Experimente zur Temperaturabhängigkeit der Gärung

Die Temperatur hat einen entscheidenden Einfluss auf die Aktivität der Mikroorganismen und damit auf den Gärungsprozess. Zwei Experimente verdeutlichen diese Abhängigkeit:

Versuch A: CO2-Produktion bei verschiedenen Temperaturen

In diesem Versuch wird die CO2-Produktion von Hefezellen bei unterschiedlichen Temperaturen gemessen:

• 10°C: Zu niedrig, kaum Gärungsaktivität
• 20°C und 30°C: Zunehmende Gärungsaktivität
• 40°C: Optimale Temperatur für die Gärung
• 45°C: Zu hoch, Hefezellen stellen ihre Tätigkeit ein oder sterben ab

Highlight: Die optimale Temperatur für die alkoholische Gärung durch Hefepilze liegt bei etwa 40°C.

Versuch B: Gärung im Teig

Dieser Versuch zeigt die Auswirkungen der Gärung auf Teig:

1. Teig 1 (ohne Hefe): Sinkt aufgrund des Gewichts
2. Teig 2 (mit Hefe): Schwimmt aufgrund der CO2-Produktion durch alkoholische Gärung

Beispiel: Bei der Brotherstellung sorgt die CO2-Produktion der Hefe dafür, dass der Teig aufgeht und das Brot eine lockere Struktur erhält.

Beide Versuche demonstrieren, dass:

• Die Temperatur einen entscheidenden Einfluss auf die Gärungsaktivität hat
• Hefezellen fakultative Anaerobier sind, die sowohl mit als auch ohne Sauerstoff leben können
• Die CO2-Produktion ein wichtiger Indikator für die Gärungsaktivität ist

Vocabulary: Fakultative Anaerobier sind Organismen, die sowohl unter aeroben als auch unter anaeroben Bedingungen leben und sich vermehren können.

Gärung als wichtiger Stoffwechselprozess

Gärung ist ein zentraler Stoffwechselprozess bei Mikroorganismen wie Hefepilzen und Bakterien zur Energiegewinnung bei Sauerstoffmangel. Dabei werden energiereiche Stoffe in energieärmere umgewandelt.

Definition: Gärung ist die anaerobe Umwandlung energiereicher Stoffe in energieärmere zur Energiegewinnung bei Mikroorganismen unter Sauerstoffmangel.

Voraussetzungen für die Gärung sind:

• Glukose als Ausgangsstoff
• Spezifische Enzyme
• Zytoplasma als Reaktionsort

Es gibt verschiedene Arten der Gärung, darunter:

• Alkoholische Gärung
• Milchsäuregärung
• Essigsäuregärung
• Buttersäuregärung

Highlight: Die wichtigsten Gärungsarten sind die alkoholische Gärung und die Milchsäuregärung.

Alkoholische Gärung

Die alkoholische Gärung ist ein anaerober Prozess, bei dem Hefepilze Kohlenhydrate in Ethanol und Kohlenstoffdioxid umwandeln.

Reaktionsgleichung: C6H12O6 + 2ADP + 2P → 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP

Dieser Prozess findet Anwendung in der Herstellung von:

• Bier und Wein (bis zu 15% Alkoholgehalt)
• Backwaren (Teig geht auf)
• Ethanol in der chemischen Industrie

Beispiel: Bei der Bierherstellung wandeln Hefepilze den Malzzucker in Alkohol und CO2 um, was dem Bier seinen charakteristischen Geschmack und die Kohlensäure verleiht.