25. April 2020

Das Salz-Hefe-Verfahren und die Wissenschaft

DSC_7063Heute wird es etwas wissenschaftlich hier im Blog. Denn schon lange stört sich die Biologin in mir an den Erklärungen, die sowohl im Netz als auch in Fachbüchern des Bäckerei-Handwerks zum Salz-Hefe-Verfahren gebracht werden. Denn es gilt wie immer: Nur weil etwas überall steht, muss es nicht richtig sein. Und so habe ich das getan, was man als Wissenschaftler tut, wenn man vor einem Problem steht: Ich habe wissenschafltiche Publikationen gelesen, die verschiedene Teilaspekte des Salz-Hefe-Verfahrens beleuchten. Und nach und nach entstand ein recht klares Bild von dem, was in der Hefe und im Teig abläuft, das ich nun gerne mit euch teilen möchte. Aber der Reihe nach…

Das Salz-Hefe-Verfahren ist nun wahrlich kein neuer Hut. Es ist ein Verfahren, bei dem Hefe für einen Zeitraum von bis zu 48 Stunden  einer 10% Salzlösung ausgesetzt wird, was zu vielen positven Effekten im Teig und im gebackenen Brot führt. Als Erklärung für diesen Effekt wird sowohl in deutschsprachigen Fachbüchern als auch auf vielen Brotback-Blogs angeben, dass durch den osmotischen Druck (also durch die hohe Salzkonzentration) das Wasser aus der Hefezelle strömt, wodurch die Hefezelle stirbt und die Enzyme, die für die Gärung gebraucht werden, in die umgebene Flüssigkeit gelangt (vgl. z.B. “Lernfelder der Bäckerei“ von C. Schünemann, Bäckerlatein.de von L. Geißler (inzwischen aktualisiert), Hombaking.de von D. Kappel).

Den Effekt des osmotischen Drucks gibt es. Jeder, der einmal Salz auf eine rohe Kartoffelscheibe oder ein Stück Rettich gestreut hat, kennt das Phänomen: Das Gemüse “weint”, es bilden sich Wassertröpfchen. Das liegt daran, dass jedes System ein Gleichgewicht anstrebt. Und da das Salz nicht in die Zelle hinein kann (die Zellmembran ist im Weg), strömt das Wasser aus der Zelle heraus, bis ausserhalb und in der Zelle die gleiche Salzkonzentration herscht. Bis zu diesem Punkt stimmt die Erklärung also.

Aber stirbt die Zelle dabei?

An diesem Punkt kommen wir zu dem großen Problem bei der überall im Netz gebrachten Erklärung: Die Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) ist ein wunderbarer Modellorganisum, um den Einfluss von Stress, z.B. Salzstress, zu testen. Und so gibt es inzwischen einige Studien, die sich mit der Lebensfähigkeit, Wachstumsrate und der Fermentation von Hefen unter Salzstress befassen. Und dabei zeigt sich erstaunliches. Bei einer Salzkonzentration zwischen 6-10% stellt Hefe zwar die Vermehrung ein, zeigt in der Salzlösung aber eine bessere Lebensfähigkeit im Langzeitexperiment (bei zu 208 Stunden) als Hefen, die Konzentrationen in einem Bereich von 0-5% aushalten müssen. Werden diese salzgestressten Hefen nach 24-48 Stunden (je nach Studie) in ein nährstoffhaltiges aber salzfreies Medium überführt, zeigen sie eine deutlich erhöhte Fermentationsrate im Vergleich zu Hefen, die keinem Salzstress unterzogen wurden. Sie vermehren sich auch wieder und das zeigt, dass sie bei Salzstress nicht sterben (vgl. z.B. Logothetis et al, 2007; Logothetis und Walker, 2010, Logothetis et al, 2014).

Das veränderte Teigverhalten kann also nicht an den Enzymen liegen, die nach dem Tod der Hefe in den Teig gelangen. Um zu verstehen, was in der Hefe passiert, muss man den Stoffwechsel der Hefe betrachten. Der Salzstress führt dazu, dass sich die Hefe beginnt, andere Proteine herzustellen, was z.B. den Aufbau ihrer Zellmembran ändert (vgl. Szopinska et al, 2011). Auch beginnt sie, Glycerin zu produzieren und in der Zellmembran einzulagern (vgl. Yeh et al. 2009, Aslankoohi et al., 2015). Steht die Hefe nicht mehr unter Salz-Stress, wird das Glycerin an die Umgebung abgegeben. Dort verbessert es die Fähigkeit des Teiges, Gas zu halten, der Teig geht bei der gleichen Kohlenstoffdioxid-Menge also besser auf. Gleichzeitig bleibt der Teig bei maximalen Volumen (=Vollgare) länger stabil, die Gärtoleranz verbessert sich daher (vlg. Aslankoohi et al., 2015).

Auch steigt wie schon für Nährmedien beschrieben auch im Teig die Fermentationsrate. Eine erhöhte Fermentationsrate führt unter anderem auch zu einer erhöhten Kohlenstoffdioxid-Produktion von Salz-gestresseten Hefen. Sie ist  in zuckerhaltigen Teigen besonders hoch ist. Das bedeutet, dass die Teige auch schneller aufgehen (Yeh et al., 2009, Aslankoohi et al.,2015).

Zusammendfassend lässt sich sagen: Die Hefe überlebt den Salzstress, dem sie beim Salz-Hefe-Verfahren ausgesetzt ist. Der Salzstress führt zu der Abgabe von Glycerin an den Teig, wodurch das Glutennetzwerk elastischer und stabiler wird, der Teig also höher aufgehen kann und die Gärtoleranz verbessert wird. Gleichzeitig wird die Kohlenstoffidoxid-Produktion angeregt – insbesondere in zuckerhaltigen Teigen  – wodurch der Teig schneller aufgeht.

 

Meine Quellen zum Nachlesen:

Aslankoohi, E., Rezaei, M.N., Vervoort, Y., Courtin, C.M., and Verstrepen, K.J. (2015). Glycerol Production by Fermenting Yeast Cells Is Essential for Optimal Bread Dough Fermentation. PLOS ONE 10, e0119364.

Logothetis, S., and Walker, G. (2010). Influence of sodium chloride on wine yeast fermentation performance. IJWR 35.

Logothetis, S., Walker, G.M., and Nerantzis, E.T. (2007). Effect of salt hyperosmotic stress on yeast cell viability. Proceedings for Natural Sciences of Matica Srpska Novi Sad 113, 271–284.

Logothetis, S., Nerantzis, E.T., Tataridis, P., Goulioti, A., Kannelis, A., and Walker, G.M. (2014). Alleviation of stuck wine fermentations using salt-preconditioned yeast. Journal of the Institute of Brewing 120, 174–182.

Szopinska, A., Degand, H., Hochstenbach, J.-F., Nader, J., and Morsomme, P. (2011). Rapid Response of the Yeast Plasma Membrane Proteome to Salt Stress. Molecular & Cellular Proteomics 10.

Yeh, L.-T., Charles, A.L., Ho, C.-T., and Huang, T.-C. (2009). A Novel Bread Making Process Using Salt-Stressed Baker’s Yeast. Journal of Food Science 74, S399–S402.

16 Gedanken zu Das Salz-Hefe-Verfahren und die Wissenschaft

  1. milchmädchen. 25. April 2020

    Steffi: Du bist auf dem besten Wege, meine persönliche Backwissen-Drosten zu werden :D! Ich liebe, liebe, liebe solche verständlich und nachvollziehbar vorgetragenen Schneisen durch den Erklärungsdschungel! Mehr davon! Andernfalls muss ich überlegen, ob ich nicht doch noch ein Naturwissenschaftsstudium will… zwar habe ich Physik, Chemie und Bio abgewählt, sobald es ging (und lieber Informatik behalten), aber… damals hat es auch keiner geschafft, mir nur annähernd zu vermitteln, wo der Reiz all dieser Disziplinen liegt.
    Herzlich: Charlotte

    PS: Ich entnehme dem Popup, man darf herzlich gratulieren?

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  2. Hans W. 25. April 2020

    Hallo Stefanie,

    gratuliert habe ich ja schon, dann wünsche ich euch aber zum Anfang erst noch mal dass ihr alle gesund bleibt und viel Spaß mit eurem „Neuankömmling“ habt!

    Den Bericht über das Salz-Hefe-Verfahren hattest du ja schon angekündigt, und mich damit ziemlich neugierig gemacht. Ich habe mich am Anfang meiner Hobbybäcker-Karriere auch mal damit befasst, bin aber wieder davon abgekommen.

    Allerdings dachte ich, als ich von eurem freudigen Ereignis erfuhr, dass ich auf den Bericht nun wohl eine Weile warten müsste. Um so überraschter und erfreuter war ich als ich per E-Mail die Ankündigung bekam.

    Wieder mal Futter für die Infos-von-Stefanie-Datenbank. Vielen Dank dass du dir die Zeit dazu genommen hast.

    Liebe Grüße von Hans und Familie

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    1. Stefanie 27. April 2020

      @Hans: ich hatte fleissig vorgearbeitet 😊
      Darum ist die Post- Warteschlange auch für die nächsten Wochen noch für den wöchentlichen Rhythmus gefüllt. Danach ist es dann bis zum Jahresende ein zweiwöchentlichet Rhythmus, falls ich nicht zum Backen komme. Ich hatte ja 32 Wochen Zeit, um das ganze zu planen 😇

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  3. Ulrike 25. April 2020

    Herzlichen Glückwunsch, genießt den Nachwuchs.

    Und noch einmal, danke für so einen tollen Artikel! Es ist so viel Halbwissen un der Welt. Ich habe Frau Kollegin deinen Hefevermehrungspost ans Herz gelegt. Nun hast du noch einen Fan mehr

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  4. Lisa 25. April 2020

    Liebe Stefanie,
    herzlichen Glückwunsch zum „Neuen Erdenbürger“!!

    Mit Genuss habe ich die Erklärungen zum Salz-Hefeverfahren gelesen, endlich einmal auch für die nicht Wissenschaftler verständlich. Ich selbst bin Chemikerin und mußte schon häufiger Bekannten dieses Phänomen des Salzstresses erklären, aber du hast es perfekt gelöst.

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  5. Pingback: Salz-Hefe-Verfahren – baeckerlatein.de – Das Lexikon zum Brotbacken.

  6. Lutz 25. April 2020

    Danke für die Recherche, liebe Stefanie!
    Ich habe den Lexikonbeitrag gerade aktualisiert und natürlich deinen Beitrag als Quelle verlinkt.

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  7. Ruth 26. April 2020

    Und wie nutzt man nun diese Methode des Salzes, respektive, wann gibt man das Salz zu dem roggensauer oder LM Anstellgut, da es ja zweifellos, beim backen Vorteile bringt?

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    1. Stefanie 27. April 2020

      @Ruth: das Salz-Hefe-Verfahren ist tatsächlich für Hefe gedacht. Zwei Anwendungsbeispiele in Form von Rezepten stehen für die nächsten zwei Wochen schon in der Warteschleife.

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  8. Rainer 26. April 2020

    Hallo Stefanie,
    vielen Dank für die ausführliche Erklärung. Dieses Verfahren wende ich schon lange für meine Pizzas und auch gelegentlich für Brot an. Für süßen Teig habe ich es noch nicht benutzt, doch das schreit förmlich nach einem Test…..
    Zu Eurem Nachwuchs gratuliere ich herzlich. Vielleicht noch ein kleiner Hinweis aus eigener Erfahrung. Wenn jemand glaubt, dass Eltern ihre Kinder erziehen, der irrt. Es ist in den meisten Fällen umgekehrt (GRINS….)
    Liebe Grüße
    Rainer

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  9. Thomas Oskar Stockey 26. April 2020

    Ich entnehme den Kommentaren, dass sich Familienzuwachs eingestellt hat. Herzlichen Glückwunsch dazu!
    Der Drosten-Vergleich (siehe oben) hat schon was. Ich lese sehr gern Deine Beiträge und bin natürlich auch Fan Deiner Rezepte. Insbesondere die wissenschaftliche Herangehensweise und Betrachtung, gepaart mit Deinem verständlichen Vortrag, machen einfach Spaß.
    Vielen Dank und herzliche Grüße vom Niederrhein.
    Thomas Oskar

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  10. Miriam 27. April 2020

    Auch von mir die allerherzlichsten Glückwünsche zur Ankunft deines Babys! Was für eine Überraschung!
    Dein Artikel ist hochinteressant, ich habe mich immer gefragt, wie genau das funktioniert mit dem Salz- Hefe Verfahren. Ich habe es selbst nur einige Male angewandt, weil ich hier nur ganz selten mal an Frischhefe gelange… da hätte ich noch eine Frage an dich ( und ja klar, natürlich verstehe ich, wenn die Antwort etwas später kommt… das Baby ist die erste Priorität!)… klappt denn das Salz- Hefe- Verfahren auch mit Trockenhefe?

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    1. Stefanie 30. April 2020

      @Miriam: Bei Trockenhefe wird es nicht so gut oder gar nicht funktionieren, weil die Hefe da ja erstmal aus einer anderen Stresssituatuion (Trockenstress) kommt. Rein Theoretisch (weil nicht von mir getestet) könnte es klappen, wenn man die Trockenhefe mit etwas Zucker- oder Malz-Wasser (mit 5% Zucker/Malz) verrührt, bis sie Aktivität in Form von Gasentwicklung zeigt, und dann erst das Salz dazugibt.

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  11. Hanna 29. April 2020

    So ein toller, verständlicher Artikel!

    Auch von mir ganz herzliche Glückwünsche und gutes Gedeihen für den Nachwuchs!

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  12. Ben 2. Mai 2020

    Moin Stefanie,

    meine herzlichsten Glückwünsche für die neue Familie :0)

    Bei uns war es Ende Februar so weit, von daher weiß ich sehr gut, was ihr gerade erlebt ;0)

    Vielen Dank für den erneut Erkenntniss-reichen Beitrag. Interessant wäre, ob wilde Hefen (z.B. im Hefewasser oder Sauerteig) ähnlich robust sind oder ob dort dann andere Mikroorganismen das Steuer übernehmen. Aktuell experimentiere ich mit einem zuckerhaltigen Sauerteig…der aktuelle Zwischenstand sieht schon viel versprechend aus, aber ein paar kleine Stellschrauben müssen noch gedreht werden.

    Beste Grüße,
    Ben

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    1. Stefanie 6. Mai 2020

      @Ben: Dann auch euch ein nachträgliches „herrzlichen Glückwunsch“!
      Bei den Lebensgemeinschaften verschiedener Mikroorganismen, wie man sie im Hefewasser oder Sauerteig findet, wird man mit der Salzzugabe wahrscheinlich erstmal die Salztoleranten Mikroorganismen selektieren. Es gibt ja halophile (salzliebende) Bakterien, die man z.B. bei der Herstellung von milchsauer-vergorenen Gemüse verwendet.

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