer

Zucker vorliegt. Die somit reduzierte Gäraktivität sollte von einer ebenfalls herabgesetzten

Synthese von Gärungsnebenprodukten begleitet sein. Den ermittelten Daten kann jedoch nicht

entnommen werden, dass durch die Isomaltulosezugabe das Spektrum an gebildeten

Gärungsnebenprodukten charakteristisch verändert wird.

Im Rahmen der Messung der Gärungsnebenprodukte wurden auch die gebildeten vicinalen

Diketone erfasst. Abbildung 27 zeigt deutlich, dass in den verdünnten und mit Isomaltulose

versetzten Würzen geringere Mengen an Diacetyl gebildet wurden als in den

Ursprungswürzen. Wegen der Bedeutung der vicinalen Diketone für den Brauprozess sind

hier nur Brauereihefen betrachtet worden.

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0 %Isomaltulose

25 %Isomaltulose

0 %Isomaltulose

25 %Isomaltulose

0 %Isomaltulose

25 %Isomaltulose

Saccharomyces carlsbergensisMJJ 11


Saccharomyces cerevisiae MJJ 2

[ppm

]

Gesamtdiacetyl [ppm] Gesamt-Pentandion [ppm] Abbildung 27: Gebildete Mengen an vicinalen Diketonen in den Würzen mit und ohne Isomaltulose nach Vergärung durch die drei betrachteten Saccharomyces-Hefen (Mittelwerte aus Doppelbestimmung)

Diese Ergebnisse legen einen Zusammenhang zwischen Isomaltulosezusatz in die Würze und

den gebildeten vicinalen Diketonen nahe. Im folgenden Abschnitt wird eine Versuchsreihe

beschrieben, die der Verifizierung dieser Beobachtung dienen soll. Ausgehend von einem

Pilsener Malz wurden unter Zugabe definierter Mengen an Isomaltulose unabhängige

Kongressmaischen hergestellt.


Die gewonnenen Würzen wurden anschließend mit verschiedenen Hefen vergoren. Nach einer

einwöchigen Gärzeit wurden jeweils die Diacetylwerte bestimmt (Abbildung 28).

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

MJJ 11 MJJ 10 MJJ 42 MJJ 18 MJJ 15 Mittelwert

Dia

cety

lgeh

alt [

ppm

]

Nullprobe 3 g Isomaltulose Zugabe 6g Isomaltulose Zugabe Abbildung 28: Screening Diacetylbildung, Fermentation von Kongresswürzen, (7 Tage bei 20 °C, drucklos), Vergleich Nullprobe (Kongresswürze ohne Isomaltulosezusatz) mit Zugaben an Isomaltulose von 3 g/l und 6 g/l zum Maischbeginn (Mittelwerte aus Doppelbestimmung)

Unabhängig vom eingesetzten Hefestamm führte der Zusatz von 3 g/l Isomaltulose in jedem

Experiment zu einer deutlichen Verminderung der Diacetylgehalte im Vergleich zur

undotierten Ausgangswürze. Ein weniger einheitliches Bild zeigt sich, wenn die

Ausgangswürze mit der doppelten Isomaltulosemenge versetzt wurde. Während die

Vergärung durch den Hefestamm Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 mit 0,07 ppm in der

gleichen Diacetylkonzentration resultiert wie nach der Zugabe von 3 g/l, so führt bei den

anderen Stämmen die höhere Isomaltulosedosage wieder zu einer deutlichen Erhöhung der

Diacetylwerte. Die von den Stämmen S. carlsbergensis MJJ10 und S. cerevisiae MJJ18

vergorenen Würzen mit 6 g/l Isomaltulose zeigten jeweils gleiche Diacetylgehalte wie der

unbehandelte Vergleichsansatz. Bei den Versuchen mit den Hefestämmen S. carlsbergensis

MJJ42 und S. cerevisiae MJJ15 wurde der Referenzwert sogar übertroffen.

Die dargestellten Ergebnisse legen nahe, dass der diacetylreduzierende Effekt in Abhängigkeit

von der eingesetzten Isomaltulosekonzentration steht. Im vorliegenden Versuch konnte nur in

dem Ansatz, der eine Isomaltulosekonzentration von 3 g/l aufweist, nach einer Gärzeit von

einer Woche eine deutliche Absenkung der Diacetylwerte erzielt werden.


Zur weiteren Klärung des Phänomens der durch Isomaltulose beeinflussten Diacetylbildung

wurden Kleingärungen zunächst mit dem Hefestamm S. carlsbergensis MJJ8 durchgeführt,

die erst bei Erreichen der Endvergärung beendet wurden. Diese Versuchsreihe umfasste die

Vergärung einer unbehandelten Würze sowie dreier weiterer Würzen, denen Isomaltulose in

einer Konzentration von 1 g/l, 2 g/l, bzw. 4 g/l zugesetzt wurde.

Die Erfassung der Diacetylgehalte in allen Gäransätzen erfolgte täglich (Abbildung 29).

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Gärtage

gesa

mt D

iace

tyl [

ppm

]

0 g Isomaltulose 1 g Isomaltulose 2 g Isomaltulose 4 g Isomaltulose

Abbildung 29: Gebildete Diacetylgehalte bei Vergärung der Versuchsansätze durch Saccharomyces carlsbergensis MJJ8, (Messung: spektroskopisch in Doppelbestimmung), (15 °C, offene, ungerührte Gärung)

Die Bildung des Diacetyls zeigte in den untersuchten Gäransätzen einen überraschenden

Verlauf. Die Maximalwerte wurden erst nach einer mindestens 24-stündigen Plateauphase

erzielt, wobei der Wert am frühesten erreicht wurde, wenn die Isomaltulosekonzentration 2 g/l

betrug. Nach dem Absinken auf das Minimum etwa sechs Tage nach Beginn der Gärung

konnte in allen Gäransätzen ein allmählicher Wiederanstieg der Diacetylgehalte beobachtet

werden. Der mit fast 0,2 ppm höchste in dieser Versuchsreihe gemessene Diacetylwert

stammte aus dem isomaltulosefreien Ansatz.

Ursächlich für den beobachteten Effekt kann der gewählte Fermentationsmaßstab sein. In den

kleinen Gärgefäßen sedimentiert die Hefe schnell, wodurch sich der Diacetylabbau drastisch

verlangsamt.


Neben der Hefe S. carlsbergensis MJJ8 wurden fünf weitere untergärige Hefen sowie fünf

obergärige Hefen in analogen Gärversuchen eingesetzt. Die Auswertung der Gärverläufe im

Hinblick auf die Diacetylgehalte erfolgte durch eine für beide Gruppen getrennte

Mittelwertsbildung.

Wie aus Abbildung 29 ersichtlich, folgten auch die Kurven der gemittelten Werte der

Vergärungen mit den untergärigen Hefen zumindest für die mit 1 g/l und 2 g/l Isomaltulose

dotierten Ausgangswürzen nicht dem erwarteten Verlauf. Auch hier wurde ein erneuter

Anstieg der Werte für Gesamtdiacetyl am 5. bzw. 6. Gärtag gemessen. Dieses Phänomen

resultiert möglicherweise aus einer zunehmenden Autolyse der Hefezellen (siehe Abbildung

31).

Ungeachtet des vorgenannten Phänomens, erreichte die isomaltulosefreie Vergleichsprobe die

mit Abstand höchsten Diacetylgehalte aller untersuchten Gäransätze.

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0 1 2 3 4 5 6 7

Gärtage

Ges

amtd

iace

tyl [

ppm

]

0 g Isomaltulose 1g Isomaltulose 2 g Isomaltulose 4 g Isomaltulose Abbildung 30: Gemittelte gebildete Diacetylgehalte bei Vergärung der Versuchsansätze durch untergärige Hefen (n=5), (Messung: spektroskopisch in Doppelbestimmung), (15 °C, offene, ungerührte Gärung)

Die Betrachtung der Fehlerbalken (Schwankung um den Mittelwert) verdeutlicht gleichzeitig,

dass es sich hier nur um eine grobe Abschätzung handeln kann. Die von den einzelnen Hefen

gebildeten Diacetylwerte unterschieden sich zum Teil deutlich. Die stärkste Abweichung vom

Mittelwert trat in der Reihe ohne Isomaltulose am zweiten Tag auf, hier betrug die größte

Abweichung zum Mittelwert 55 %.


Um die Auswirkung der Hefeautolyse auf den Diacetylgehalt näher zu untersuchen, wurde ein

Versuch durchgeführt, in dem eine Kongresswürze von fünf verschiedenen Hefen jeweils im

Doppelansatz vergoren wurde. Nach je drei bzw. fünf Tagen wurde einer der beiden Ansätze

auf seinen Diacetylgehalt untersucht, der andere wurde durch ein Bad im flüssigen Stickstoff

behandelt und anschließend der Diacetylgehalt ermittelt.

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

3. Gärtag 5. Gärtag

Ges

amtd

iace

tyl [

ppm

]

ohne Autolyse mit forcierter Autolyse Abbildung 31: Einfluss forcierter Autolyse auf den Diacetylgehalt nach Vergärung (Messung: spektroskopisch, Mittelwerte aus Doppelbestimmung)

Während die gefundenen Diacetylwerte mit und Stickstoffbehandlung nach drei Tagen

Vergärung nicht differierten, war nach fünf Tagen ein deutlicher Unterschied sichtbar. Dieses

Ergebnis unterstützt die oben formulierte Annahme, dass die in späten Phasen der Gärung

wieder ansteigenden Diacetylwerte möglicherweise ursächlich mit einer zunehmenden

Autolyse der Hefezellen zusammenhängen. Offenbar sind nach dieser Behandlung vermehrt

Substanzen in der Lösung, die das Ergebnis verfälschen.

Die Diacetylverläufe in den Gärversuchen unter Verwendung der obergärigen Hefen sind in

Abbildung 32 dargestellt.


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 1 2 3 4 5 6 7

Gärtage

Ges

amtd

iace

tyl [

ppm

]

0 g Isomaltulose 1 g Isomaltulose 2 g Isomaltulose 4 g Isomaltulose Abbildung 32: Gemittelte gebildete Diacetylgehalte bei Vergärung der Versuchsansätze durch obergärige Hefen (n=5), (Messung: Spektroskopisch, in Doppelbestimmung), (15 °C, offene, ungerührte Gärung)

Im Gegensatz zu den Versuchen mit den untergärigen Hefen (Abbildung 30) kam es in den

späteren Phasen des sechstägigen Beobachtungszeitraumes nicht zum Wiederanstieg der

Diacetylgehalte nach dem Erreichen eines Minimalwertes. Bestätigt wurde hingegen die

Erkenntnis, dass der Isomaltulosezusatz zu geringeren Diacetylmaxima im Gärverlauf führt.

Allerdings war der Effekt hier deutlich weniger stark ausgeprägt als in den Vergärungen mit

untergärigen Hefestämmen. Auch sind die wieder teilweise starken Schwankungen um den

Mittelwert auffällig und weisen auf die Unsicherheit der Schlussfolgerungen hin.

4.3.2 Einfluss der Isomaltulose auf die Trübungsstabilität von Bier

Im Maisch- oder Gärprozess zugesetzte Isomaltulose lässt sich aufgrund der fehlenden

Vergärbarkeit durch die üblichen Brauereihefen in kaum veränderten Konzentrationen im

fertigen Bier wieder finden. Hinsichtlich des Einsatzes dieses Zuckers in der Braupraxis ist es

daher zwingend erforderlich, seinen Einfluss auf die Trübungsstabilität des Bieres zu

untersuchen. Zu diesem Zweck wurde einem kommerziellen Diätbier Isomaltulose bis zu

einer Endkonzentration von 20 g/l beigemischt und anschließend ein Forciertest durchgeführt.


Die ermittelten Trübungen nach vier bzw. fünf Tagen unterschieden sich kaum von den

Werten des undotierten Referenzbieres (Tabelle 21). Bezüglich dieses in der Bewertung durch

den Konsumenten besonders wichtigen Kriteriums führt die Zugabe von Isomaltulose

demnach nicht zu einer Beeinträchtigung des Produktes.

Tabelle 21: Forciertest bei 60 °C [68] eines kommerziellen Bieres mit und ohne Isomaltulosezugabe (20 g/l), Mittelwerte aus Doppelbestimmung

Kommerzielles

Diätbier

Kommerzielles Diätbier +

Isomaltulose Ausgangstrübung [EBC] 0,41 0,48 Trübung nach 4 Warmtagen [EBC] 1,42 1,32 Trübung nach 5 Warmtagen [EBC] 1,47 1,44

4.3.3 Einfluss der Isomaltulose auf die Schaumstabilität von Bier

Insbesondere im Hinblick auf die Konsumentenerwartung stellt die Schaumstabilität ein

weiteres wichtiges Merkmal zur Beurteilung der Bierqualität dar. Teilweise mit Isomaltulose

dotierte Ausgangswürzen (siehe Kapitel 4.2.2) waren durch vier verschiedene Hefestämme

vergoren worden. In der vergleichenden Betrachtung der Ergebnisse zeigte sich, dass die

Schaumstabilität der isomaltulosehaltigen Biere im Vergleich zu den Referenzbieren etwas

schwächer ausgeprägt war (Abbildung 33). Dies galt nicht für das durch den Einsatz der Hefe

S. cerevisiae MJJ2 hergestellte Bier.


0

50

100

150

200

250

300

350

400

ohne

Isom

altu

lose

mit

Isom

altu

lose

ohne

Isom

altu

lose

mit

Isom

altu

lose

ohne

Isom

altu

lose

mit

Isom

altu

lose

ohne

Isom

altu

lose

mit

Isom

altu

lose

MJJ 11 MJJ 25 Schiz. pombe MJJ 2

Scha

umw

ert N

IBEM

[s]

.

Abbildung 33: Schaumwerte nach NIBEM der Biere, die hergestellt wurden, indem ein Viertel des Extraktes der Würzen durch Isomaltulose ersetzt wurde, nach Vergärung durch verschiedene Hefen (Mittelwerte aus Doppelbestimmung)

Bei der Bewertung dieser Ergebnisse muss in Betracht gezogen werden, dass in der Würze

während der Herstellung ein Viertel des Extraktes durch Isomaltulose ersetzt wurde. Die

Verschlechterung der Schaumstabilität wurde in drei von vier Ansätzen offenbar durch die

Verringerung des Gehaltes an schaumpositiven Substanzen in der Würze hervorgerufen. Dies

umfasst alle vorhendenen schaumpositiven Substanzen, die durch die Verdünnung mit Wasser

allesamt eine relative Verringerung erfahren.

4.3.4 Einfluss der Isomaltulose auf die Vollmundigkeit von Bier Bei der Herstellung sowohl des alkoholreduzierten als auch des diabetikergeeigneten Bieres

zeigte sich ein positiver Einfluss der Isomaltulose auf die Vollmundigkeit der Getränke. Aus

diesem Grund wurden weitere Versuche zur quantitativen Evaluierung dieses Effektes

durchgeführt. Hierfür wurde ein großtechnisch hergestelltes, auf dem Markt erhältliches

Diätbier vom Typ helles Pilsener (siehe Tabelle 12) unbehandelt und mit schrittweise erhöhter

Zugabe von vorgelöster Isomaltulose nach dem in Kapitel 3.2.5.5 beschriebenen Schema

verkostet.

In Abbildung 34 sind die Verkostungsergebnisse mit aufsteigender Isomaltulose-

Konzentration dargestellt.


0

1

2

3

4

5Geruch

Hopfenaroma

Bittere

würzeartig

malzigVollmundigkeit

Rezenz

Süße

Gesamtqualität

komm. Diätbier 1 g Isomaltulose 2 g Isomaltulose 4 g Isomaltulose Abbildung 34: Verkostungsergebnisse der Verkostung des kommerziellen Diätbieres, unbehandelt und mit steigender Isomaltulosekonzentration (0 g/100 ml, 1 g/100 ml, 2 g/100 ml, und 4 g/100 ml Isomaltulose), (n=10, Mittelwerte)

Das unbehandelte Diätbier wurde mit einem Wert von ‚2’ hinsichtlich der Vollmundigkeit als

zu gering bewertet.

Die Zugabe von 1 g/100ml Isomaltulose veränderte diese Wahrnehmung nicht entscheidend.

Nach der Zugabe von 2 g/100ml Isomaltulose wurde hingegen die Idealnote 3 bei der

Vollmundigkeit erreicht, was sich auch in einer Verbesserung der Gesamtqualität äußerte.

Demgegenüber wurde von den Verkostern das Bier nach Zugabe von 4 g/100ml Isomaltulose

für diesen Biertyp als zu vollmundig bewertet. Würzecharakter, Malzeindruck und auch

Süßeindruck wurden ebenfalls als zu stark ausgeprägt empfunden. Weiterhin war

festzustellen, dass der Eindruck der Bittere mit steigender Isomaltulose-Dosage weniger

intensiv bewertet wurde. Für den verwendeten Biertyp ist daher eine Dosage von 2 g/100ml

Isomaltulose empfehlenswert.

4.3.5 Einfluss der Isomaltulose auf die Geschmacksstabilität von Bier

Ein ähnlicher Versuch sollte Aufschluss darüber geben, ob Isomaltulose die

Geschmacksstabilität des Bieres beeinflussen kann. Hierzu wurde, wie im Kapitel zuvor

beschrieben, ein isomaltulosehaltiges Diätbier hergestellt (Zugabe von 2 g/100ml

Isomaltulose). Dieses wurde zusammen mit einem undotierten Vergleichsbier über einen

Zeitraum von 14 Tagen bei 28 °C gelagert und danach verkostet (Abbildung 35).


0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

Geruch Reinheit desGeschmacks

Vollmundigkeit Rezenz Qualität der Bittere

Kommerzielles Diätbier Kommerzielles Diätbier + Isomaltulose Abbildung 35: Verkostungsergebnisse nach forcierter Alterung eines kommerziellen Diätbieres mit und ohne Isomaltulosebeimischung (2 g/100ml, Bestnote entsprechend DLG-Schema), (n=10, Mittelwerte) In allen fünf bewerteten Parametern wurde das Bier mit der Isomaltulosebeimischung höher

eingestuft als das Vergleichsbier.

Die bessere Bewertung der Gesamtqualität des isomaltulosehaltigen Bieres muss jedoch nicht

zwangsläufig in einem weniger intensiven Alterungsgeschmack begründet sein. Auch die

Wahrnehmung der stärker ausgeprägten Vollmundigkeit isomaltulosehaltiger Biere wird

hierfür von Bedeutung sein (siehe Abbildung 34).

Ein positiver Einfluss der Isomaltulosebeimischung auf das Reduktionsvermögen des Bieres

konnte mit Hilfe eines Reduktionskapazitätstests nachgewiesen werden (Abbildung 36). Die

Menge des zugesetzten reduzierenden Zuckers ist im vorliegenden Gemisch ausreichend, um

eine mehr als 10 %ige Erhöhung der reduktiven Kraft zu bewirken.


45

51

0

10

20

30

40

50

60

Kommerzielles Diätbier Kommerzielles Diätbier + Palatinose

Abbildung 36: Reduktionsvermögen nach MEBAK, kommerzielles Diätbier mit und ohne Isomaltulosezugabe (2 g/100ml, n=5, Mittelwerte)

Weiterhin wurde von dem gleichen Bier mit und ohne Isomaltulosezugabe der BAX-Wert

mittels Elektronenspinresonanzspektroskopie bestimmt (siehe Kapitel 3.2.5). Für die

Messungen wurde wieder ein mit 2 g Isomaltulose/100 ml dotiertes Diätbier (in der

Abbildung: DAB-P) sowie ein unbehandeltes Referenzbier (DAB-O) verwendet. In

unabhängigen Ansätzen wurden zudem unterschiedliche SO2-Gehalte eingestellt.

0 50 100 150 200 250 300 350 400

1x105

2x105

3x105

4x105

5x105

6x105 01.02.2007

T400

DAB-P = 372990

DAB-O = 405396DAB-P = 409919

DAB-O = 482143DAB-P = 505239DAB-O = 558076DAB-P = 561899

DAB-O = 634208Probe: DAB-P & DAB-O

T400Wert-Bestimmung

ESR

Sign

al In

tens

ity

Time [min]

Abbildung 37: Verlauf der Signalintensität der Probe ohne Isomaltulosezusatz (DAB-O) und der Probe mit Isomaltulosezusatz (DAB-P), in Abhängigkeit verschiedener SO2-Gehalte (v.l.n.r.: ohne SO2-Zugabe, Zugabe von 2 mg SO2, Zugabe von 4 mg SO2, Zugabe von 6 mg SO2)


Die Messung der Signalintensitäten erfolgte über einen Zeitraum von 400 Minuten. Wie aus

Abbildung 37 hervorgeht, resultierte die Zugabe von Isomaltulose in den Ansätzen mit

gleicher SO2-Konzentration in jeweils geringeren Signalintensitäten zum Ende der Messreihe.

Weiterhin ist eine geringfügige Verzögerung des Kurvenanstiegs bei den isomaltulosehaltigen

Proben zu erkennen. Hierin begründet sich die leichte Verbesserung des errechneten BAX-

Wertes für die Proben mit Isomaltulose. Während für die isomaltulosefreie Referenzprobe ein

BAX-Wert von 24,8 min/mg SO2 berechnet wurde, betrug der Wert für das dotierte Bier 25,7

min/mg SO2.

Es kann davon ausgegangen werden, dass aufgrund des Reduktionspotenzials der

Isomaltulose eine verzögerte oder generell reduzierte Radikalbildung stattfindet. Die

Beimischung von Isomaltulose verleiht dem Bier so eine höhere Stabilität gegenüber

Oxidationsvorgängen.

Zusätzlich wurden vom gleichen Bier, jeweils mit und ohne Isomaltulose, nach einer

forcierten Alterung (2 Wochen, 28 °C) ausgewählte Alterungskomponenten mittels

Gaschromatographie bestimmt (Tabelle 22).

Tabelle 22: Alterungskomponenten im Bier mit und ohne Isomaltulose (2 g/100ml) nach forcierter Alterung ( 2 Wochen, 28 °C, n=3, Mittelwerte)

Substanz Kommerzielles

Diätbier

Kommerzielles Diätbier +

Isomaltulose 3-Methylbutanal [µg/l] 8,5 8,5 2-Methylbutanal [µg/l] 3,4 2,9 2-Furfural [µg/l] 294,2 250,6 Heptanal [µg/l] n.n. n.n. Methional [µg/l] n.n. n.n. Benzaldehyd [µg/l] 3,1 3,2 Octanal [µg/l] n.n. n.n. Phenylethanal [µg/l] 18,8 19,2 E-2-Nonenal [µg/l] 3,9 3,6 Nicotinsäureethylester [µg/l] 60,7 51,9 γ-Nonalacton [µg/l] 62,7 57,4

Den weitgehend positiven Einfluss der Isomaltulose auf die Ausbildung des

Alterungsgeschmacks macht die in Abbildung 38 gewählte Darstellung der prozentualen

Veränderungen deutlich. Fünf relevante Komponenten liegen im isomaltulosehaltigen

Diätbier in deutlich geringeren Konzentrationen vor als in der Referenzprobe.


-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

3-Meth

ylbuta

nal

2-Meth

ylbuta

nal

2-Furf

ural

Heptan

al

Methion

al

Benza

ldehy

d

Octana

l

Pheny

letha

nal

E-2-Non

enal

Nicotin

säure

ethyle

ster

g-Non

alacto

n

Diff

eren

z [%

]

Abbildung 38: Prozentuale Differenz an gebildeten Alterungskomponenten der Bierprobe mit Isomaltulose verglichen mit der Originalprobe nach forcierter Alterung (2 Wochen, 28 °C, n=3, Mittelwerte) Nur Benzaldehyd und Phenylethanal wurden in der isomaltulosehaltigen Probe in geringfügig

höheren Konzentrationen gebildet.

Somit findet das zu Gunsten des isomaltulosehaltigen Bieres ausgefallene

Verkostungsergebnis (Abbildung 35) in der reduzierten Bildung alterungsrelevanter

Substanzen eine plausible Erklärung.

4.3.6 Sensorische Beurteilung der erzeugten isomaltulosehaltigen Getränke

Zur Erforschung des Einflusses der Isomaltulose auf die Gärung wurden, wie zuvor

beschrieben, Würzen hergestellt und vergoren, bei denen durch vorangehende Verdünnung

und Zumischung von Isomaltulose 25 % des Extraktes durch Isomaltulose substituiert wurden

(siehe 4.2.2). Die in diesen Versuchsreihen hergestellten Biere wurden wie untenstehend

verkostet.


Tabelle 23: Beschreibende Vergleichsverkostung der erzeugten Gärgetränke. Die Bewertung erfolgte in Anlehnung an das DLG Verkostungs-Schema. Vorstehend ist die Hefe, die im jeweiligen Ansatz für die Vergärung verwendet wurde. Grau hinterlegt sind die Ergebnisse mit Isomaltulose dargestellt, weiß die Verkostungsresultate ohne den Einsatz von Isomaltulose. Schraffiert wurden die Ergebnisse hervorgehoben, bei denen der Einsatz von Isomaltulose im Vergleich zur Probe ohne Isomaltulose zu einer unterschiedlichen Bewertung führte (Verkoster: n=10, Mittelwerte).

Vollmundigkeit

Re-Zen

Fruchtig / Würze

Malzig HopfenAroma

Bittere Süße Geruch Gesamt-Eindruck

Saccharomyces carlsbergensis MJJ11

4 4 2 3 2 4 2 4 4

Saccharomyces carlsbergensis MJJ11

4 4 2 3 2 4 2 3 3


4 4 3 3 2 4 3 4 4


4 4 3 3 2 4 3 3 3

Schizosaccharomyces pombe 4 4 3 3 2 4 3 4 4

Schizosaccharomyces pombe 4 4 3 2 3 4 2 3 3


4 4 3 3 2 3 3 3 3


4 4 3 3 2 4 2 3 3

Die Verkoster beurteilten die Biere, die mit Hilfe der beiden nicht zur Isomaltuloseverwertung

befähigten Hefestämme S. carlsbergensis MJJ11 und S. cerevisiae MJJ25 hergestellt wurden,

nahezu unabhängig von der Isomaltulosebeimischung. Lediglich die Gesamtqualität und der

geruchliche Eindruck der isomaltulosehaltigen Biere wurden jeweils besser als die

isomaltulosefreie Variante bewertet.

Ein völlig anderes Bild zeigte sich nach der Vergärung durch Schizosaccharomyces pombe.

Hier unterschieden die Verkoster die Biere mit und ohne Isomaltulosezugabe anhand vier der

acht Bewertungsparameter. Dabei wurde das Bier ohne Isomaltulose als weniger süß und

malzig, aber mit intensiverem Hopfenaroma wahrgenommen. Wiederum erhielt das Bier mit

Isomaltulose bessere Noten hinsichtlich der allgemeinen Qualität.


Nach der Vergärung mit S. cerevisiae MJJ2 lagen die nach der Verkostung erstellten Profile

der Biere mit und ohne Isomaltulose hingegen wieder eng zusammen. Das Bier ohne

Isomaltulose wurde als weniger süßlich, dafür aber bitterer wahrgenommen. In der

Beurteilung der allgemeinen Qualität erreichten beide Biere identische Werte.

Die Verkostung der Biermischgetränke erfolgte hinsichtlich der Bewertungskriterien in

Anlehnung an das DLG-Schema. Dabei definiert die Beurteilung „3“ auf einer Skala von 1 bis

5 für jedes der sechs Kriterien den Idealwert. Es sind also Abweichungen von diesem Sollwert

in zwei Richtungen möglich. Der einzelne Parameter kann in seiner Bewertung einem idealen

Biermischgetränk entsprechen, aber auch zu stark oder zu schwach ausgeprägt sein. Das

Bewertungsschema erlaubt insbesondere auch eine Beurteilung der Ausgewogenheit zwischen

Limonaden- und Bieranteil.

Tabelle 24: Vergleichsverkostung der erzeugten Biermischgetränke. Die Bewertung erfolgte in Anlehnung an das DLG Verkostungs-Schema. Schraffiert wurden die Ergebnisse hervorgehoben, bei denen der Einsatz von Isomaltulose im Vergleich zur Probe ohne Isomaltulose zu einer unterschiedlichen Bewertung führte (Verkoster: n=10, Mittelwerte).

Getränk basierend

auf

Süßung durch Süße Säure Fruchtigkeit Bittere Vollmundigkeit Harmonie

Pilsener Bier

Isomaltulose 3 2-3 3 3 3 3 Saccharose 3 3 3 3 3 3

Süßstoff 3 3 3 4 3 3 Diätbier Isomaltulose 3 3 3 3 2-3 3 Saccharose 3 3 2 3 2-3 3 Süßstoff 3 3 3 4 2 2-3 Alkohol-freiem Bier

Isomaltulose 3 3 3 3 3 3 Saccharose 3 3 3 3 3 3

Süßstoff 3 3 3 3 3 3 Bockbier Isomaltulose 4 3 3 2-3 4 4 Saccharose 4 3 3 2-3 4 4 Süßstoff 4 3 3 2-3 4 4 Tabelle 24 macht deutlich, dass die Biermischgetränke auf der Basis von Pilsener hinsichtlich

der Parameter Vollmundigkeit, Fruchtigkeit, Süße und Harmonie nah am Idealwert 3 beurteilt

wurden. Deutliche Abweichungen wurden von den zehn Verkostern des Panels hingegen

bezüglich der Bittere und der Säure wahrgenommen. Das mit der Süßstoffmischung

hergestellte Getränk wurde als deutlich bitterer bewertet als die mit Saccharose oder

Isomaltulose gesüßten Vergleichsproben. In diesem Fall wurde die Intensität der Bittere als

für ein Biermischgetränk zu stark empfunden. Bezüglich des Parameters Säure erreichte nur

der mit Isomaltulose gesüßte Ansatz den Idealwert 3, bei beiden anderen Süßungsvarianten

wurde die Säure als etwas zu stark hervorschmeckend beurteilt.


Die dargestellte bewertende Verkostung der Biermischgetränke, bei denen Diätbier als

Bieranteil eingesetzt wurde, zeigte, dass wiederum Bittere und Säure bei den mit Isomaltulose

und Saccharose hergestellten Mixgetränken weniger stark wahrgenommen wurden.

Erwartungsgemäß wirkte sich die Verwendung des Diätbiers bei der Bewertung der

Vollmundigkeit aus. Alle drei Getränke blieben hinsichtlich dieses Parameters unter dem

Idealwert von 3, wobei im mit Saccharose gesüßten Getränk der Verlust der Vollmundigkeit

am wenigsten intensiv ausgeprägt war. Die fehlende Vollmundigkeit resultierte insbesondere

bei der Verwendung der Süßstoffmischung in einer schwächeren Bewertung der Harmonie

des Getränkes.

Bei der Verwendung von alkoholfreiem Bier als Basis für die Herstellung der

Biermischgetränke wurden Fruchtigkeit und Säure abhängig vom eingesetzten Süßungsmittel

unterschiedlich wahrgenommen, die Bittere hingegen nicht. Im Hinblick auf das

Bewertungskriterium Harmonie erfüllte das mit Isomaltulose gesüßte Biermischgetränk nach

Einschätzung der Verkoster in vollem Maße die Erwartung an ein solches Getränk.

Eine deutlich von den Idealwerten abweichende Beurteilung gab das Panel nach der

Verkostung der Biermischgetränke auf der Basis von Bockbier ab.

Hauptsächlich der zu intensiv hervortretende Eindruck der Süße und der Vollmundigkeit

bestimmten das Bild; entsprechend abweichend vom Idealwert fiel auch die Beurteilung der

Harmonie aus.

4.3.7 Sensorische Beurteilung des isomaltulosehaltigen Malztrunks

In der vergleichenden Verkostung gegen ein auf dem Markt erhältliches Produkt aus diesem

Segment erreichte das Isomaltulose-Malzgetränk eine nahezu identische Bewertung. Die

Zugabe der Isomaltulose führt also keinesfalls zu einer Verminderung der geschmacklichen

Qualität. Vielmehr konnte ein Malzgetränk hergestellt werden, welches in seiner sensorischen

Qualität einem kommerziellen Produkt ebenbürtig war.

In einer weiteren Verkostung wurde das isomaltulosehaltige Produkt mit einem kommerziell

hergestellten, diabetikergeeigneten Malzgetränk verglichen, das unter Verwendung von

Süßstoffen hergestellt wurde.


0 2 4 6 8 10 12

Gesamt Verkostungen

richtige Zuordnungen

α (0,05)

BevorzungungIsomaltulose-Malz

Bevorzungungkommerzielles Diät-Malz

Abbildung 39: Dreiecksverkostung kommerzielles diabetikergeeignetes Malzgetränk gegen Isomaltulosemalzgetränk (n=10) Die Aufgabe der Verkoster bestand darin, in einem Triangeltest mit Zuordnung eines der zur

Wahl gestellten Getränke sensorisch zu favorisieren. Die Auswertung der geschmacklichen

Präferenz sollte nur dann erfolgen, wenn das abweichende Getränk zuvor richtig erkannt

wurde. Zur statistischen Absicherung der Bewertung mussten sieben der zehn Verkoster den

Triangeltest bestehen. Da das gesamte Panel eine korrekte Zuordnung getroffen hatte, konnten

auch alle zehn Verkostungen ausgewertet werden. Das Isomaltulose-Malzgetränk wurde von

sechs der zehn Verkoster dem Handelsprodukt vorgezogen (Abbildung 39). Die

Unterscheidungssicherheit dieses Ergebnisses ist als sehr sicher einzustufen.

Gemäß der Zielsetzung wurde ein alkoholfreier Malztrunk mit erheblichem Isomaltulose-

Anteil am Zuckerspektrum hergestellt, dessen Geschmacksprofil von den Verkostern

qualitativ dem der Handelsprodukte gleichgesetzt wurde.


5 Diskussion

5.1 Physiologische Verwertbarkeit von Isomaltulose durch Mikroorganismen

Aus der Literatur ist bekannt, dass einige Hefen, darunter Schizosaccharomyces pombe und

sogar einige Saccharomyces-Varietäten, in der Lage sind, Isomaltulose zu vergären [26, 85].

Allerdings beschränken sich die Autoren in den dargestellten Versuchsreihen jeweils nur auf

eine kleine Auswahl verschiedener Hefen. Insgesamt haben nur wenige Veröffentlichungen in

der Vergangenheit konkrete Aussagen über die tatsächliche Vergärbarkeit dieses

Spezialzuckers durch Hefen geliefert (Peltroche-Llacsahanga et al. [80]).

Die ersten Schritte der vorliegenden Arbeit sollten dazu beitragen, diese Kenntnislücken zu

schließen. Hierbei standen wegen der Bedeutung für die Anwendung in der Brauerei speziell

Saccharomyces-Hefen im Fokus. Die Arbeiten wurden auf der Basis einer Vielzahl von ober-

und untergärigen Brauereihefen aus der Stammsammlung der VLB Berlin durchgeführt.

Die Untersuchung dieser großen Probenzahl erforderte zunächst ein einfaches

Screeningverfahren. Aus diesem Grunde wurde eine rein visuelle Einschätzung der

Trübungszunahme und der Gasbildung im Durham-Röhrchen in einem flüssigen Medium als

Bewertungsparameter ausgewählt. Es stellte sich heraus, dass nahezu alle untersuchten Hefen

in der Lage waren, eine mehr oder weniger starke Trübung im Reagenzglas hervorzurufen,

während sich die Gasbildung auf nur sehr wenige Stämme beschränkte.

Es ist bemerkenswert, dass die Stämme, für die Isomaltulose ein verwertbares Kohlenhydrat

darstellt, vorwiegend der Gruppe obergäriger Hefen angehören. Nur drei der elf Hefen mit der

Fähigkeit zur Isomaltulosemetabolisierung sind untergärig. Anhand der Menge des gebildeten

Gases und der Geschwindigkeit seiner Entstehung war eine weitere Differenzierung dieser

Hefen möglich. Stämme, die das Durham-Röhrchen schnell und vollständig mit Gas zu füllen

in der Lage waren, wurden als „gute Isomaltuloseverwerter“ für weitere Versuche

herangezogen.

Aus dem großen Pool der Hefen, die keine Lebensaktivität auf Grundlage der Isomaltulose

zeigen konnten, wurden zum Vergleich „schlechte Isomaltuloseverwerter“ ausgewählt.

Insgesamt ist festzustellen, dass die Fähigkeit, Isomaltulose zu vergären unter den


herkömmlichen Brauereihefen selten und zudem in unterschiedlich starker Ausprägung zu

finden ist.

In Übereinstimmung mit der Literatur [26] zeigte sich, dass Schizosaccharomyces pombe

tatsächlich sehr gut und auch innerhalb eines kurzen Zeitraumes in der Lage ist, Isomaltulose

zu vergären.

Auf der Basis des gleichen Modellmediums wurde in größerem Maßstab mit Hilfe einiger

„guter Isomaltuloseverwerter“ gezeigt, dass die Vergärung von Isomaltulose zur Bildung von

Alkohol und begleitend zu einer pH-Wert Absenkung in der Lösung führt. Es findet also eine

alkoholische Gärung statt. In dieser Versuchsreihe wurden aber auch Unterschiede

hinsichtlich der Intensität der Isomaltuloseverwertung deutlich. Während Sch. pombe im

betrachteten Zeitraum von 11 Tagen die angebotene Isomaltulose vollständig zu vergären

vermochte, setzte Saccharomyces cerevisiae MJJ2 im gleichen Zeitraum lediglich etwa 80 %

des Zuckers um. Dieses Ergebnis war nicht zu erwarten, da S. cerevisiae MJJ2 im Screening-

Versuch neben Sch. pombe die schnellste Gasbildung aufwies. Der Stamm S. carlsbergensis

MJJ20 zeigte innerhalb der Gruppe untergäriger Hefen zwar die intensivste Gasbildung,

vergor im gleichen Zeitraum aber dennoch nur etwa 10 % der angebotenen Isomaltulose. Die

Ursache für dieses unterschiedliche Verhalten kann in der genetisch bedingten

Enzymausstattung der Hefen vermutet werden. Sowohl die Syntheserate relevanter Enzyme

als auch ihre Substratspezifität können in diesem Zusammenhang entscheidend für die

unterschiedlich intensive Metabolisierung der Isomaltulose sein.

In der Literatur wurden allerdings auch Beobachtungen beschrieben, dass die Isomaltulose oft

von unspezifischen Enzymen (zum Beispiel solche, die auch für die Metabolisierung von

Maltose bekannt sind) gewissermaßen „miterfasst“ wird [86, 90, 101, 108].

Es konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass Hefen wie S. cerevisiae MJJ2 in

Abhängigkeit vom umgebenden Milieu ihre Fähigkeit zur Isomaltulosevergärung nicht in

vollem Umfang umsetzen können, so stellt z.B. die hemmende Wirkung einer

Bitterstoffbeimischung ein unerwartetes Ergebnis dar, da die Hopfeninhaltsstoffe im

Allgemeinen nicht für einen negativen Einfluss auf den Hefestoffwechsel bekannt sind.

Die Totalhemmung der Isomaltulosevergärung wurde erreicht, indem das Medium auf 30

Bittereinheiten eingestellt wurde. Der gleiche Effekt konnte durch eine Absenkung des pH-

Wertes auf 3,5 oder den Zusatz von Ethanol zu einer Endkonzentration von 5 Vol% erzielt

werden.


In Übereinstimmung mit der Literatur konnte also gezeigt werden, dass einige

Saccharomyces-Varietäten in der Lage sind, Isomaltulose zu vergären [26]. Unter den

Brauereihefen ist diese Eigenschaft jedoch nicht weit verbreitet.

Aufgrund ihrer Fähigkeit, Stärke und auch „Restdextrine“ zu vergären, gilt der Spezies

Saccharomyces diastaticus ein besonderes Interesse im Zusammenhang mit möglichen

mikrobiologischen Produktschädigungen in der Brauerei [34, 35, 72]. S. diastaticus kann auf

der Grundlage der Grenzdextrine in Anwesenheit von Alkohol, Hopfenbitterstoffen und den

nahezu anaeroben Verhältnissen in Bier auswachsen und somit das Produkt schädigen [34,

35]. In der vorliegenden Arbeit konnte nachgewiesen werden, dass S. diastaticus Isomaltulose

im Gegensatz zu Stärke selbst ohne Zugabe von biertypischen Hemmfaktoren nicht verwerten

kann (anhand von drei unterschiedlichen Stämmen).

Schizosaccharomyces pombe hingegen zeigte erwartungsgemäß und wie bereits erwähnt keine

Schwierigkeiten bei der Verstoffwechselung von Isomaltulose [26], auch wenn dem

Modellmedium die biereigenen Hemmfaktoren zugegeben waren. Interessanterweise ergaben

sich aus der Analyse des Zuckerspektrums nach Inkubation mit Sch. pombe Anhaltspunkte zur

Aufklärung des Aufnahmemechanismus. Nach Inkubation mit Sch. pombe wurden nämlich im

Modellmedium jeweils deutliche Mengen an Glukose und Fruktose nachgewiesen. Beide

Zucker waren weder Bestandteil des Ausgangsmediums, noch konnten sie in der

Negativkontrolle erfasst werden. Eine durch das Autoklavieren des Mediums bedingte

thermische Hydrolyse der Isomaltulose konnte somit ausgeschlossen werden. Es kann daher

angenommen werden, dass von den Hefezellen sekretierte Enzyme die Isomaltulose im

Inkubationszeitraum bereits vollständig gespalten hatten, die Aufnahme der freien

Monosaccharide zum Messzeitpunkt jedoch noch nicht abgeschlossen war. Unterstützung

erfährt diese Vermutung durch den bereits beschriebenen Mechanismus der Verwertung von

Saccharose durch Hefen. Auch in diesem Fall geht der Aufnahme in die Zelle zunächst eine

extrazelluläre, Invertase-katalysierte Spaltung des Disaccharids in die Zuckermoleküle

Glucose und Fruktose voraus [13].

Im Hinblick auf die biologische Stabilität der Isomaltulose in verschiedenen Getränken,

insbesondere auch Bier, sind neben Hefen auch andere Mikroorganismen von Interesse. In

unterschiedlichen Versuchen konnte im Rahmen dieser Arbeit bewiesen werden, dass die

wichtigsten bierschädlichen Bakterien, wie Pediococcus damnosus, Pectinatus frisingensis,

Megasphaera cerevisiae und Laktobazillus brevis nicht in der Lage sind, Isomaltulose zu

verwerten.


Verschiedenen Quellen kann entnommen werden, dass Isomaltulose keine kariogene Wirkung

besitzt [11, 63, 80, 98]. Diese physiologisch interessante Eigenschaft der Isomaltulose hat ihre

Ursache darin, dass die Bakterien der Mundflora des Menschen nicht über eine enzymatische

Ausstattung verfügen, die die Isomaltuloseverwertung erlaubt.

Es wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit umfangreiche Versuche zur Verwertung von

Isomaltulose durch Laktobazillen durchgeführt. In allen Ansätzen war das Ergebnis, dass die

Laktobazillen Isomaltulose nicht verstoffwechseln konnten. Umfasste das

Kohlenhydratangebot Isomaltulose und Glukose, so wurde ausschließlich die Glukose

verwertet; eine Hemmung des Glukoseabbaus durch die Isomaltulose konnte nicht beobachtet

werden. Es lässt sich daher zusammenfassend feststellen, dass die untersuchten

bierschädlichen Bakterien auf der Grundlage von Isomaltulose keine Stoffwechselaktivität

entfalten können. Da dies auch für die bierschädliche Hefe Saccharomyces diastaticus gilt, so

könnte ein fertiges Bier, welches Isomaltulose als einziges Kohlenhydrat enthält, durch die

wichtigsten bierschädlichen Mikroorganismen nicht verdorben werden. Zur Stützung dieser

These wurde ein kommerziell hergestelltes Diätbier (das nahezu keine Kohlenhydrate

enthalten sollte) mit Isomaltulose versetzt, dann mit den zuvor bereits in der Modelllösung

untersuchten Mikroorganismen kontaminiert und über einen definierten Zeitraum inkubiert.

Vergleicht man das Zuckerspektrum dieses Bieres mit einer bakterienfreien Negativkontrolle,

so wird deutlich, dass die Isomaltulosekonzentration von den eingesetzten Mikroorganismen

nicht reduziert wird.

Biermischgetränke gelten aus biologischer Sicht als instabil. Der Grund hierfür ist, dass der

Limonadenanteil meist mit Zucker gesüßt wird, wodurch eine hohe Konzentration einfach zu

verwertender Kohlenhydrate als Substrat vorliegt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden

Biermischgetränke mit verschiedenen Grundbieren und Zitronenlimonade hergestellt. Der

Süßung des Limonadenanteils dienten dabei in unabhängigen Ansätzen eine

Süßstoffmischung, Saccharose oder Isomaltulose. Im Vergleich zur Süßung mit Saccharose

musste eine erheblich größere Menge Isomaltulose verwendet werden, um den gleichen

Süßeeindruck zu erzielen. Während in der Literatur die Süßkraft der Isomaltulose mit etwa 40

– 50 % der Süßkraft von Saccharose beziffert wird [48, 80, 105], so wurde in der

vorliegenden Arbeit mit etwa 40 % ein Wert im unteren angegebenen Variationsbereich

ermittelt. Dies ist für die mit Isomaltulose gesüßten Getränke als nachteilig zu bewerten. Zwar

besitzt Isomaltulose einen sehr niedrigen glykämischen Index [7, 64], jedoch sagt dieser im

Wesentlichen nur etwas über die Geschwindigkeit der Verstoffwechselung im menschlichen

Organismus aus. Es steht hingegen außer Zweifel, dass Isomaltulose vollständig verwertet


wird [48, 51, 96]. Bei vergleichbarem Süßungseffekt müsste der Konsument eines solchen

Getränkes daher deutlich mehr Energieäquivalente aufnehmen als beim Genuss eines mit

Saccharose gesüßten Produktes. Die positive Wirkung hinsichtlich der Insulinantwort bliebe

jedoch weiterhin als physiologischer Vorteil erhalten [1, 40, 49, 54].

Abgesehen vom Energiegehalt eines mit Isomaltulose hergestellten Biermischgetränkes muss

zumindest in Deutschland auch die Problematik der Biersteuerberechnung betrachtet werden,

da diese den Zuckergehalt von Biermischgetränken einschließt. Entsprechend wäre für ein

solches Getränk eine deutlich höhere Steuer zu bezahlen als bei Verwendung geringer

konzentrierter, herkömmlicher Zucker [21, 68]. Um die physiologischen Vorteile der

Isomaltulose trotzdem in Biermischgetränken nutzen zu können, wäre eine Mischsüßung mit

Süßstoffen in Betracht zu ziehen.

Im Vordergrund der Untersuchungen stand jedoch die mikrobiologische Stabilität der mit den

verschiedenen Süßungsmitteln hergestellten Biermischgetränke.

Als Basis dienten vier verschiedene Biere, die deutliche Unterschiede hinsichtlich ihrer

Inhaltsstoffe aufweisen, nämlich Pilsener Bier, alkoholfreies Bier, Diätbier und Bockbier

(Inhaltsstoffe und Analyse, siehe 3.1.2).

Die Inokulation der verschiedenen durch Saccharose gesüßten Mischgetränke mit

Saccharomyces diastaticus führte zu einem schnellen Verderb der Getränke. Dies gilt auch für

Biere, die metabolisierbare Kohlenhydrate enthielten. Demgegenüber konnte keine

Vermehrung der eingesetzten Hefe in den Ansätzen mit Diätbier beobachtet werden, wenn in

diesen Süßstoff oder Isomaltulose als einzige Kohlenstoffquelle verfügbar waren.

Jedoch zeigte sich in allen Ansätzen mit der Süßstoffmischung im Limonadenanteil im

Vergleich zur Isomaltulosesüßung ein schnellerer Verderb (gemessen an der entwickelten

Trübung). Dies deutet daraufhin, dass die aus dem Grundbier eingebrachten Kohlenhydrate

mit einer höheren Umsatzrate von Saccharomyces diastaticus verwertet werden können, wenn

keine Isomaltulose im Getränk vorhanden ist. Möglicherweise liegt eine Hemmung der an der

Kohlenhydratverwertung beteiligten Enzyme durch die Isomaltulose vor. Effekte, die diesen

Schluss nahe legen, sind bereits beobachtet worden [50, 51, 108].

Der obergärige Hefestamm S. cerevisiae MJJ2 zeichnete sich in den Vorversuchen als „guter

Isomaltuloseverwerter“ aus. Dementsprechend entwickelte sich in den isomaltulosehaltigen

Ansätzen eine deutliche, wenn auch im Vergleich zum Saccharoseversuch zeitlich verzögerte

Trübung. Im Hinblick auf die enzymatische Ausstattung scheint S. cerevisiae MJJ2 an die

Umsetzung von Saccharose besser angepasst zu sein [50]. Überraschenderweise bedingte S.

cerevisiae MJJ2 eine Trübungsbildung in einem Biermischgetränk, dessen Limonadenanteil


mittels Isomaltulose gesüßt wurde. Dies scheint zuvor beschriebenen Versuchsreihen im

Modellmedium zu widersprechen. Offenbar reicht aber die Verdünnung der biertypischen

Hemmfaktoren Bitterstoff- und Alkoholgehalt durch die Zumischung der Limonade aus, um

den inhibierenden Effekt zu mildern oder aufzuheben.

Darüber hinaus setzte im Biermischgetränk mit Bockbier und Süßstoffmischung die Trübung

ebenso rasch ein wie im mit Saccharose gesüßten Vergleichsgetränk.

Dieses Ergebnis erklärt sich durch den nennenswerten Anteil vergärbarer Zucker im

Bockbieranteil des Mischgetränkes. Interessanterweise ist demgegenüber die

Trübungsbildung im isomaltulosehaltigen Bockbier-Mischgetränk etwas verlangsamt. Diese

Beobachtung bestätigt die bereits dargestellte Vermutung einer Hemmung der Verwertung

anderer Kohlenhydrate durch die Anwesenheit der Isomaltulose [17, 50, 51, 108].

Schizosaccharomyces pombe war weder in den Mischgetränken auf der Grundlage von

Pilsener noch von Diätbier vermehrungsfähig. Auch die Umsetzung der aus dem

Limonadenanteil eingebrachten Saccharose war nicht gegeben. Besondere Bedeutung kommt

in der Matrix dieser Getränke offensichtlich der Alkoholkonzentration zu, da im mit

alkoholfreiem Bier hergestellten Mischgetränk eine messbare Trübung festgestellt werden

konnte. Einen bedeutend höheren Einfluss hat jedoch der pH-Wert. In allen untersuchten

Ansätzen auf der Basis von Bockbier vermochte sich Schizosaccharomyces pombe zu

vermehren und so eine starke Trübung zu verursachen. Die mit Bockbier hergestellten

Mischgetränke besitzen mit 3,8 allerdings einen pH-Wert, der um etwa 0,3 Punkte über den

Werten aller anderen untersuchten Getränke liegt. Es ist bemerkenswert, dass die

Trübungskurve im Ansatz mit den Süßstoffen am schnellsten ansteigt. Die Menge der

vorhandenen vergärbaren Kohlenhydrate aus dem gewählten Grundbier ist hierfür wohl

verantwortlich. Unabhängig vom Angebot leicht vergärbarer Zucker aus dem Bockbier

verzögert sich deren Metabolisierung in Gegenwart von Isomaltulose. Die inhibitorische

Wirkung von Isomaltulose auf die Umsetzung anderer Zucker scheint auch hier gegeben zu

sein. Dies gilt im Übrigen für alle untersuchten Hefen.

Es kann daher angenommen werden, dass Isomaltulose sich zwar mit höherer Affinität an die

Substratbindungsstelle des oder der relevanten Enzyme anheftet, die enzymatische

Modifikation der Isomaltulose jedoch langsamer verläuft als bei den Zuckern, mit denen die

Isomaltulose um die Bindungsstellen konkurriert. Diese Annahme wird z.B. durch Ergebnisse

von Kashimura gestützt [50].


Auch die Inkubation der Biermischgetränke mit Pediococcus damnosus führte in

Abhängigkeit vom Ausgangsbier und dem Süßungsmittel zu unterschiedlichen Ergebnissen.

Zum einen verursachte dieses Bakterium in den Ansätzen auf der Basis von Pilsener,

alkoholfreiem Pilsener und Diätbier jeweils nur bei Verwendung der Saccharose eine deutlich

messbare Trübung. Dies ist insofern bemerkenswert, da somit im Gegensatz zur Literatur [3]

ein Wachstum von P. damnosus bei einem pH-Wert von 3,5 und damit deutlich unter pH 4,2

nachgewiesen wurde. Die publizierten Daten beziehen sich allerdings auf eine reine

Biermatrix. Die Rolle der biertypischen Hemmfaktoren wird beim Vergleich der

verschiedenen Biermischgetränke deutlich. Auf der Basis Pilsener nimmt die Trübung

vergleichsweise langsam zu, dagegen auf Basis Diätbier schneller, was wohl auf den

niedrigeren Bitterstoff- und Alkoholgehalt zurückzuführen ist. Ein ähnliches Bild ergibt sich

für die Verwendung des alkoholfreien Bieres als Ausgangsbier. In allen drei Fällen jedoch trat

eine Trübung nur bei den Ansätzen auf, die als Süßungsmittel Saccharose enthielten.

Laktobazillus brevis verhält sich in den ausgewählten Getränken ähnlich wie Pediococcus

damnosus, da auch dieser Keim mit vermehrtem Wachstum auf die Verringerung bzw.

Verdünnung der Bierhemmfaktoren reagiert. Diese Ergebnisse beschränken sich auch hier auf

die saccharosehaltigen Substrate; L. brevis kann weder die Süßstoffmischung noch

Isomaltulose als Kohlenstoffquelle nutzen. Eine Vermehrung unter solchen Bedingungen ist,

wie bei P. damnosus auch, jedoch nur dann möglich, wenn verwertbare Restzucker aus dem

Bieranteil, insbesondere Bockbier, eingebracht werden.

Die Kontamination der Versuchsansätze mit Megasphaera cerevisiae erzeugte in keinem der

Versuchsansätze eine messbare Trübung. Es wird angenommen, dass für eine Vermehrung

von M. cerevisiae die herrschenden pH-Werte auch in den Biermischgetränken zu niedrig

waren; eine für die Vermehrungsfähigkeit dieser Art festgestellte pH-Untergrenze von 4,0 [4]

könnte die ermittelten Ergebnisse erklären.

Die Versuchsreihen mit den Biermischgetränken haben deutlich gezeigt, dass Isomaltulose als

Süßungsmittel hinsichtlich der geschmacklichen Eigenschaften der Saccharose gleichgestellt

werden kann, diese jedoch bezüglich der mikrobiologischen Stabilität deutlich übertrifft und

nahezu an den Standard der Süßstoffverwendung heranreicht.


5.2 Isomaltulose bei der Bierherstellung Wird der Zucker zur Kochung zugesetzt, kann davon ausgegangen werden, dass er sich in der

siedenden Flüssigkeit problemlos löst. Sollte ein Druckkochsystem vorliegen, kann die

Zugabe auch nach der Entlastung in der Phase des atmosphärischen Nachkochens oder durch

ein Dosagegefäß, ähnlich einem Hopfendosagegefäß, realisiert werden. Durch die Zugabe

während der Kochung oder zu Kochende ist es nicht nötig, den Zucker vorzulösen, was die

Vermeidung eines zusätzlichen Arbeitsschrittes bedeuten würde. Da eine Wiederfindung der

Isomaltulose mit guter Genauigkeit im fertigen Bier vorliegt, kann man die Stabilität dieses

Zuckers unter den herrschenden pH-Bedingungen und auch den hohen Temperaturen der

Würzekochung als bestätigt ansehen.

Um zu analysieren, wie sich die Isomaltulose während der Vergärung verhält, wurden zwei

„gute Isomaltuloseverwerter“ und zwei „schlechte Isomaltuloseverwerter“ ausgewählt.

Ausgehend von einer Modellwürze mit Maltose wurde diese sukzessive durch Isomaltulose

substituiert. Es zeigte sich, dass die Vergärung der Modellwürzen durch die Brauereihefen

(Saccharomyces-Hefen) mit guter Genauigkeit jeweils zum Zeitpunkt der vollständigen

Maltoseumsetzung zum Erliegen kam. Die ausgewählten Saccharomyces-Hefen verwerteten

nur die Maltose, auch der Saccharomyces cerevisiae Stamm MJJ2, der als guter

Isomaltuloseverwerter aus den Vorversuchen hervorgegangen war. Nach der Vergärung der

jeweils vorhandenen Maltose folgte zumindest eine Phase eines längeren Stillstandes der

Gärung, durch den das Erreichen der Maltose-Endvergärung sicher erkannt werden konnte.

Schizosaccharomyces pombe vergor erwartungsgemäß auch in Anwesenheit von Maltose von

Beginn an die Isomaltulose. Allerdings war auch hier deutlich zu erkennen, dass sich die

Extraktabnahme immer weiter verlangsamte, je mehr sich das Verhältnis der beiden Zucker

zu Gunsten der Isomaltulose verschob. Die quantitative Analyse der gebildeten

Gärungsnebenprodukte nach der Vergärung aller Modelllösungen durch die ausgewählten

Hefen zeigte keine wesentlichen Unterschiede. Es konnte auch kein Zusammenhang zwischen

Konzentrationen einzelner Gärungsnebenprodukte und der Menge der im Ansatz vorhandenen

bzw. metabolisierten Isomaltulose gefunden werden.

Dieses Ergebnis schließt auch die vicinalen Diketone ein, die insgesamt in sehr niedrigen

Mengen gebildet wurden; möglicherweise bedingt durch die optimale Versorgung mit freiem

Aminostickstoff.


Zu bemerkenswerten Ergebnissen führten insbesondere die Versuche mit Isomaltulose als

einzigem Zucker im Substrat. Der in Vorversuchen als „schlechter Isomaltuloseverwerter“

charakterisierte Hefestamm Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 vermochte

erwartungsgemäß in den ersten Gärtagen den Extraktgehalt dieser Lösung nicht zu senken.

Erst die Verlängerung der verfügbaren Zeit auf mehr als 14 Tage führte zu einer allmählichen

Reduktion der Isomaltulosekonzentration im Medium. Man könnte vermuten, dass hier eine

Adaption/Selektion auf die Verwertung von Isomaltulose erfolgte. Wurde auf diesen Ansatz

frisches Substrat „draufgelassen“ (100 % Isomaltulose) so ergab sich bei dem Stamm MJJ11

keine Änderung des Gärverhaltens. Im Vergleich dazu war das Gärverhalten von S. cerevisiae

MJJ2 deutlich verändert gegenüber der ersten Führung. Bei dieser obergärigen Hefe konnte

auch in den isomaltulosehaltigen Ansätzen eine deutliche Extraktabnahme verzeichnet

werden. Der Extrakt wird relativ schnell und vor allem nahezu vollständig abgebaut, was

darauf hindeutet, dass auch die Isomaltulose komplett verstoffwechselt wurde. Lediglich in

der reinen Isomaltuloselösung war das Gärverhalten wiederum stark verzögert, erst nach etwa

einer Woche wurde erkennbar Extrakt abgebaut und die Extraktabnahme kam bei etwa der

Hälfte des Ausgangswertes zum Stillstand.

Schizosaccharomyces pombe zeigt gegenüber der ersten Führung keine starke Verbesserung

der Vergärung der Isomaltulose nach dem Wiederanstellen in frischem Substrat. Wie im

ersten Versuchsansatz vergärt diese Hefe die Isomaltulose auch im reinen Isomaltulose-

Ansatz zwar nahezu vollständig, jedoch langsamer als die Maltose. Gleiches ist auch im

Mischansatz zu erkennen, der bezüglich der Geschwindigkeit der Extraktabnahme eine

Mittelstellung zwischen den Ansätzen mit 100 % Maltose und 100 % Isomaltulose einnimmt.

Die in nahezu allen Vergärungen im Klein- bis Kleinstmaßstab beobachteten langsamen

Gärverläufe können mit hoher Wahrscheinlichkeit den Bedingungen in den kleinen

Gärgefäßen zugeschrieben werden. Nach Findlay muss das Gärgefäß mindestens 50 cm hoch

sein, um eine der Gärung zuträgliche Konvektion in der Gärlösung zu erzielen [29].

Andernfalls kann ein Absinken der Hefe auftreten, welches eine Verlangsamung des

Extraktabbaus mit sich bringen kann. Als Alternative kann eine ausreichende Konvektion

zum „In-Schwebe-Halten“ der Hefe erreicht werden, indem genügend leicht vergärbare

Zucker im Substrat vorliegen, so dass genug CO2 gebildet wird, welches eine ausreichende

Konvektion im Reagenzglas sicherstellt [61].

Der partielle Austausch von Würze gegen Isomaltulose resultierte erwartungsgemäß als Folge

eines Verdünnungseffektes in veränderten Werten einiger Parameter der Würzeanalyse.


Zusätzlich konnte beobachtet werden, dass die Zugabe der Isomaltulose zu einem Absinken

des pH-Wertes führt. Dieses Phänomen überrascht insofern, als dass die wässrige

Isomaltuloselösung im Austausch gegen eine Würze mit leicht saurem Charakter eher zu einer

pH-Wert Anhebung beitragen sollte. Für die praktische Nutzung kann dies als ein Vorteil der

Isomaltulosezugabe gewertet werden, da die in Brauereien auf anderem Wege erzielte

Würzesäuerung durch diesen Effekt Unterstützung erfahren könnte.

Ein auffälliges Ergebnis zeigte die Bestimmung des Gesamt-Diacetyls:

Alle drei untersuchten Saccharomyces-Hefen bildeten in der isomaltulosehaltigen Würze

deutlich weniger Diacetyl. Vordergründig wäre denkbar, dass hierfür der bereits

angesprochene Verdünnungseffekt in Form einer reduzierten FAN-Konzentration

verantwortlich ist. Schließlich ist die Verfügbarkeit freier Aminostickstoffe entscheidend für

die Menge des gebildeten Diacetyls [81]. Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass durch

den Teilersatz des Extraktes die FAN-Werte in der isomaltulosehaltigen Würze lediglich um

etwa 25 % niedriger liegen als in der unveränderten Kontrollwürze. Die gebildeten

Diacetylwerte lagen allerdings bei den drei getesteten Brauereihefen in der Lösung mit

Isomaltulose um mindestens die Hälfte niedriger als in der Vergleichslösung. Dies ist umso

überraschender, da eine Verringerung des FAN-Gehaltes der Würze theoretisch eine

verstärkte Diacetylbildung hätte bewirken müssen [81].

Die vergleichende Verkostung der hergestellten Biere mit und ohne Isomaltulose muss für die

einzelnen Hefen getrennt bewertet werden. Die Biere, die unter Verwendung der „schlechten

Isomaltuloseverwerter“ hergestellt wurden, erzielten jeweils nahezu identische Bewertungen.

Der Gesamteindruck der isomaltulosehaltigen Biere wurde allerdings jeweils geringfügig

besser eingestuft als jede der entsprechenden Vergleichsproben.

Es wird vermutet, dass hierfür ein eher unterschwellig wahrgenommener und keinem der

einzelnen Parameter zuzuordnender weicher bzw. runder Geschmackseindruck verantwortlich

ist (wurde auf Nachfrage so von Verkostern beschrieben). Ein anderes Bild ergibt sich bei den

Bieren, die unter Einsatz der „guten Isomaltuloseverwerter“ hergestellt wurden. Nach

Vergärung durch die obergärige Hefe Saccharomyces cerevisiae MJJ2 wurde das Produkt als

etwas süßlicher wahrgenommen als das Bier ohne Isomaltulose, welches wiederum als

bitterer bewertet wurde. Beide Effekte kompensieren sich offenbar und resultieren in einer

gleichen Gesamtbeurteilung. Die deutlichsten Unterschiede traten bei Schizosaccharomyces

pombe auf. Hier wurde das Bier mit Isomaltulose ebenfalls süßlicher wahrgenommen.


Die Verkoster bewerteten in diesem Falle das Referenzbier zwar nicht bitterer, sie nahmen

jedoch ein Hopfenaroma wahr. Interessanterweise wurde die leicht vorschmeckende Süße in

einen malzigen Gesamteindruck eingestuft, so dass die Gesamtqualität des

isomaltulosehaltigen Bieres sogar leicht besser bewertet wurde als die Vergleichsprobe. In

keinem der Fälle ist also das isomaltulosehaltige Bier schlechter bewertet worden als das

Vergleichsbier. Die sensorischen Ergebnisse unterstützen somit die analytischen Daten, nach

denen es für das gebildete Aromaprofil des fertigen Bieres keine Rolle spielt, ob Isomaltulose

bei der Vergärung in der Würze vorhanden ist oder nicht.

Es zeigt sich aber auch, dass die noch im fertigen Bier vorhandene Isomaltulose selbst einen

positiven Einfluss auf den Geschmackseindruck haben kann. Diese Schlussfolgerung (speziell

bezogen auf den stärker wahrgenommenen Bittereindruck der Biere ohne Isomaltulose und

einer zumindest unterschwellig verbesserten Vollmundigkeit oder „Rundheit“ durch die

Isomaltulose) korreliert gut mit den bei der Verkostung der Biermischgetränke gemachten

Beobachtungen. Es ist möglich, die Vergärung abzubrechen, wenn die vergärbaren Zucker

aus der Würze verstoffwechselt wurden, die Isomaltulose aber noch vorliegt. Dies stellte die

Grundlage zur Entwicklung von Bieren dar, in denen die Isomaltulose eine Verbesserung

entweder der mikrobiologischen, sensorischen oder der physiologischen Eigenschaften

bewirken kann.

Isomaltulose könnte verwendet werden, um in einer Malztrunkrezeptur die erwünschte Süße

darzustellen. Zudem kann Isomaltulose aber durch den niedrigen glykämischen Index [7, 82]

oder die fehlende Kariogenität [11, 38, 63, 66, 100] auch einen physiologischen Mehrwert für

das Getränk bedeuten. Die üblicherweise bei der Herstellung von Malztrunk eingesetzten

herkömmlichen Mono- oder Disaccharide [6, 60] weisen diesbezüglich deutlich ungünstigere

Werte auf als Isomaltulose.

Der positive Einfluss der Isomaltulosebeimischung auf die sensorischen Eigenschaften eines

Bieres stützt sich unter anderem auf die Verbesserung der Vollmundigkeit. Praktische

Bedeutung kann dieser Effekt für solche Biere haben, deren sensorischen Schwächen in einer

fehlenden Vollmundigkeit liegen, also für alkoholreduzierte Biere, Light- oder Diätbiere [22,

33, 55, 87, 92, 103].


5.3 Bierherstellung unter Verwendung von Isomaltulose Die Herstellung von Bieren mit Isomaltulose richtet sich nach der Funktion, die dieses spezielle Kohlenhydrat im fertigen Getränk erfüllen soll.

5.3.1 Herstellung von isomaltulosehaltigem, alkoholreduziertem Bier

Bei der Herstellung des alkoholreduzierten Bieres fiel die leichte Absenkung des pH-Wertes

durch die Isomaltulosezugabe auf. Es kann vermutet werden, dass eine durch Beteiligung der

Isomaltulose verstärkte Maillard-Reaktion einen Anteil an der pH-Wert-Veränderung hat. Es

ist nämlich eine geringe Zunahme der Farbtiefe der Würze nach der Isomaltulosezugabe zu

verzeichnen, da der Zucker fünf Minuten vor dem Kochende zugegeben wurde. Für die

genannte Annahme spricht auch die Tatsache, dass die während der Würzekochung

zugesetzten 2 g/100 ml Isomaltulose nicht in vollem Umfang wiedergefunden werden

konnten. Ein weiterer Grund für einen leichten Verlust an Isomaltulose kann auch ein

geringer Hydrolyseeffekt der Isomaltulose sein. Hauptgrund ist jedoch das im Kristall

enthaltene, chemisch gebundene Wasser [76]. Während der anschließenden Vergärung zeigte

das Extraktniveau der Würze mit Isomaltulose im Vergleich zur isomaltulosefreien

Vergleichswürze konstant höhere Werte, die dem Betrag des zugesetzten, nicht vergärbaren

Zuckers entsprachen, abzüglich der geringen Wiederfindungsverluste. Da die Isomaltulose in

der Bierwürze von „schlechten Isomaltuloseverwertern“ nicht vergoren wird, wurde das

Hauptziel, das Einstellen eines Alkoholgehaltes von maximal 3 Vol% mit 2,99 Vol% erreicht.

Der Restgehalt von 20 ppm FAN im fertigen Bier deutet darauf hin, dass der Hefe auch in der

substituierten Würze mit geringerer Malzextrakt-Konzentration genug FAN für eine

störungsfreie Gärung zur Verfügung stand. Diese Einschätzung wird auch durch den

gleichmäßigen Gärverlauf unterstützt. Wie erwartet lag die Isomaltulose im Vergleich zur

Dosage in nahezu unveränderter Konzentration im fertigen Bier vor. Abgesehen von der

Isomaltulose wurden im fertigen alkoholreduzierten Bier Spuren von Glukose und Fruktose

detektiert. Es wird davon ausgegangen, dass diese das Produkt einer partiellen Hydrolyse der

Isomaltulose während der Probenaufarbeitung sind.

In einer vergleichenden Verkostung wurde der positive Effekt der Isomaltulosezugabe auf die

sensorischen Eigenschaften des Bieres deutlich. Das alkoholreduzierte Bier ohne Isomaltulose

wurde als erheblich weniger vollmundig bewertet, was zu einer wesentlich schlechteren


Bewertung der Gesamtqualität führte. Interessanterweise erhielt das Isomaltulose-Bier jeweils

auch leicht höhere Bewertungen in den Parametern „malzig“, „würzeartig“ und „süß“. Dies

wurde aber nicht als negativ eingestuft, sondern führte insgesamt zur bereits erwähnten

besseren Gesamtbewertung.

5.3.2 Herstellung von isomaltulosehaltigem Diätbier

Der in einem Diätbier angestrebte hohe Vergärungsgrad wurde im isomaltulosefreien Getränk

erreicht. In dieser Probe sank der im Gärverlauf dokumentierte scheinbare Extrakt unter die

Nachweisgrenze. Auch im fertigen Diätbier wurde der zugesetzte Zucker wieder

nachgewiesen (2 g/100 ml). Das analysierte Zuckerspektrum zeigte zudem nur sehr geringe

Anteile anderer Kohlenhydrate. In der Summe wurde eine Konzentration von deutlich unter

0,5 g/100 ml ermittelt. Um als Diätbier anerkannt zu werden, muss ein Bier in Deutschland

den Wert von 0,75 g verwertbare Kohlenhydrate pro 100 ml unterschreiten [23, 45].

Abgesehen von der Isomaltulose ist diese Forderung also erfüllt, da dieser Zucker für

Diabetiker eingesetzt werden kann [48, 54].

Die Verkostung bestätigte den positiven geschmacklichen Effekt der Isomaltulosezugabe auch

für das Diätbier. Darüber hinaus konnte in einer weiteren Versuchsreihe gezeigt werden, dass

die Konzentration von 2 g Isomaltulose pro 100 ml Würze ideal ist, um hellen Diät-Bieren

Pilsener Typs, die herstellungsbedingt wenig Körper besitzen, zu einer besseren

Vollmundigkeit zu verhelfen. Geringere Konzentrationen reichen noch nicht aus, um den

positiven Effekt zu erreichen, höhere Konzentrationen verfälschen hingegen den Biertyp zu

stark, die Vollmundigkeit wird zu intensiv hervorgehoben. Zwar hat Isomaltulose verglichen

mit Saccharose nur eine sehr geringe Süßkraft [47], in hohen Konzentrationen wird der

Süßeindruck jedoch wahrnehmbar, was als nicht mehr typgerecht beurteilt wurde. Bei

„biertypgerechter“ Dosierung der Isomaltulose kann jedoch ein Bier deutlich in seiner

Qualität verbessert werden.

5.3.3 Herstellung von isomaltulosehaltigem Malztrunk

Bei der Herstellung eines isomaltulosehaltigen Malztrunkes war es nicht die Zielsetzung,

bestehende Produkte in ihren sensorischen Eigenschaften zu verbessern.


Es wurde vielmehr angestrebt, große Mengen herkömmlicher Zucker in den kommerziellen

Rezepturen durch Isomaltulose zu substituieren. Da für den bierartigen Charakter des

Getränkes ein gewisser Malzanteil in der Rezeptur nicht fehlen darf, wurde eine

teilsubstituierte Zusammensetzung entwickelt, die etwa 7 g/100ml Isomaltulose enthielt.

Dadurch lag der pH-Wert des Produktes deutlich niedriger als ohne Isomaltulose. Zwei Drittel

des gesamten Zuckergehaltes des fertigen Produktes werden in der gewählten Rezeptur durch

die Isomaltulose dargestellt, um die physiologischen Vorteile der Isomaltulose stark zu

betonen.

Nachdem im Rahmen einer Analyse nachgewiesen werden konnte, dass Parameter wie dunkle

Farbe, niedriger Bitterstoffgehalt und Alkoholfreiheit üblichen Spezifikationen entsprechen

[60], wurde der isomaltulosehaltige Malztrunk vergleichend gegen ein kommerzielles Getränk

verkostet. Das Isomaltulose-Malzgetränk schnitt gleichwertig ab, so dass auch die

geschmacklichen Eigenschaften des isomaltulosehaltigen Malztrunkes als zufriedenstellend

angesehen werden können.

5.3.4 Technisch-technologische Auswirkungen von Isomaltulose auf die Bierherstellung

Die vorliegende Arbeit liefert Hinweise, dass Isomaltulose auf die Diacetylbildung von Hefen

einen Einfluss hat. Allerdings sind die Ergebnisse in dieser Richtung nicht eindeutig, da eine

Konzentrationsabhängigkeit nicht als allgemeingültig bestätigt werden konnte. Es zeigte sich

tendenziell ein größerer Einfluss der Isomaltulose auf untergärige Hefen als auf obergärige.

Dies könnte mit der Beobachtung zusammenhängen, dass obergärige Hefen Isomaltulose eher

verwerten können als untergärige.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden auch Daten hinsichtlich der Schaumstabilität von Produkten

erhoben, in denen bis zu 25 % des Extraktes durch Isomaltulose ersetzt wurden. Die mit

Isomaltulose hergestellten Biere waren im Vergleich zu den Referenzbieren durch etwas

weniger stabile Schäume gekennzeichnet. Dies wird jedoch weniger auf den Austausch der

Zucker als auf die der Isomaltulosedotierung vorhergehende Verdünnung der Würzen mit

Wasser zurückgeführt. Diese Biere enthalten zwangsläufig 25 % weniger schaumpositive

Substanzen als die Vergleichsbiere.


Da Isomaltulose ein erhebliches reduktives Potenzial besitzt [102], wurde Diätbier mit

Isomaltulose versetzt, um organoleptisch einen möglichen Einfluss auf die

Geschmacksstabilität (Alterung) zu erfassen. Nach einer Alterungsperiode wurde dieses Bier

im Vergleich zum nicht-dotierten Produkt verkostet [70]. Hierbei schnitt das

isomaltulosehaltige Bier zwar besser ab, jedoch ist es schwer möglich, die sensorische

Bewertung in einen ursächlichen Zusammenhang mit einer verbesserten Alterungsstabilität zu

stellen, da alkoholreduzierte Biere und Diätbiere eine deutlich verbesserte Vollmundigkeit

durch Isomaltulosezusatz aufweisen.

Zusätzlich zur Alterungsverkostung wurde das Reduktionspotenzial der Biere mit und ohne

Isomaltulose gemessen [68]. Es zeigte sich, dass das gewählte Referenzbier ein geringeres

Reduktionspotenzial als das Bier mit Isomaltulose besitzt, was ein weiteres Indiz für eine

verbesserte Alterungsstabilität isomaltulosehaltiger Produkte darstellt. Auch die Bestimmung

der BAX-Werte der Biere [70] mit und ohne Isomaltulose zeigte, dass die Isomaltulosezugabe

einen leicht verbesserten BAX-Wert und auch eine leicht niedrigere totale Signalintensität der

ESR-Messung bedingt. Dies kann so interpretiert werden, dass das Bier mit Isomaltulose eine

bessere Stabilität gegenüber radikalischen Oxidationsvorgängen besitzt, was für die

Geschmacksstabilität des Bieres als sehr günstig zu beurteilen wäre. Auch die Gehalte an

Alterungscarbonylen in den gealterten Proben mit und ohne Isomaltulose zeigten deutliche

Unterschiede: In der Probe mit Isomaltulose wurden zwei von elf untersuchten

Schlüsselsubstanzen in etwas größerer Menge detektiert als in der Vergleichsprobe

(Benzaldehyd 3 %, Phenylethanal 2 %). Allerdings wurden fünf von elf

Alterungskomponenten, darunter Trans-2-Nonenal, 2-Methylbutanal und 2-Furfural in bis zu

20 % kleineren Mengen gefunden.

In einer zusammenfassenden Beurteilung des isomaltulosehaltigen Bieres im Vergleich zum

Referenzbier lassen sich folgende Kernaussagen in Bezug auf den Einfluss der Isomaltulose

auf die Geschmacksstabilität formulieren:

Das isomaltulosehaltige Bier erhielt nach forcierter Alterung bessere Bewertungen in der

Verkostung und es wurde eine bessere / gesteigerte Reduktionskraft ebenso gemessen wie ein

besserer BAX-Wert und niedrigere Signalintensitäten in der ESR-Messung; außerdem war ein

geringerer Gehalt an Alterungscarbonylen vorhanden. Alle diese Faktoren zusammen müssen

als starkes Indiz für eine positive Beeinflussung der Geschmacksstabilität durch die Zugabe

von Isomaltulose gewertet werden.


6 Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit wurde die Eignung des Saccharose-Strukturisomers Isomaltulose

(Palatinose™) hinsichtlich seiner Einsetzbarkeit bei der Herstellung fermentierter Getränke,

im Speziellen Bier, untersucht.

In umfangreichen Versuchsreihen wurde zu diesem Zweck eine große Anzahl von Hefen und

brauereirelevanten Bakterien auf die Fähigkeit zur Verstoffwechselung von Isomaltulose

getestet. Für diese mikrobiologischen Analysen kamen sowohl synthetische Modellmedien als

auch Würze und Bier als Realmedien zum Einsatz. Im Realmedium wurde dabei mit Zusatz

von Isomaltulose und auch mit Substitution von Würzeextrakt durch Isomaltulose gearbeitet.

Es zeigte sich, dass die ausgewählten Hefen in „schlechte“ und „gute Isomaltuloseverwerter“

einteilbar sind, wobei der größte Teil der untersuchten Hefen die Isomaltulose nicht vergären

kann.

Hefestämme mit der Fähigkeit zur Isomaltuloseverwertung setzen das Substrat im Rahmen

der alkoholischen Gärung um. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Spalthefe

Schizosaccharomyces pombe die Isomaltulose extrazellulär in die Monosaccharide Glukose

und Fructose spaltet und dann aufnimmt. Unter den Saccharomyces-Hefen ist die Fähigkeit

zur Vergärung der Isomaltulose selten, tendenziell aber häufiger bei obergärigen Hefen zu

beobachten. Es wurde nachgewiesen, dass Saccharomyces diastaticus die Fähigkeit zur

Isomaltulosevergärung gänzlich fehlt. Ebenso sind die untersuchten bierschädlichen Bakterien

nicht in der Lage, Isomaltulose zu verstoffwechseln.

In der Auswertung der Experimente ergaben sich zudem Hinweise, dass die Gegenwart von

Isomaltulose in einer Nährlösung die Verwertung anderer Zucker durch die Hefe inhibieren

könnte. Diese Beobachtungen ließen die Schlussfolgerung zu, dass Isomaltulose als einzig

nachweisbares Kohlenhydrat im fertigen Getränk vorteilhaft im Sinne einer ausgeprägten

biologischen Stabilität des Produktes wirken kann. Aus der schlechten Vergärbarkeit der

Isomaltulose durch die meisten Brauereihefen ergibt sich, dass der Zucker in der

Bierbereitung bereits bei der Würzekochung zugesetzt werden kann. Wird ein „schlechter

Isomaltuloseverwerter“ zur Gärung eingesetzt, stellt sich ein Restextrakt nach Endvergärung

der Kohlenhydrate aus dem Malz ein, der die zugegebene Isomaltulose in nahezu

vollständiger Menge repräsentiert. Geringe Verluste an Isomaltulose sind chemischen

Reaktionen während der kurzen Kochzeit zuzuschreiben.


Die Zugabe der Isomaltulose bewirkt eine Senkung des pH-Wertes der Würze; während der

Vergärung hat sie nur wenig bis keinen Einfluss auf das sich ausbildende Aromaprofil. Eine

Ausnahme scheint die Diacetylbildung darzustellen, da abhängig von Gärsubstrat und

Hefestamm im Vergleich zur Referenz weniger Diacetyl im Produkt vorlag.

Darüber hinaus wirkt Isomaltulose aufgrund einer geringen Süßkraft in geeigneter

Konzentration positiv auf die Vollmundigkeit des Getränkes, ohne vorschmeckende Süße zu

verursachen. Weiterhin kann Isomaltulose durch das eigene Redoxpotenzial positiv auf die

Geschmacksstabilität von Bieren wirken.

Insgesamt konnte gezeigt werden, dass Isomaltulose aufgrund ihrer physiologischen und

chemischen Eigenschaften sinnvoll in die Herstellung von Bieren, Biermischgetränken oder

anderen fermentierten Getränken einzubinden ist.


7 Anhang

7.1 Quellenangaben

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Vorprüfung mittels Enzymen. 1. α-Fructosidase aus Hefe. Zeitschrift für

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108 Ziesenitz, G. (1986) Stufenweises Prüfschema für Zuckeraustauschstoffe –

Vorprüfung mittels Enzymen. 2. β-Fuktosidase aus Hefe. Zeitschrift für

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7.1.2 Eigene Publikationen

Pahl, R.

Palatinose™ - A New Non-Fermentable Carbohydrate to Optimize Taste, Quality, Stability &

Nutritive Value of Beer & Beer Specialties

ASBC Annual Conference, Victoria, CA, June 19th, 2007

Pahl, R.

Palatinose™ - Ein neues nicht vergärbares Kohlenhydrat zur Optimierung von Geschmack,

Qualität, Stabilität und physiologischen Wert von Bier und Bierspezialitäten

Oktobertagung der VLB 2007

Pahl, R., Methner, F.-J., Schneider, J., Kowalczyk, J., Hausmanns, S. and Radowski, A.

Study on the Applicability of Isomaltulose (Palatinose™) in Beer and Beer Specialties, and its

remarkable Results

BrewingScience, March/April 2008, 49-55

Pahl, R., Schneider, J., Methner, F., Hausmanns, S., Kowalczyk, J.;

The new carbohydrate Isomaltulose (Palatinose™) and possibilities for beneficial use in

fermented drinks

First International Symposium for Young Scientist and Technologists in Malting, Brewing

and Distilling, November 2008, Poster 12


Pahl, R., Dörr, T, Radowski, A., Hausmanns, S.

Isomaltulose: A new, non-fermentable sugar in beer and beer specialties

Brauwelt International, II, 2010, 194-196

Pahl, R., Dörr, T, Radowski, A., Hausmanns, S.

Kohlenhydrat der nächsten Generation für Bier und Biermischgetränke

Brauwelt ,19-20, 2010, 584-587

7.1.3 Veröffentlichungen, die Inhalte dieser Arbeit beinhalten

Radowski, A.

More studies on the applicability of the non-fermentable carbohydrate isomaltulose in beer

and beer specialties, and their remarkable results

WBC 2008, August 2 – 6, 2008, Poster 169

Hausmanns, S.

Energie Tanken

Getränkeindustrie 6/2009, 11-13

Europäische Patente, Patentnummern:

PCT/EP2006004683, „Verbesserte Bierherstellung“

PCT/EP2006004682, „Mikrobiologisch Stabilisiertes Bier“

PCT/EP2008003612, „Antioxidationsmittel für Lebensmittel“


7.2 Verzeichnis der Abbildungen Abbildung 1: Zur Herstellung des isomaltulosehaltigen, alkoholreduzierten Bieres verwendetes Maischprogramm ................................................................................................ 29 Abbildung 2: Zur Herstellung des isomaltulosehaltigen Diätbiers verwendetes Maischprogramm ..................................................................................................................... 30 Abbildung 3: Zur Herstellung des isomaltulosehaltigen Malztrunkes verwendetes Maischprogramm ..................................................................................................................... 31 Abbildung 4: Ideales Spiderweb-Diagramm für das alkoholreduzierte Bier sowie für das Diätbier mit Isomaltulose ......................................................................................................... 37 Abbildung 5: HPLC-Chromatogramm zur Zuckerbestimmung in isomaltulosehaltiger Bierwürze (Beispiel) ................................................................................................................ 38 Abbildung 6: Reaktionsmechanismus im DNS-Assay ............................................................. 39 Abbildung 7: Kalibriergerade DNS-Assay, Isomaltulose in wässriger Lösung ....................... 40 Abbildung 8: Kalibriergerade DNS-Assay, Isomaltulose in wässriger Lösung + YNB .......... 40 Abbildung 9: Mikrobiologischer Abbau von Isomaltulose durch Laktobazillus brevis. ......... 41 Abbildung 10: Metabolisierung von Isomaltulose im Modellmedium ohne Zusatz von Pepton durch verschiedene Laktobazillen (Inkubation: 7 Tage, 28 °C, anaerob). Die Quantifizierung der Isomaltulose erfolgte mittels HPLC. Der farbig hinterlegte Balken zeigt eine Schwankungsbreite von 5 % um den Ausgangswert an; dieser Bereich wird als Messungenauigkeit betrachtet. ................................................................................................. 43 Abbildung 11: Alkoholbildung von drei isomaltuloseverwertenden Hefen im Modellmedium nach 5 und 11 Tagen Inkubation bei 28 °C, anaerob ............................................................... 46 Abbildung 12: Zuckergehalte in der Modelllösung nach Inkubation mit Schizosaccharomyces pombe, 7 Tage, 28 °C, anaerob, Messung der vorhandenen Kohlenhydrate vor und nach Inkubation mittels HPLC ......................................................................................................... 49 Abbildung 13: Veränderung des Durchmessers in Prozent gegenüber der mit den Biermischgetränken befüllten Flaschen ohne Inkubation und nach Inkubation mit Saccharomyces diastaticus (14 Tage, 28 °C, anaerob) ............................................................ 53 Abbildung 14: Extraktabnahmekurven (scheinbarer Extrakt) bei der Vergärung der Modellwürzen durch Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 (20 °C, drucklose, nicht gerührte Gärung), (Messwerte in Doppelbestimmung) .......................................................................... 55 Abbildung 15: Extraktabnahmekurven (scheinbarer Extrakt) bei der Vergärung der Modellwürzen durch Saccharomyces cerevisiae MJJ2 (20 °C, drucklose, nicht gerührte Gärung), (Messwerte in Doppelbestimmung) .......................................................................... 56 Abbildung 16: Extraktabnahmekurven (scheinbarer Extrakt) bei der Vergärung der Modellwürzen durch Schizosaccharomyces pombe (20 °C, drucklose, nicht gerührte Gärung), (Messwerte in Doppelbestimmung) ......................................................................................... 57 Abbildung 17: Extraktabnahmekurve (scheinbarer Extrakt) bei der Vergärung der 100 % Isomaltulose-Modellwürze durch Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 (20 °C, drucklose, nicht gerührte Gärung), (Messwerte in Doppelbestimmung) ................................................... 58 Abbildung 18: Extraktabnahmekurven (scheinbarer Extrakt) bei der Vergärung der Modellwürzen durch Saccharomyces carlsbergensis MJJ11, wiederangestellt (20 °C, drucklose, nicht gerührte Gärung), (Messwerte in Doppelbestimmung) ................................. 59 Abbildung 19: Extraktabnahmekurven (scheinbarer Extrakt) bei der Vergärung der Modellwürzen durch Saccharomyces cerevisiae MJJ2, wiederangestellt (20 °C, drucklose, nicht gerührte Gärung), (Messwerte in Doppelbestimmung) ................................................... 60


Abbildung 20: Extraktabnahmekurven (scheinbarer Extrakt) bei der Vergärung der Modellwürzen durch Schizosaccharomyces pombe, wiederangestellt (20 °C, drucklose, nicht gerührte Gärung), (Messwerte in Doppelbestimmung) ............................................................ 61 Abbildung 21: Extraktabnahme der Würzen mit und ohne Isomaltulose bei Vergärung mit Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 (scheinbarer Extrakt) (12 °C, drucklose, ungerührte Gärung), (Messwerte in Doppelbestimmung) .......................................................................... 63 Abbildung 22: Gärverlauf alkoholreduziertes Bier (scheinbarer Extrakt und pH-Wert), Nullbier = Bier ohne Isomaltulosezusatz (drucklose ungerührte Gärung, 12 °C), (Messwerte in Doppelbestimmung) ............................................................................................................. 64 Abbildung 23: Zuckerspektrum des alkoholreduzierten Bieres (HPLC, Genauigkeit 0,1 mg/l) hergestellt aus 7 %iger Würze, versetzt mit 20 g/l Isomaltulose; die Gärung erfolgte mit der Hefe Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 (Messwerte in Doppelbestimmung) ................... 65 Abbildung 24: Gärverlauf diabetikergeeignetes Bier (scheinbarer Extrakt und pH-Wert), Nullbier = Bier ohne Isomaltulosezusatz (drucklose Gärung, 12 °C, Messwerte in Doppelbestimmung) ; die Gärung erfolgte mit der Hefe Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 .................................................................................................................................................. 66 Abbildung 25: Zuckerspektrum des Diätbieres (HPLC, Genauigkeit 0,1 mg/l) hergestellt aus 7 %iger Würze, versetzt mit 20 g/l Isomaltulose; die Gärung erfolgte mit der Hefe Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 (Mittelwerte aus Doppelbestimmung) ........................ 67 Abbildung 26: Zusammensetzung des Zuckeranteils des fertigen Malztrunkes (HPLC, Genauigkeit 0,1 mg/l); hergestellt unter Einsatz einer 5,5 %igen Stammwürze, versetzt mit 70 g/l Isomaltulose; die Gärung erfolgte mit der Hefe Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 .... 69 Abbildung 27: Gebildete Mengen an vicinalen Diketonen in den Würzen mit und ohne Isomaltulose nach Vergärung durch die drei betrachteten Saccharomyces-Hefen (Mittelwerte aus Doppelbestimmung) ........................................................................................................... 70 Abbildung 28: Screening Diacetylbildung, Fermentation von Kongresswürzen, (7 Tage bei 20 °C, drucklos), Vergleich Nullprobe (Kongresswürze ohne Isomaltulosezusatz) mit Zugaben an Isomaltulose von 3 g/l und 6 g/l zum Maischbeginn (Mittelwerte aus Doppelbestimmung) .................................................................................................................................................. 71 Abbildung 29: Gebildete Diacetylgehalte bei Vergärung der Versuchsansätze durch Saccharomyces carlsbergensis MJJ8, (Messung: spektroskopisch in Doppelbestimmung), (15 °C, offene, ungerührte Gärung) ................................................................................................ 72 Abbildung 30: Gemittelte gebildete Diacetylgehalte bei Vergärung der Versuchsansätze durch untergärige Hefen (n=5), (Messung: spektroskopisch in Doppelbestimmung), (15 °C, offene, ungerührte Gärung) .................................................................................................................. 73 Abbildung 31: Einfluss forcierter Autolyse auf den Diacetylgehalt nach Vergärung (Messung: spektroskopisch, Mittelwerte aus Doppelbestimmung) ........................................................... 74 Abbildung 32: Gemittelte gebildete Diacetylgehalte bei Vergärung der Versuchsansätze durch obergärige Hefen (n=5), (Messung: Spektroskopisch, in Doppelbestimmung), (15 °C, offene, ungerührte Gärung) .................................................................................................................. 75 Abbildung 33: Schaumwerte nach NIBEM der Biere, die hergestellt wurden, indem ein Viertel des Extraktes der Würzen durch Isomaltulose ersetzt wurde, nach Vergärung durch verschiedene Hefen (Mittelwerte aus Doppelbestimmung) ..................................................... 77 Abbildung 34: Verkostungsergebnisse der Verkostung des kommerziellen Diätbieres, unbehandelt und mit steigender Isomaltulosekonzentration (0 g/100 ml, 1 g/100 ml, 2 g/100 ml, und 4 g/100 ml Isomaltulose), (n=10, Mittelwerte) ........................................................... 78 Abbildung 35: Verkostungsergebnisse nach forcierter Alterung eines kommerziellen Diätbieres mit und ohne Isomaltulosebeimischung (2 g/100ml, Bestnote entsprechend DLG-Schema), (n=10, Mittelwerte) .................................................................................................. 79 Abbildung 36: Reduktionsvermögen nach MEBAK, kommerzielles Diätbier mit und ohne Isomaltulosezugabe (2 g/100ml, n=5, Mittelwerte) ................................................................ 80


Abbildung 37: Verlauf der Signalintensität der Probe ohne Isomaltulosezusatz (DAB-O) und der Probe mit Isomaltulosezusatz (DAB-P), in Abhängigkeit verschiedener SO2-Gehalte (v.l.n.r.: ohne SO2-Zugabe, Zugabe von 2 mg SO2, Zugabe von 4 mg SO2, Zugabe von 6 mg SO2) .......................................................................................................................................... 80 Abbildung 38: Prozentuale Differenz an gebildeten Alterungskomponenten der Bierprobe mit Isomaltulose verglichen mit der Originalprobe nach forcierter Alterung (2 Wochen, 28 °C, n=3, Mittelwerte) ...................................................................................................................... 82 Abbildung 39: Dreiecksverkostung kommerzielles diabetikergeeignetes Malzgetränk gegen Isomaltulosemalzgetränk (n=10) .............................................................................................. 86

7.3 Verzeichnis der Tabellen Tabelle 1: Zur Überprüfung der biereigenen Hemmfaktoren im Modellmedium eingesetzte Mikroorganismen ..................................................................................................................... 20 Tabelle 2: Milieuvarianten zur Überprüfung der biereigenen Hemmfaktoren im Modellmedium ......................................................................................................................... 21 Tabelle 3: Bieranalysen der Grundbiere für die Herstellung der Biermischgetränke .............. 23 Tabelle 4: Bestandteile der Limonaden .................................................................................... 23 Tabelle 5: Hergestellte Biermischgetränke .............................................................................. 24 Tabelle 6: Analysendaten der Biermischgetränke mit dem Grundbier Pilsener ...................... 24 Tabelle 7: Analysendaten der Biermischgetränke mit dem Grundbier Diätbier ...................... 24 Tabelle 8: Analysendaten der Biermischgetränke mit dem Grundbier alkoholfreies Pilsener 25 Tabelle 9: Analysendaten der Biermischgetränke mit dem Grundbier Doppelbock ............... 25 Tabelle 10: Daten des Würzesirups zur Herstellung der Standardwürzen ............................... 33 Tabelle 11: Analysendaten der Standardwürze (ohne Isomaltulosezugabe) ............................ 34 Tabelle 12: Handels-Diätbier mit und ohne Isomaltulosezusatz .............................................. 35 Tabelle 13: Vermehrung von ausgewählten Bierschädlingen in mit unterschiedlichen Süßstoffen hergestellten Biermischgetränken. ......................................................................... 44 Tabelle 14: Verwertung der Isomaltulose durch ausgewählte Hefestämme unter Einwirkung von in Bier herrschenden Selektivfaktoren. Grau hinterlegt sind die Ansätze, in denen eine Verwertung der Isomaltulose beobachtet wurde. Isomaltulosekonzentration im Versuchsansatz = 42 g/l ............................................................................................................ 48 Tabelle 15: Vermehrung von Hefen in mit unterschiedlichen Süßstoffen angesetzten Biermischgetränken. ................................................................................................................. 51 Tabelle 16: Würzeanalyse vor und nach Versetzen mit Isomaltulose...................................... 62 Tabelle 17: Analysenwerte des alkoholreduzierten Bieres hergestellt aus 7 %iger Würze, versetzt mit 20 g/l Isomaltulose ............................................................................................... 63 Tabelle 18: Analysenwerte Diätbier hergestellt aus 7 %iger Würze, versetzt mit 20 g/l Isomaltulose ............................................................................................................................. 66 Tabelle 19: Bieranalyse des Malztrunks unter Einsatz einer 5,5 %igen Stammwürze, versetzt mit 70 g/l Isomaltulose; die Gärung erfolgte mit der Hefe Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 ....................................................................................................................................... 68 Tabelle 20: Gärungsnebenprodukte nach Vergärung der Würzen mit und ohne Isomaltulose 69 Tabelle 21: Forciertest bei 60 °C [68] eines kommerziellen Bieres mit und ohne Isomaltulosezugabe (20 g/l), Mittelwerte aus Doppelbestimmung .......................................... 76 Tabelle 22: Alterungskomponenten im Bier mit und ohne Isomaltulose (2 g/100ml) nach forcierter Alterung ( 2 Wochen, 28 °C, n=3, Mittelwerte) ....................................................... 81 Tabelle 23: Beschreibende Vergleichsverkostung der erzeugten Gärgetränke. ....................... 83 Tabelle 24: Vergleichsverkostung der erzeugten Biermischgetränke. ..................................... 84


Tabele 25: Trübungswerte der Biermischgetränke nach Ausmischung, vor Kontamination, Mittelwert aus 5 Messungen, [EBC] ...................................................................................... 118 Tabelle 26: Trübungswerte der Biermischgetränke nach Kontamination mit Mikroorganismen ................................................................................................................................................ 118 Tabelle 27: Flaschenabmessungen der verschiedenen Biermischgetränke nach Kontamination mit Hefen, (Maße in mm) ....................................................................................................... 124 Tabelle 28: Flaschenabmessungen der verschiedenen Biermischgetränke nach Kontamination mit Bakterien, (Maße in mm) ................................................................................................. 125 Tabelle 29: Daten zu Tabelle 13............................................................................................. 126 Tabelle 30: Extraktabnahme bei Vergärung durch Saccharomyces cervevisiae MJJ25 (Gew%) ................................................................................................................................................ 126 Tabelle 31: Bieranalyse der Modellwürzen nach Vergärung mit Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 ............................................................................................................. 127 Tabelle 32: Bieranalyse der Modellwürzen nach Vergärung mit Saccharomyces cerevisiae MJJ25 ..................................................................................................................................... 127 Tabelle 33: Bieranalyse der Modellwürzen nach Vergärung mit Saccharomyces cerevisiae MJJ2 ....................................................................................................................................... 128 Tabelle 34: Bieranalyse der Modellwürzen nach Vergärung mit Schizosaccharomyces pombe ................................................................................................................................................ 128 Tabelle 35: Bieranalyse der Modellwürzen nach Wiederanstellen mit Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 ............................................................................................................. 128 Tabelle 36: Bieranalyse der Modellwürzen nach Wiederanstellen mit Saccharomyces cerevisiae MJJ2 ...................................................................................................................... 129 Tabelle 37: Bieranalyse der Modellwürzen nach Wiederanstellen mit Schizosaccharomyces pombe ..................................................................................................................................... 129 Tabelle 38: Extrakt- und pH-Wertabnahme von Bierwürzen mit und ohne Isomaltulosezusatz, Vergärung durch Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 ....................................................... 129 Tabelle 39: Extrakt- und pH-Wertabnahme von Bierwürzen mit und ohne Isomaltulosezusatz, Vergärung durch Saccharomyces cerevisiae MJJ25 .............................................................. 130 Tabelle 40: Extrakt- und pH-Wertabnahme von Bierwürzen mit und ohne Isomaltulosezusatz, Vergärung durch Schizosaccharomyces pombe ..................................................................... 130 Tabelle 41: Extrakt- und pH-Wertabnahme von Bierwürzen mit und ohne Isomaltulosezusatz, Vergärung durch Saccharomyces cerevisiae MJJ2 ................................................................ 130 Tabelle 42: Extrakt- und pH-Wertentwicklung der Würzen mit und ohne Isomaltulosezugabe, Vergärung durch Saccharomyces cerevisiae MJJ8 ................................................................ 131 Tabelle 43: Extrakt- und pH-Wertentwicklung der Würzen mit und ohne Isomaltulosezugabe, Vergärung durch Saccharomyces cerevisiae MJJ15 .............................................................. 131 Tabelle 44: Extrakt- und pH-Wertentwicklung der Würzen mit und ohne Isomaltulosezugabe, Vergärung durch Saccharomyces cerevisiae MJJ26 .............................................................. 132 Tabelle 45: Extrakt- und pH-Wertentwicklung der Würzen mit und ohne Isomaltulosezugabe, Vergärung durch Saccharomyces cerevisiae MJJ1 ................................................................ 132 Tabelle 46: Extrakt- und pH-Wertentwicklung der Würzen mit und ohne Isomaltulosezugabe, Vergärung durch Saccharomyces cerevisiae MJJ25 .............................................................. 132 Tabelle 47: Extrakt- und pH-Wertentwicklung der Würzen mit und ohne Isomaltulosezugabe, Vergärung durch Saccharomyces carlsbergensis MJJ42 ....................................................... 132 Tabelle 48: Extrakt- und pH-Wertentwicklung der Würzen mit und ohne Isomaltulosezugabe, Vergärung durch Saccharomyces carlsbergensis MJJ24 ....................................................... 133 Tabelle 49: Extrakt- und pH-Wertentwicklung der Würzen mit und ohne Isomaltulosezugabe, Vergärung durch Saccharomyces carlsbergensis MJJ32 ....................................................... 133 Tabelle 50: Extrakt- und pH-Wertentwicklung der Würzen mit und ohne Isomaltulosezugabe, Vergärung durch Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 ....................................................... 133


Tabelle 51: Extrakt- und pH-Wertentwicklung der Würzen mit und ohne Isomaltulosezugabe, Vergärung durch Saccharomyces carlsbergensis MJJ10 ....................................................... 133 Tabelle 52: Ausschlagwürzen alkoholreduziertes Bier und Diätbier ..................................... 134 Tabelle 53: Verkostung Isomaltulosehaltiges Malzbier gegen kommerzielle Malzbiere (10 Verkoster, Mittelwerte) .......................................................................................................... 134 Tabelle 54: Wachstum S.diastaticus auf festem Medium, 7 d, 28 °C, aerob ......................... 134 Tabelle 55: Versuchsreihe Verwertung Glukose neben Isomaltulose durch Laktobazillen, 28 °C anaerob, Peptonzugabe, Messung mittels HPLC .............................................................. 134

7.4 Daten Tabele 25: Trübungswerte der Biermischgetränke nach Ausmischung, vor Kontamination, Mittelwert aus 5 Messungen, [EBC] Isomaltulose Saccharose Süßstoffm.

90 ° 25 ° 90 ° 25 ° 90 ° 25 ° Pils 0,29 0,33 0,17 0,19 0,26 0,25 Diätbier 0,41 0,4 0,38 0,24 0,28 0,32 Alkoholfrei 0,31 0,1 0,22 0,32 0,16 0,21 Bockbier 0,41 0,46 0,34 0,39 0,22 0,39 Tabelle 26: Trübungswerte der Biermischgetränke nach Kontamination mit Mikroorganismen

Pils - S. diastaticus - 90°

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8 Tag 10

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Isomaltulose 1,50 2,00 2,45 2,85 2,90 3,00 6,20 6,00 Saccharose 1,85 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 Süßstoffmischung 1,95 3,15 7,60 15,60 18,20 20,00 20,00 20,00

Pils - S. diastaticus -25°

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Tag 12

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Diät - S. diastaticus -90°

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Diät - S. diastaticus - 25°

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Alkoholfrei - S. diastaticus - 90°

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Alkoholfrei - S.

Tag 0

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diastaticus - 25°


Bock - S. diastaticus - 90°

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Bock - S. diastaticus - 25°

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Pils - S. diastaticus - 90°

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Diät - S. diastaticus -90°

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Alkoholfrei - S. diastaticus - 90°

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Pils - MJJ2 - 90°

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Pils - MJJ2 - 25°

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Diät - MJJ2 - 90°

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Isomaltulose 0,47 0,65 1,40 4,95 17,00 20,00 20,00 20,00


Saccharose 0,40 1,40 16,00 20,00 20,00 20,00 20,00 20,00 Süßstoffmischung 0,55 0,74 0,92 1,25 1,60 1,80 2,00 1,90

Diät - MJJ2 - 25°

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Alkoholfrei - MJJ2 - 90°

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Alkoholfrei - MJJ2 - 25°

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Bock - MJJ2 - 90°

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Bock - MJJ2 - 25°

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Pils - S. pombe. - 90°

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Pils - S. pombe. - 25°

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Diät - S. pombe. - 90°

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Isomaltulose 0,66 0,80 0,85 0,86 0,87 0,90 0,88 0,91 Saccharose 0,66 0,80 0,91 0,95 0,92 0,90 0,96 0,98


Süßstoffmischung 1,10 1,30 1,45 1,55 1,55 1,60 1,65 1,70

Diät - S. pombe. - 25°

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Alkoholfrei - S. pombe. - 90°

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Alkoholfrei - S. pombe. - 25°

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Bock - S. pombe. - 90°

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Bock - S. pombe. - 25°

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Pils - P. damnosus. - 90°

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Pils - P. damnosus. - 25°

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Diät - P. damnosus. - 90°

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Isomaltulose 0,40 0,41 0,43 0,41 0,43 0,43 0,41 0,46 Saccharose 0,43 0,47 0,41 0,41 0,91 17,20 20,00 20,00


Süßstoffmischung 0,63 0,61 0,62 0,62 0,64 0,66 0,68 0,72


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Alkoholfrei - P. damnosus. - 90°

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Alkoholfrei - P. damnosus. - 25°

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Bock - P. damnosus. - 90°

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Bock - P. damnosus. - 25°

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Pils - L. brevis - 90°

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Pils - L. brevis - 25°

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Tag 12

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Diät - L. brevis - 90°

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Diät - L. brevis - 25°

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Alkoholfrei - L. brevis - 90°

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Bock - L. brevis - 90°

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Bock - L. brevis - 25°

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Pils - Megasphaera - 90°

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Pils - Megasphaera - 25°

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Diät - Megasphaera - 90°

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2 Tag

4 Tag

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Tag 12

Tag 14


Diät - Megasphaera - 25°

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2 Tag

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Tag 12

Tag 14


Alkoholfrei - Megasphaera - 90°

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2 Tag

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8 Tag 10

Tag 12

Tag 14


Alkoholfrei - Megasphaera - 25°

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2 Tag

4 Tag

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8 Tag 10

Tag 12

Tag 14


Bock - Megasphaera - 90°

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Tag 12

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Bock - Megasphaera - 25°

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2 Tag

4 Tag

6 Tag

8 Tag 10

Tag 12

Tag 14


Tabelle 27: Flaschenabmessungen der verschiedenen Biermischgetränke nach Kontamination mit Hefen, (Maße in mm)

S. diastaticus Höhe Durchmesser Schulteransatz Pilsener - Isom 243,95 64,62 154,00 Pilsener - Sac 247,21 68,42 164,00 Pilsener - Sst 243,90 65,10 154,00 Diät - Isom 244,09 63,82 154,00


Diät - Sac 247,82 69,06 167,00 Diät - Sst 244,07 64,96 153,00 Alkoholfrei - Isom 244,89 65,26 154,00 Alkoholfrei - Sac 247,97 69,00 165,00 Alkoholfrei - Sst 244,39 64,96 153,00 Bock - Isom 244,54 65,16 154,00 Bock - Sac 247,26 67,08 157,00 Bock - Sst 245,10 65,51 154,00 S. cerevisiae Höhe Durchmesser Schulteransatz Pilsener - Isom 244,92 65,18 154,00 Pilsener - Sac 246,82 66,37 157,00 Pilsener - Sst 244,61 65,03 154,00 Diät - Isom 244,80 65,43 155,00 Diät - Sac 246,04 66,46 161,00 Diät - Sst 244,17 65,21 154,00 Alkoholfrei - Isom 244,76 65,22 155,00 Alkoholfrei - Sac 247,07 67,10 162,00 Alkoholfrei - Sst 244,26 64,73 154,00 Bock - Isom 245,05 65,09 155,00 Bock - Sac 246,37 66,76 160,00 Bock - Sst 244,36 64,85 154,00 S. pombe Höhe Durchmesser Schulteransatz Pilsener - Isom 244,27 64,57 154,00 Pilsener - Sac 244,16 64,79 154,00 Pilsener - Sst 244,10 64,44 154,00 Diät - Isom 243,72 64,35 154,00 Diät - Sac 244,05 64,60 154,00 Diät - Sst 243,99 64,45 154,00 Alkoholfrei - Isom 244,19 64,77 154,00 Alkoholfrei - Sac 244,53 65,26 153,00 Alkoholfrei - Sst 244,10 64,72 154,00 Bock - Isom 244,95 65,25 154,00 Bock - Sac 244,66 64,97 155,00 Bock - Sst 244,27 65,18 154,00

Tabelle 28: Flaschenabmessungen der verschiedenen Biermischgetränke nach Kontamination mit Bakterien, (Maße in mm)

P. damnosus Höhe Durchmesser Schulteransatz Pilsener - Isom 244,24 64,71 153,00 Pilsener - Sac 244,52 64,95 154,00 Pilsener - Sst 244,24 65,74 154,00 Diät - Isom 244,04 64,64 154,00 Diät - Sac 245,05 65,48 154,00 Diät - Sst 244,01 64,71 153,00 Alkoholfrei - Isom 244,13 64,72 154,00 Alkoholfrei - Sac 244,91 65,49 154,00 Alkoholfrei - Sst 243,91 64,66 154,00 Bock - Isom 243,84 64,47 153,00 Bock - Sac 243,88 64,76 154,00 Bock - Sst 243,88 64,70 154,00 L. brevis Höhe Durchmesser Schulteransatz Pilsener - Isom 244,27 64,78 153,00 Pilsener - Sac 244,37 64,80 154,00


Pilsener - Sst 244,35 64,93 154,00 Diät - Isom 243,76 64,66 153,00 Diät - Sac 244,22 64,75 154,00 Diät - Sst 243,63 64,61 154,00 Alkoholfrei - Isom 243,65 64,77 154,00 Alkoholfrei - Sac 244,82 65,33 153,00 Alkoholfrei - Sst 243,35 64,69 154,00 Bock - Isom 244,27 64,50 153,00 Bock - Sac 244,03 64,78 154,00 Bock - Sst 243,81 64,64 153,00 Megasphaera Höhe Durchmesser Schulteransatz Pilsener - Isom 243,99 64,43 154,00 Pilsener - Sac 244,10 64,70 153,00 Pilsener - Sst 244,25 64,70 154,00 Diät - Isom 243,57 64,60 154,00 Diät - Sac 243,83 64,54 154,00 Diät - Sst 244,31 64,63 153,00 Alkoholfrei - Isom 244,17 64,75 154,00 Alkoholfrei - Sac 243,96 64,62 154,00 Alkoholfrei - Sst 243,74 64,58 154,00 Bock - Isom 243,64 64,77 153,00 Bock - Sac 243,49 64,66 154,00 Bock - Sst 243,56 64,58 153,00

Tabelle 29: Daten zu Tabelle 13

8t, 28 °, aer. 0 A 5 A 9 H 30 H 60 pH 3 pH 3,5 pH 4 A 5 H 10

A 5 H 20

MJJ11 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 MJJ2 1,8 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 3,7 4,2 4,2 S.d. 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 S.p. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

8t, 28 °, anaer. 0 A 5 A 9 H 30 H 60 pH 3 pH 3,5 pH 4

A 5 H 10

A 5 H 20

MJJ11 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 MJJ2 3,8 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 S.d. 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 S.p. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Tabelle 30: Extraktabnahme bei Vergärung durch Saccharomyces cervevisiae MJJ25 (Gew%)

Gärtage Extrakt 0 % Isomaltulose

Extrakt 25 % Isomaltulose



Extrakt 100 %

Isomaltulose 1 11,9 11,9 11,90 11,8 11,9 2 11,9 11,9 11,90 11,8 11,9 3 11,9 11,8 11,80 11,8 12,0 4 11,0 11,1 11,30 11,3 11,9 5 9,7 10,0 10,20 10,6 11,9 6 8,5 8,9 9,20 9,9 11,9 7 7,6 8,0 8,30 9,4 11,9 8 6,8 7,2 7,70 9,1 11,9 9 6,0 6,4 7,10 8,9 11,8 10 5,8 6,1 6,80 8,9 11,5 11 5,4 5,7 6,60 8,9 11,4


12 5,1 5,3 6,30 8,9 11,3 13 4,9 5,1 6,20 8,9 11,2 14 4,6 4,9 6,00 8,9 11,1 15 4,3 4,6 5,90 8,8 11,0 16 4,1 4,4 5,90 8,8 11,0 17 4,0 4,2 5,90 8,80 11,0 18 3,8 4,1 19 3,7 4,0 20 3,5 3,8 21 3,5 3,7 22 3,3 3,6 23 3,3 3,5 24 3,2 3,5 25 3,1 3,4 26 3,1 3,4 27 3,0 3,3 28 3,0 3,3

Tabelle 31: Bieranalyse der Modellwürzen nach Vergärung mit Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 Saccharomyces carlsbergensis MJJ11

0 % Isomaltulose

25 % Isomaltulose

50 % Isomaltulose

75 % Isomaltulose

100 % Isomaltulose

Extrakt, wirklich Gew% 2,93 5,76 6,82 9,07 11,51 Alkohol Vol% 5,36 3,82 3,00 1,56 1,10 pH 2,70 2,40 2,47 2,52 4,20 FAN ppm 256 199,00 181,00 163,00 210,00 Acetaldehyd ppm 31,00 30,00 11,00 14,00 9,00 Ethylacetat ppm 14,00 12,00 9,50 2,40 3,00 n-Propanol ppm 14,00 14,00 11,00 7,40 5,00 i-Butanol-1 ppm 30,00 33,00 16,00 6,80 11,00 i-Amylacetat-1 ppm < 0,30 < 0,30 < 0,30 < 0,30 < 0,30 2m-Butanol-1 ppm 13,00 13,00 7,40 3,50 1,00 3m-Butanol-1 ppm 48,00 43,00 29,00 13,00 8,00 Phenylethanol ppm 6,20 5,50 3,20 3,40 3,60 Phenylethylacetat ppm < 0,30 0,47 2,50 < 0,30 0,52 Gesamt'-Diacetyl ppm 0,03 0,03 0,05 0,09 0,02 Gesamt'-Pentandion ppm 0,01 0,01 0,02 0,04 < 0,01 Tabelle 32: Bieranalyse der Modellwürzen nach Vergärung mit Saccharomyces cerevisiae MJJ25 Saccharomyces cerevisiae MJJ25

0 % Isomaltulose

25 % Isomaltulose

50 % Isomaltulose

75 % Isomaltulose

100 % Isomaltulose

Extrakt, wirklich Gew% 4,28 4,48 6,90 9,33 11,00 Alkohol Vol% 4,74 4,73 3,30 1,60 0,44 pH 2,70 2,71 2,51 2,59 2,73 FAN ppm 264,00 251,00 182,00 166,00 156,00 Acetaldehyd ppm 39,00 36,00 8,90 9,60 13,00 Ethylacetat ppm 20,00 15,00 16,00 4,40 3,80 n-Propanol ppm 14,00 11,00 11,00 7,40 3,30 i-Butanol-1 ppm 24,00 19,00 11,00 4,30 4,50 i-Amylacetat-1 ppm < 0,30 < 0,30 < 0,30 < 0,30 < 0,30 2m-Butanol-1 ppm 6,70 5,20 3,60 1,40 1,60 3m-Butanol-1 ppm 36,00 30,00 24,00 12,00 5,60 Phenylethanol ppm 5,10 5,90 4,60 2,00 2,20


Phenylethylacetat ppm 0,71 < 0,3 < 0,3 0,32 0,35 Gesamt'-Diacetyl ppm 0,033 0,15 0,03 0,04 0,03 Gesamt'-Pentandion ppm 0,013 0,03 0,01 0,01 < 0,01

Tabelle 33: Bieranalyse der Modellwürzen nach Vergärung mit Saccharomyces cerevisiae MJJ2 Saccharomyces cerevisiae MJJ2

0 % Isomaltulose

25 % Isomaltulose

50 % Isomaltulose

75 % Isomaltulose

100 % Isomaltulose

Extrakt, wirklich Gew% 5,05 4,06 6,45 7,71 11,48 Alkohol Vol% 3,98 4,99 3,5 2,57 0,00 pH 2,60 2,69 2,64 2,63 3,04 FAN ppm 241,00 226,00 222,00 203,00 202,00 Acetaldehyd ppm 25,00 14,00 31,00 23,00 3,20 Ethylacetat ppm 12,00 10,00 15,00 11,00 1,20 n-Propanol ppm 21,00 10,00 15,00 12,00 0,57 i-Butanol-1 ppm 13,50 4,00 25,00 35,00 1,20 i-Amylacetat-1 ppm 1,20 < 0,30 < 0,30 < 0,30 < 0,30 2m-Butanol-1 ppm 4,10 2,10 3,70 3,60 < 0,30 3m-Butanol-1 ppm 11,00 19,00 16,00 16,00 0,56 Phenylethanol ppm 4,90 4,20 2,00 2,60 < 0,30 Phenylethylacetat ppm 2,20 1,60 < 0,30 0,40 < 0,30 Gesamt'-Diacetyl ppm 0,12 0,13 0,11 0,12 0,06 Gesamt'-Pentandion ppm 0,05 0,05 0,05 0,03 < 0,01

Tabelle 34: Bieranalyse der Modellwürzen nach Vergärung mit Schizosaccharomyces pombe


0 % Isomaltulose

25 % Isomaltulose

50 % Isomaltulose

75 % Isomaltulose

100 % Isomaltulose

Extrakt, wirklich Ge% 3,29 2,98 3,51 2,65 3,21 Alkohol Vol% 5,17 5,49 5,14 5,11 4,97 pH 2,48 2,53 2,57 2,53 2,51 FAN ppm 237,00 251,00 234,00 250,00 238,00 Acetaldehyd ppm 11,00 35,00 35,00 36,00 35,00 Ethylacetat ppm 17,00 20,00 19,00 8,50 7,80 n-Propanol ppm 13,00 16,00 14,00 17,00 16,00 i-Butanol-1 ppm 11,00 12,00 12,00 20,00 21,00 i-Amylacetat-1 ppm < 0,30 < 0,30 < 0,30 < 0,30 < 0,30 2m-Butanol-1 ppm 7,00 8,20 5,70 7,70 7,90 3m-Butanol-1 ppm 41,00 33,00 33,00 43,00 48,00 Phenylethanol ppm 10,00 9,00 6,80 6,40 6,60 Phenylethylacetat ppm 0,34 < 0,3 < 0,3 0,63 0,73 Gesamt'-Diacetyl ppm 0,02 0,07 0,03 0,17 0,24 Gesamt'-Pentandion ppm 0,01 0,02 0,01 0,02 0,02 Tabelle 35: Bieranalyse der Modellwürzen nach Wiederanstellen mit Saccharomyces carlsbergensis MJJ11

Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 zweite Führung

0 % Isomaltulose

50 % Isomaltulose

100 % Isomaltulose

Extrakt, wirklich Gew% 2,10 4,98 5,75 Alkohol Vol% 5,44 3,79 3,41 pH 2,18 2,44 2,41 FAN ppm 222,00 199,00 187,00 Acetaldehyd ppm 37,00 31,00 11,00 Ethylacetat ppm 22,00 13,00 1,00


n-Propanol ppm 13,00 11,00 14,00 i-Butanol-1 ppm 14,00 12,00 7,00 i-Amylacetat-1 ppm < 0,30 < 0,30 < 0,30 2m-Butanol-1 ppm 5,40 6,10 4,90 3m-Butanol-1 ppm 43,00 33,00 17,00 Phenylethanol ppm 4,20 5,70 4,30 Phenylethylacetat ppm < 0,30 < 0,30 < 0,30 Gesamt'-Diacetyl ppm 0,04 0,04 0,03 Gesamt'-Pentandion ppm < 0,01 0,01 < 0,01

Tabelle 36: Bieranalyse der Modellwürzen nach Wiederanstellen mit Saccharomyces cerevisiae MJJ2

Saccharomyces cerevisiae MJJ2 zweite Führung

0 % Isomaltulose

50 % Isomaltulose

100 % Isomaltulose

Extrakt, wirklich Gew% 2,10 2,02 6,85 Alkohol Vol% 6,36 6,36 2,80 pH 2,64 2,62 2,49 FAN ppm 243,00 240,00 193,00 Acetaldehyd ppm 17,00 15,00 23,00 Ethylacetat ppm 23,00 25,00 19,00 n-Propanol ppm 48,00 20,00 10,00 i-Butanol-1 ppm 8,60 17,00 8,1,0 i-Amylacetat-1 ppm < 0,30 < 0,30 < 0,30 2m-Butanol-1 ppm 5,70 10,00 3,50 3m-Butanol-1 ppm 37,00 64,00 31,00 Phenylethanol ppm 2,90 3,90 2,70 Phenylethylacetat ppm < 0,30 < 0,30 < 0,30 Gesamt'-Diacetyl ppm 0,04 0,06 0,02 Gesamt'-Pentandion ppm 0,01 0,01 < 0,01

Tabelle 37: Bieranalyse der Modellwürzen nach Wiederanstellen mit Schizosaccharomyces pombe

Schizosaccharomyces pombe zweite Führung

0 % Isomaltulose

50 % Isomaltulose

100 % Isomaltulose

Extrakt, wirklich Gew% 2,04 2,15 2,65 Alkohol Vol% 6,50 6,20 5,31 pH 2,64 2,65 2,53 FAN ppm 244,00 243,00 216,00 Acetaldehyd ppm 30,00 18,00 47,00 Ethylacetat ppm 34,00 27,00 36,00 n-Propanol ppm 89,00 21,00 18,00 i-Butanol-1 ppm 12,00 18,00 14,00 i-Amylacetat-1 ppm < 0,30 < 0,30 < 0,30 2m-Butanol-1 ppm 7,40 11,00 9,70 3m-Butanol-1 ppm 47,00 58,00 67,00 Phenylethanol ppm 4,00 3,70 4,40 Phenylethylacetat ppm < 0,30 < 0,30 < 0,30 Gesamt'-Diacetyl ppm 0,04 0,06 0,03 Gesamt'-Pentandion ppm 0,02 0,02 < 0,01

Tabelle 38: Extrakt- und pH-Wertabnahme von Bierwürzen mit und ohne Isomaltulosezusatz, Vergärung durch Saccharomyces carlsbergensis MJJ11

Saccharomyces carlsbergensis MJJ11 Würze 0 % Würze 0 % Würze 25 % Würze 25 %


Gärtage pH Extrakt pH Extrakt Anstellen 4,93 11,0 4,93 11,1

1 4,83 9,8 4,87 9,8 2 4,52 8,4 4,65 8,4 3 4,43 5,6 4,29 6,4 4 4,34 4,0 4,24 5,2 5 4,35 3,6 4,23 4,8 6 4,32 3,2 4,22 4,6 7 4,33 2,4 4,22 4,4 8 4,35 2,1 4,25 4,3 9 2,0 4,27 4,2

Tabelle 39: Extrakt- und pH-Wertabnahme von Bierwürzen mit und ohne Isomaltulosezusatz, Vergärung durch Saccharomyces cerevisiae MJJ25

Saccharomyces cerevisiae MJJ25 Würze 0 % Würze 0 % Würze 25 % Würze 25 %


1 5,19 11,2 5,01 10,4 2 5,10 10,9 4,80 9,4 3 5,00 9,8 4,61 7,7 4 4,83 8,2 4,56 6,9 5 4,80 7,5 4,54 6,6 6 4,69 6,9 4,44 6,1 7 4,68 6,3 4,42 5,7 8 4,59 5,9 4,31 5,4 9 4,58 5,5 4,33 5,2

10 4,58 5,2 4,32 5,1 11 4,56 4,9 4,31 4,9 12 4,56 4,5 4,31 4,7 13 4,55 4,2 4,30 4,6

Tabelle 40: Extrakt- und pH-Wertabnahme von Bierwürzen mit und ohne Isomaltulosezusatz, Vergärung durch Schizosaccharomyces pombe

Schizosaccharomyces pombe Würze 0 % Würze 0 % Würze 25 % Würze 25 %


1 5,16 10,7 5,13 10,6 2 4,88 9,9 4,84 9,9 3 4,64 7,6 4,64 8,2 4 4,48 5,5 4,52 7,0 5 4,45 4,6 4,50 6,4 6 4,34 3,8 4,39 6,2 7 4,32 3,3 4,38 5,8 8 4,31 3,1 4,33 5,2 9 4,29 2,9 4,30 5,0

10 4,28 2,8 4,26 4,7 11 4,24 4,5

Tabelle 41: Extrakt- und pH-Wertabnahme von Bierwürzen mit und ohne Isomaltulosezusatz, Vergärung durch Saccharomyces cerevisiae MJJ2

Saccharomyces cerevisiae MJJ2 Würze 0 % Würze 0 % Würze 25 % Würze 25 %



1 5,22 11,1 5,13 11,4 2 5,16 11,0 5,01 10,7 3 5,06 10,5 4,95 10,7 4 4,90 10,0 4,81 10,5 5 4,82 8,6 4,67 9,0 6 4,60 7,2 4,52 8,0 7 4,46 6,0 4,38 7,5 8 4,46 5,6 4,42 7,2 9 4,44 5,3 4,35 7,0

10 4,40 4,9 4,36 6,8 11 4,38 4,7 4,37 6,5 12 4,47 4,4 4,39 6,4 13 4,43 4,0 4,39 6,2 14 4,43 3,8 4,37 6,0 15 4,43 3,7 4,35 5,9 16 4,40 3,3 4,39 5,6 17 4,40 2,8 4,35 5,3 18 4,40 2,4 4,33 5,2

Tabelle 42: Extrakt- und pH-Wertentwicklung der Würzen mit und ohne Isomaltulosezugabe, Vergärung durch Saccharomyces cerevisiae MJJ8

Gärtag Extrakt 0 g P

Extrakt 1 g P

Extrakt 2 g P

Extrakt 4 g P

pH 0 g P

pH 1 g P

pH 2 g P

pH 4 g P

0 12,2 13,2 14,2 16,2 5,20 5,20 5,20 5,20 1 11,5 12,0 13,1 14,5 4,90 4,90 4,86 4,88 2 8,8 9,3 10,9 12,2 4,64 4,64 4,65 4,61 3 6,2 6,4 7,9 9,2 4,38 4,27 4,31 4,25 4 5,0 5,3 6,6 8,2 4,29 4,19 4,21 4,17 5 3,8 4,2 5,3 6,8 4,23 4,16 4,16 4,13 6 2,9 3,3 4,3 5,8 4,21 4,17 4,15 4,12 7 2,5 2,8 3,6 5,1 4,22 4,16 4,15 4,12 8 2,3 2,6 3,2 4,2 4,22 4,17 4,14 4,10 9 2,23 2,7 3,1 4,1 4,22 4,22 4,17 4,10



Extrakt 1 g P

Extrakt 2 g P

Extrakt 4 g P

pH 0 g P

pH 1 g P

pH 2 g P

pH 4 g P

0 12,2 13,2 14,2 16,2 5,21 5,20 5,20 5,19 1 11,5 12,7 13,5 15,3 4,70 4,68 4,66 4,67 2 9,4 10,1 11,0 12,6 4,44 4,38 4,37 4,35 3 7,1 7,8 9,1 10,2 4,27 4,23 4,28 4,23 4 5,6 5,7 7,8 8,9 4,26 4,17 4,28 4,22 5 4,7 4,9 7,0 7,7 4,22 4,14 4,22 4,14 6 3,5 3,8 5,4 6,5 4,21 4,13 4,18 4,11 7 3,1 3,4 4,5 5,8 4,18 4,10 4,16 4,09 8 2,7 2,9 3,9 5,3 4,22 4,14 4,16 4,09 9 2,7 2,9 3,9 5,3 4,22 4,15 4,16 4,10




Extrakt 1 g P

Extrakt 2 g P

Extrakt 4 g P

pH 0 g P

pH 1 g P

pH 2 g P

pH 4 g P

0 12,2 13,2 14,2 16,2 5,21 5,20 5,20 5,19 1 11,1 11,9 12,9 14,9 4,68 4,68 4,71 4,69 2 8,1 8,5 11,1 11,7 4,39 4,40 4,52 4,38 3 7,3 7,3 8,5 10,8 4,35 4,30 4,37 4,33 4 5,9 6,1 8,0 9,7 4,34 4,30 4,36 4,33 5 4,8 5,3 7,0 8,9 4,27 4,26 4,30 4,30 6 3,9 4,3 6,0 8,0 4,26 4,24 4,27 4,28 7 3,4 3,9 5,3 7,4 4,24 4,22 4,25 4,25 8 2,9 3,5 4,8 6,8 4,14 4,22 4,25 4,24 9 2,9 3,5 4,8 6,8 4,23 4,23 4,25 4,23



Extrakt 1 g P

Extrakt 2 g P

Extrakt 4 g P

pH 0 g P

pH 1 g P

pH 2 g P

pH 4 g P

0 12,20 13,20 14,20 16,20 5,20 5,20 5,20 5,20 1 11,16 12,05 13,17 14,04 4,79 4,75 4,77 4,80 2 8,69 9,86 11,16 11,67 4,53 4,57 4,57 4,52 3 6,76 8,13 9,74 10,22 4,39 4,44 4,46 4,39 4 5,62 7,01 8,58 9,14 4,36 4,42 4,46 4,36 5 4,48 5,93 7,49 8,15 4,28 4,34 4,38 4,27 6 3,80 5,18 6,60 7,49 4,25 4,31 4,34 4,24 7 3,30 4,56 5,98 6,93 4,23 4,29 4,33 4,22 8 2,87 4,03 5,26 6,90 4,23 4,29 4,32 4,21 9 2,85 4,03 5,24 6,91 4,26 4,31 4,32 4,22



Extrakt 1 g P

Extrakt 2 g P

Extrakt 4 g P

pH 0 g P

pH 1 g P

pH 2 g P

pH 4 g P

1 11,1 11,9 13,4 14,7 4,80 4,84 4,90 4,82 2 8,8 11,8 10,2 12,6 4,58 4,65 4,66 4,58 3 6,2 7,6 9,2 10,0 4,35 4,42 4,43 4,35 4 5,0 6,1 7,7 8,8 4,27 4,33 4,33 4,29 5 3,9 4,8 7,7 6,4 4,24 4,27 4,23 4,26 6 3,2 4,0 5,5 6,8 4,24 4,25 4,23 4,23 7 2,9 3,6 4,9 6,4 4,24 4,24 4,23 4,22 8 2,6 3,3 4,7 6,2 4,24 4,22 4,20 4,20 9 2,4 3,1 4,5 6,0 4,40 4,23 4,19 4,21

Tabelle 47: Extrakt- und pH-Wertentwicklung der Würzen mit und ohne Isomaltulosezugabe, Vergärung durch Saccharomyces carlsbergensis MJJ42


Extrakt 1 g P

Extrakt 2 g P

Extrakt 4 g P

pH 0 g P

pH 1 g P

pH 2 g P

pH 4 g P

0 12,2 13,2 14,2 16,2 5,20 5,20 5,20 5,20 1 11,2 12,5 12,6 14,4 4,86 4,86 4,77 4,85 2 9,9 10,4 10,2 12,5 4,72 4,65 4,52 4,67 3 7,4 8,1 7,8 10,3 4,51 4,44 4,31 4,43 4 6,0 6,6 6,8 9,0 4,36 4,35 4,24 4,35 5 4,9 5,5 6,1 7,2 4,42 4,32 4,26 4,32


6 4,0 4,7 5,4 6,8 4,34 4,29 4,27 4,28 7 3,3 4,2 4,8 6,5 4,32 4,29 4,26 4,29 8 2,9 3,8 4,5 6,1 4,32 4,30 4,28 4,31 9 3,0 3,6 4,3 5,8 4,37 4,31 4,28 4,31



Extrakt 1 g P

Extrakt 2 g P

Extrakt 4 g P

pH 0 g P

pH 1 g P

pH 2 g P

pH 4 g P

0 12,2 13,2 14,2 16,2 5,20 5,20 5,20 5,20 1 11,4 11,2 12,6 14,5 4,78 4,64 4,62 4,62 2 10,2 9,7 11,0 13,1 4,63 4,48 4,47 4,49 3 8,4 8,6 9,5 11,8 4,44 4,38 4,36 4,37 4 7,5 7,5 8,4 10,8 4,36 4,31 4,28 4,31 5 6,4 6,4 7,3 9,9 4,29 4,24 4,22 4,25 6 5,4 5,4 6,2 8,8 4,24 4,20 4,19 4,20 7 4,7 4,9 5,7 8,4 4,22 4,19 4,19 4,18 8 4,4 4,7 5,0 8,1 4,23 4,20 4,20 4,22 9 4,3 4,6 4,9 8,2 4,44 4,19 4,16 4,19



Extrakt 1 g P

Extrakt 2 g P

Extrakt 4 g P

pH 0 g P

pH 1 g P

pH 2 g P

pH 4 g P

0 12,2 13,2 14,2 16,2 5,20 5,20 5,20 5,20 1 10,8 12,1 12,9 14,7 4,73 4,81 4,77 4,8 2 9,1 11,0 11,2 13,5 4,57 4,65 4,56 4,63 3 7,1 9,0 9,0 10,8 4,45 4,48 4,42 4,43 4 6,1 7,4 7,8 9,7 4,41 4,41 4,36 4,37 5 5,1 6,2 6,8 8,7 4,41 4,37 4,35 4,32 6 4,1 5,2 5,9 7,7 4,45 4,38 4,37 4,36 7 3,8 4,9 5,7 7,4 4,49 4,42 4,41 4,40 8 2,8 3,6 4,8 7,4 4,56 4,61 4,43 4,43 9 2,6 3,5 4,8 7,4 4,61 4,62 4,45 4,46



Extrakt 1 g P

Extrakt 2 g P

Extrakt 4 g P

pH 0 g P

pH 1 g P

pH 2 g P

pH 4 g P

1 11,38 11,16 12,72 14,16 4,79 4,78 4,71 4,51 2 9,30 8,77 10,44 12,41 4,57 4,44 4,53 4,42 3 7,39 7,22 8,65 10,73 4,45 4,36 4,37 4,48 4 6,23 6,41 7,59 9,57 4,48 4,37 4,40 4,34 5 5,06 5,48 6,58 8,43 4,36 4,28 4,29 4,34 6 4,33 4,81 5,98 7,74 4,33 4,26 4,27 4,33 7 3,68 4,23 5,41 7,05 4,35 4,25 4,26 4,32 8 3,17 3,75 4,86 6,55 4,36 4,27 4,3 4,34 9 3,18 3,67 4,79 6,36 4,36 4,28 4,32 4,36



Extrakt 1 g P

Extrakt 2 g P

Extrakt 4 g P

pH 0 g P

pH 1 g P

pH 2 g P

pH 4 g P


0 12,2 13,2 14,2 16,2 5,21 5,20 5,20 5,19 1 10,4 11,8 12,6 13,8 4,58 4,56 4,60 4,55 2 6,9 9,6 9,3 10,8 4,16 4,28 4,21 4,17 3 5,4 7,5 7,8 8,9 4,13 4,21 4,17 4,13 4 4,2 6,0 6,2 7,6 4,20 4,17 4,21 4,16 5 3,9 5,3 5,7 7,1 4,20 4,17 4,21 4,18 6 3,4 4,8 5,1 6,6 4,21 4,19 4,22 4,18 7 3,0 4,2 4,7 6,3 4,19 4,19 4,21 4,18 8 2,8 3,6 4,1 5,8 4,19 4,20 4,23 4,20 9 2,8 3,6 4,1 5,8 4,22 4,20 4,23 4,20

Tabelle 52: Ausschlagwürzen alkoholreduziertes Bier und Diätbier

Ausschlagwürze alkoholreduziert alkoholreduziert + Isomaltulose Diätbier

Diätbier + Isomaltulose

Extraktgehalt [Gew-%] 7,15 9,26 7,27 9,11 pH 6,00 5,68 5,86 5,51 Farbe [EBC] 4,60 6,80 5,70 11,00 Bittereinheiten [BE] 46,10 45,20 41,70 42,00 Freier Aminostickstoff [ppm] 114 102 126 112 Tabelle 53: Verkostung Isomaltulosehaltiges Malzbier gegen kommerzielle Malzbiere (10 Verkoster, Mittelwerte)

Durchschnitt M I M II M III Geruch 5 4 5 Hopfenaroma 2 1 2 Bittere 3 2 3 würzeartig 2 3 2 malzig 3 4 2 Vollmundigkeit 3 4 3 Rezenz 3 3 3 Süße 3 4 3 Gesamteindruck 4 4 4

Tabelle 54: Wachstum S.diastaticus auf festem Medium, 7 d, 28 °C, aerob Würzeagar Isomaltuloseagar S. diastaticus DSM 1104 KNZ Kein Wachstum S. diastaticus Espania-Wildtyp KNZ Kein Wachstum S. diastaticus PC 00-Wildtyp KNZ Kein Wachstum Tabelle 55: Versuchsreihe Verwertung Glukose neben Isomaltulose durch Laktobazillen, 28 °C anaerob, Peptonzugabe, Messung mittels HPLC

Isomaltulose [g/l]

Glukose [g/l]

Ausgangskonzentration 44,9 42,1 L. fructivorans (DSM: 20203) 42,6 16,3 L. fructivorans (Wildstamm) 43,9 14,4 L. coryniformis (DSM: 20001) 43,8 9,1 L. lindneri (DSM: 20690) 41,4 20,2 L. lindneri (DSM: 20961) 42,7 12,9 L. casei (DSM: 2001) 40,1 10,8 L. curvatus (Wildstamm) 44,7 16,2 L. brevis (Wildstamm) 44,0 10,2 L. brevis (DSM: 6235) 41,1 13,5

Herstellung fermentierter Getränke unter Verwendung eines ... · von 0 °C vergoren, weshalb kaum...

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