Neujahrsgeheimnisse: Harmonie bringt Reichtum und Frieden bringt Leben

28. Lassen Sie den Teig gehen. Die Hefe wird wütend und die Brötchen quellen auf.

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Geschrieben von Li Qingchao (Shandong Normal University)

Die Zeit vergeht so schnell. Im Handumdrehen ist das neue Jahr nur noch wenige Tage entfernt. Es fühlt sich wie ein Traum an. Ich habe wirklich Angst, dass der Jahresurlaub vorbei ist, wenn ich aufwache (Ĭ ^ Ĭ). Ich erinnere mich, dass mein Mentor mir vor einigen Jahren das Kneten von Teig beigebracht hat: Beim Kneten von Teig muss man die „drei Polituren“ erreichen: Die Schüssel muss glatt sein, die Hände müssen glatt sein und es darf kein klebriger Teig vorhanden sein; Der geknetete Teig muss außerdem geschmeidig sein und eine glatte und gleichmäßige Oberfläche aufweisen. Man merkt, dass ich zu Hause kein Workaholic bin. Diesen gesunden Menschenverstand habe ich während meiner Promotion von einem Virologen gelernt (Jemand: Doktorvater muss auch das Teigmachen lehren? Sind die Anforderungen an Doktorväter mittlerweile so hoch?).

Heute ist der 28. Tag des zwölften Mondmonats. Dem Volksbrauch zufolge wird an diesem Tag der Teig geknetet und gegoren, und am nächsten Tag werden die Brötchen gedämpft. Dies symbolisiert Reichtum und Wohlstand und die Menschen hoffen, dass das kommende Jahr voller Reichtum und einem Leben im Wohlstand sein wird. Nun, heute möchte ich Ihnen allen eine Frage beantworten. Bitte zögern Sie nicht, sie zu stellen:

Wie sind die Nudeln aufgegangen?

Abbildung 1: Immaterielles Kulturerbe von Shandong: Jiaodong-Blumenkuchen

Quelle: http://www.jdxzhuabobo.com/

Fermentation

Zum Dämpfen von Brötchen und Knödeln muss der Teig aufgegangen sein, zum Zubereiten von Knödeln oder zum Rollen von Nudeln ist jedoch kein Aufgehen erforderlich. Das spürt jeder beim Pastaessen: Der gegorene Teig ist weich und lecker, mit vielen Poren; während Teigtaschenhüllen oder Nudeln zäh sind, keine Poren haben und relativ durchsichtig aussehen. Was macht den Unterschied zwischen den beiden? Der Teig, der nicht gegoren ist, wird „toter Teig“ genannt, und der Teig, der gegoren ist, wird „gegorener Teig“ genannt. Was bewirkt, dass die Nudeln nicht „sterben“, sondern aufgehen?

Entscheidend ist dabei, ob beim Kneten des Teiges sogenannter Starter, auch Hefe oder alter Teig genannt, zugegeben wird. Es wird in verschiedenen Dialekten unterschiedlich genannt, ist aber eigentlich dasselbe, nämlich der kleine Teig, der beim letzten Dämpfen der Brötchen übrig bleibt. Da es schon eine gewisse Vorgeschichte hat, sieht die Gärung dunkler aus und Sie können wahrscheinlich Fäden sehen, wenn Sie es aufgraben. Es riecht ein wenig nach Wein oder Säure. Im Wesentlichen ist Starter ein Teig, der Hefestämme enthält. Wenn Sie zu Hause nicht oft Brötchen dämpfen, können Sie direkt frische Hefeblöcke oder Trockenhefepulver verwenden. Bei der Extraktionshefe handelt es sich um Frischhefe, die nach dem Trocknen und Granulieren zu Trockenhefe wird. Frische Hefe ist ein frischer Bakterienblock in aktivem Zustand mit kurzer Lagerzeit und eignet sich zum Kühlen, hat aber eine starke Gärfähigkeit; Hefepulver ist ein gefriergetrocknetes Bakterienpulver im dehydrierten Ruhezustand und hat eine lange Lagerzeit. Vom Prinzip der Teigsäuerung her sind Starter-, Frisch- und Trockenhefe gleich: Nachdem die Hefe in den Teig eingeimpft wurde, wächst und vermehrt sie sich im Teig, wobei Kohlendioxidgas entsteht. Daher nimmt nach der Gärung des Teigs sein Volumen zu und es werden Poren sichtbar. Während des Dampf- und Backvorgangs tritt Kohlendioxidgas aus und dehnt sich aus, wodurch mehr und größere Poren entstehen und die Pasta weich und lecker wird (ein ähnlicher Effekt kann auch mit Natron (NaHCO3) erzielt werden, worauf in diesem Artikel jedoch nicht eingegangen wird).

Abbildung 2: Der lange fermentierte Starter (oben links), der frische Hefeblock (oben rechts), das Trockenhefepulver (unten links) und der fermentierte Teig.丨Bilder aus dem Internet

Hefe

Im Alltag bezeichnet der Begriff Hefe im Allgemeinen die Bakterien, die für die Teig- und Alkoholgärung verwendet werden. In der Mikrobiologie bezeichnet Hefe einzellige Pilze. Derzeit sind mehr als 1.500 Hefearten entdeckt worden, was 1 % aller bekannten Pilzarten entspricht[1] (zu den Pilzen zählen auch Schimmelpilze, die hauptsächlich in Form von Hyphen vorkommen, und Champignons, die große Fruchtkörper bilden können). Schon seit langer Zeit verwenden Menschen Hefe zur Weinherstellung, zum Backen und zur Herstellung von Nudeln. Bereits in der Jungsteinzeit waren die Menschen in der Lage, Wein herzustellen.

Ein wirkliches Verständnis dieser Fermentationsprozesse musste jedoch bis 1857 warten.

Damals entdeckte der französische Wissenschaftler Pasteur, dass die alkoholische Gärung keine einfache chemische Reaktion ist, sondern durch die Beteiligung biologischer Organismen verursacht wird. Bei der niedlichen kleinen Hefe, die dabei eine Rolle spielt, handelt es sich hauptsächlich um Bierhefe (Saccharomyces cerevisiae), die auch als Bierhefe und Bäckerhefe bekannt ist. Wir Chinesen verwenden diese Hefe im Allgemeinen auch zur Herstellung von Teig und gedämpften Brötchen (wenn sie von den Chinesen entdeckt worden wäre, würde man sie vielleicht „Weißweinhefe“ oder „Bäckerhefe“ nennen). Sofern nicht anders angegeben, bezieht sich der Begriff „Hefe“ im Allgemeinen auf einzellige Pilze im weiteren Sinne oder auf Bierhefe im engeren Sinne.

Abbildung 3. Kolonien und Namen verschiedener Hefen [2]

Brauhefe wurde zuerst aus Weintraubenschalen isoliert (die meisten Hefen bevorzugen eine Umgebung mit hohem Zuckergehalt). Die Kolonien sind grauweiß, haben eine feuchte Oberfläche und ein Weinaroma. Hefe ist ein eukaryotischer Einzeller. Die einzelnen Hefen sind sehr klein, etwa 5–10 Mikrometer groß (auf einer Länge von einem Millimeter passen etwa 150 Hefen), und haben eine kugelförmige oder ellipsoide Form.

Abbildung 4. Beobachtung von Bierhefe unter einem optischen Mikroskop | Quelle: Wikipedia

Die Oberfläche der Hefe ist von ihrer Zellwand bedeckt und relativ glatt, unter einem Elektronenrastermikroskop sind jedoch einige kreisförmige Narben zu erkennen. Dies sind die Spuren, die die Bierhefe nach der Knospenvermehrung hinterlässt. Anders als bei den meisten Bakterien oder unseren menschlichen Körperzellen, die eine gleichmäßige Zweiteilung durchlaufen, sind die Tochterzellen beim Teilungsprozess der Bierhefe relativ klein, wie kleine Knospen, die aus der Mutterzelle wachsen. Wenn die Knospe groß genug ist und sich von der Mutterzelle löst, bildet sich an der Bruchstelle eine Stiel- oder Knospennarbe.

Abbildung 5. Die Morphologie von Bierhefe unter einem Elektronenmikroskop | Quelle: Wikipedia

Fermentation

Also, was hat dieser kleine, pummelige Süße im Teig gemacht?

Um es einfach auszudrücken: Sie sind „wütend“! Wenn Sie sich nicht ärgern, wölben sich die Dampfbrötchen nicht.

Technisch gesehen ist es „fermentiert“. Hefe baut Zucker unter anaeroben Bedingungen ab und produziert dabei Kohlendioxid und Alkohol. Dieser Vorgang ist Teil des Hefekatabolismus, dessen Zweck darin besteht, Energie, Reduktionskraft und bestimmte für Lebensprozesse notwendige Verbindungen zu gewinnen.

Der Begriff „Fermentation“ wird häufig sowohl in der Biologie als auch in der Mikrobiologie verwendet. Unter Fermentation versteht man im weiteren Sinne die Nutzung der Lebensaktivitäten von Mikroorganismen unter aeroben oder anaeroben Bedingungen, um die mikrobiellen Zellen selbst oder die direkten Metabolite von Mikroorganismen oder die sekundären Metabolite von Mikroorganismen herzustellen.

Abbildung 6. Hefe baut Zucker ab, um Energie freizusetzen und Alkohol und Kohlendioxid zu produzieren**[3]**

Wie also vergärt Hefe Zucker zu Alkohol und Kohlendioxid?

Im Jahr 1897 zermahlte der deutsche Chemiker Eduard Buchner Hefe, bis keine lebende Hefe mehr übrig war. Er fand heraus, dass der Extrakt auch ohne lebende Hefe in der Lage war, Zucker in Alkohol und Kohlendioxid zu zerlegen. (Buchner wusste nicht, dass ein japanisches Unternehmen später mit dem Mahlen von Hefe ein Vermögen machte. Ihr Hefeextrakt wurde in China als „Zauberwasser“ bezeichnet.)

Buchner nannte diese in Hefe enthaltene Substanz Zymase und erhielt dafür 1907 den Nobelpreis für Chemie[4].

Heute wissen wir, dass die alkoholische Gärung eigentlich das Ergebnis der kombinierten Wirkung einer Reihe von Enzymen ist und dass es sich bei der alkoholischen Gärung eigentlich um eine Mischung von Enzymen handelt.

Enzyme sind biologische Makromoleküle mit katalytischen Eigenschaften, meist Proteine. Enzyme haben einen anderen alten Namen: Enzyme, den wir aufgegeben haben. Achten Sie darauf und markieren Sie dies an der Tafel: Der vereinfachte chinesische Text, in dem wiederholt das Wort „Enzym“ verwendet wird, ist irreführend. Bitte beachten Sie dies.

Welche spezifischen Enzyme sind also am Fermentationsprozess beteiligt und welche chemischen Reaktionen katalysieren sie? Damit kommen wir zu einem der schwierigsten Teile des gesamten Grundstudiums an der School of Life Sciences: dem biochemischen Stoffwechsel (um diesen Teil zu vermeiden, habe ich ein Aufbaustudium gewählt, bei dem keine biochemischen Prüfungen erforderlich waren. Später stellte ich fest, dass ich völlig vergessen hatte, dass dies auch in der Mikrobiologie behandelt wurde, bis ich diesen Teil unterrichten musste. ლ(ٱ٥ٱლ)).

Egal ob Stärke oder Saccharose, jeder Zucker muss in Glukose umgewandelt werden und zum Abbau in den Glykolyseweg gelangen. Glykolyse ist ein Stoffwechselweg, der Glucose C6H12O6 in Pyruvat CH3COCOOH umwandelt. Der Glykolyseprozess setzt freie Energie frei, die auf Substratebene phosphoryliert wird, um ein energiereiches Molekül zu bilden: Adenosintriphosphat (ATP). Gleichzeitig erzeugt der Glykolyseprozess auch 3 „Reduktionskraft“: reduziertes Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid (NADH+H+).

Die Glykolyse findet im Zytoplasma statt und benötigt keinen Sauerstoff. Der häufigste Glykolyseweg ist der EMP-Weg (Embden-Meyerhof-Parnas, benannt nach den drei wichtigsten Wissenschaftlern, die diesen Prozess entdeckt haben), der zehn Enzyme und zehn Reaktionsschritte erfordert.

Abbildung 7. Die Gesamtreaktion und der spezifische Prozess der Glykolyse | Der Autor adaptierte aus Wikipedia

Das durch Glykolyse produzierte ATP kann die notwendige Energie für Lebensaktivitäten bereitstellen, während Pyruvat und Reduktionskraft unterschiedliche Verhältnisse aufweisen. Unter aeroben Bedingungen tritt Pyruvat in den Tricarbonsäurezyklus ein, zersetzt sich und produziert Kohlendioxid. Bei diesem Prozess wird zusätzlich zu der durch die Phosphorylierung von NADH erzeugten Energie auch mehr Reduktionskraft (NADH+H+ und FADH2) freigesetzt. Die reduzierende Kraft erzeugt durch den Prozess der oxidativen Phosphorylierung mehr ATP und die Wasserstoffionen verbinden sich schließlich mit Sauerstoff zu Wasser. Unter anaeroben Bedingungen decarboxyliert Hefe Pyruvat und produziert dabei Kohlendioxid und Acetaldehyd. Als endogener organischer Elektronenakzeptor kann Acetaldehyd die „nicht platzierte“ Reduktionskraft von NADH+H+ aufnehmen und schließlich zu Ethanol reduziert werden.

Dieser Prozess, bei dem sich das in der Glykolysereaktion unter anaeroben Bedingungen produzierte NADH+H+ mit endogenen organischen Elektronenakzeptoren verbindet und ausschließlich durch Substratphosphorylierung Energie produziert, wird als Fermentation bezeichnet, was die engste Bedeutung von „Fermentation“ darstellt.

Tipps

Adenosintriphosphat (ATP) ist die am häufigsten verwendete „Energiewährung“ aller bekannten Lebewesen und liefert direkt Energie für Lebensaktivitäten. Es gibt zwei Möglichkeiten, ATP zu produzieren. Die erste ist die Substratebenenphosphorylierung, eine Methode, bei der die Energie von Verbindungen mit energiereichen Phosphatbindungen unter Beteiligung von Enzymen direkt auf ATP übertragen wird. Die zweite Möglichkeit besteht darin, dass die ATP-Synthase die Energie der protonenmotorischen Kraft (PMF) nutzt, um ATP in einem chemiosmotischen Kopplungsverfahren zu produzieren (die Konzentration der Wasserstoffionen auf beiden Seiten der Plasmamembran ist unterschiedlich. Wenn Wasserstoffionen von der Seite mit hoher Konzentration auf die Seite mit niedriger Konzentration zurückfließen, treibt dies die ATP-Synthase zur Synthese von ATP an). Die Quelle der Protonenantriebskraft wird hauptsächlich durch die Elektronentransportkette gebildet, die durch biologische Oxidationsprozesse und Photosynthese angetrieben wird.

Abschluss

Wow, obwohl die Hefe nur „wütend“ war und ein wenig Kohlendioxidgas produzierte, hatte ich nicht erwartet, dass in den Zellen ein so komplizierter Prozess ablief. Tatsächlich ist Hefe neben ihrer umfangreichen und langjährigen Anwendung in der Lebensmittelindustrie auch ein wichtiger Modellorganismus, der eine wichtige Rolle in der Erforschung des Zytoskeletts, des Zellzyklus, der Meiose und anderen Bereichen spielt. Dies liegt daran, dass Hefe fast so einfach zu züchten ist wie E. coli (das Starbakterium der Gentechnik, das schon viele Master- und Doktoranden ins Abseits gedrängt hat!), Hefe dem Menschen jedoch näher steht als E. coli, da es sich um einen eukaryotischen Organismus handelt.

Abbildung 8: Hefe ist ein eukaryotischer Organismus | Lallemand Brewing

Darüber hinaus ist Hefe auch ein wichtiges mikrobiologisches Entwicklungsbakterium. Beispielsweise wird der Hepatitis-B-Impfstoff mithilfe von Hefe hergestellt.

Trinken Sie etwas Wein zu gedämpften Brötchen, Hefe sei Dank!

Moment, es gibt auch Hefearten, die Krankheiten verursachen können. Die häufigsten pathogenen Hefen sind Cryptococcus, Torulopsis und Candida (Candida), die normalerweise opportunistische Infektionen verursachen oder Patienten mit geschwächtem Immunsystem infizieren (ich werde die Bilder nicht veröffentlichen, ich wünsche Ihnen allen ein frohes neues Jahr).

Verweise

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Yeast

[2] Alexander N. Glazer, Hiroshi Nikaido, MIKROBIAL BIOTECHNOLOGY, Grundlagen der angewandten Mikrobiologie, 2. Auflage

[3] https://socratic.org/questions/how-do-the-products-of-fermentation-in-animals-differ-from-yeast

[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Zymase

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