Bierverderbnisprüfung: Ein umfassender Leitfaden für Brauereien

Die Aufrechterhaltung der Bierqualität und die Minimierung des Verderbs haben für jede erfolgreiche Brauerei oberste Priorität. Bierverderbende Mikroorganismen (BSMs) können einen schlechten Geschmack, unerwünschte Aromen und eine verkürzte Haltbarkeit verursachen, was zu erheblichen finanziellen Konsequenzen führen kann. Um diese Herausforderung zu meistern, müssen Brauereien die gängigen bierschädigenden Organismen genau kennen und robuste Testmethoden anwenden. In diesem Leitfaden tauchen wir in die Welt des Bierverderbs ein, untersuchen die Auswirkungen mikrobieller Verunreinigungen und erkunden, wie die quantitative Echtzeit-PCR eine schnelle und zuverlässige Lösung für den Nachweis von Verunreinigungen in verschiedenen Stadien des Brauprozesses bieten kann.

Was ist Bierverderb?

Bierverderb ist die unerwünschte Veränderung des Geschmacks, des Aromas oder des Aussehens von Bier, die durch das Wachstum von Mikroorganismen verursacht wird, die vom Brauer als schädlich angesehen werden. Diese Mikroorganismen, die als "Bierverderber" bekannt sind, bestehen hauptsächlich aus 40 Hefe- und 50 Bakterienarten, die in der rauen Bierumgebung überleben können. Diese Umgebung ist gekennzeichnet durch einen hohen Ethanolgehalt (0,5-10% w/w), einen niedrigen pH-Wert (3,8-4,7), antimikrobielle Verbindungen aus dem Hopfen (Iso-Säuren bis zu 55 ppm), wenig Sauerstoff und begrenzte Nährstoffe.

Der Verderb von Bier kann die Haltbarkeit erheblich verkürzen und möglicherweise zu erheblichen finanziellen Verlusten für Brauereien aufgrund von Produktrückrufen oder Ablehnungen durch die Verbraucher führen. Das Konzept des "Verderbs" ist jedoch subjektiv und hängt von den Absichten des Brauers und den Erwartungen der Verbraucher ab, da einige Bierstile, wie z.B. Sauerbiere, absichtlich BSMs für die gewünschten sensorischen Eigenschaften enthalten.

Welches sind die häufigsten bierschädlichen Organismen?

Bierverderb kann durch verschiedene Mikroorganismen verursacht werden, darunter Bakterien, wilde Hefen und Schimmelpilze. Die folgende Tabelle fasst die häufigsten bierverderbenden Mikroorganismen und die damit verbundenen Fehlaromen und Mängel zusammen:

Mikroorganismus	Typ	Fehlgeschmäcker und Defekte
Lactobacillus spp.	Gram-positive Bakterien	Milchsäure (säuerlich), Diacetyl (buttrig), Schwefelwasserstoff (faules Ei), ropig, trüb
Pediococcus spp.	Gram-positive Bakterien	Milchsäure (säuerlich), Diacetyl (buttrig), Fäulnis, Trübung
Megasphaera spp.	Gram-negative Bakterien	Buttersäure (ranzig), Schwefelwasserstoff (faules Ei), Mercaptane (stinkend)
Pectinatus spp.	Gram-negative Bakterien	Propionsäure (Essig), Schwefelwasserstoff (faules Ei), Mercaptane (stinkend)
Zymomonas spp.	Gram-negative Bakterien	Acetaldehyd (grüner Apfel), Schwefelwasserstoff (faules Ei), Dimethylsulfid (gekochtes Gemüse)
Saccharomyces spp. (wilde Stämme)	Hefe	Phenolische Fehlaromen (nelkenartig, medizinisch), überschüssige Ester (fruchtig), Trübung
Brettanomyces spp.	Hefe	Essigsäure (Essig), Tetrahydropyridine (moussierend), phenolische Nebengeschmacksstoffe (Scheune, Pferdedecke)
Aspergillus niger	Schimmelpilz	Mykotoxine, Fehlgeschmäcker, Trübung

Diese bierverderbenden Mikroorganismen können über verschiedene Quellen in den Brauprozess gelangen, z.B. über kontaminierte Rohstoffe (z.B. Malz, Hopfen, Wasser), Luft, Brauanlagen und Verpackungsmaterialien. Um das Risiko des Bierverderbs zu minimieren, müssen Brauereien strenge Hygiene- und Sanitärpraktiken sowie eine routinemäßige mikrobiologische Überwachung während des gesamten Brauprozesses einführen.

Fälle von Bierverderb

Fälle von Bierverderb haben gezeigt, wie schwierig es für Brauereien ist, die mikrobiologische Qualitätskontrolle aufrechtzuerhalten. Im Jahr 2016 hat eine große amerikanische Brauerei einen groß angelegten Rückruf wegen einer Kontamination mit Lactobacillus , einem Bierverderbnisbakterium, das Milchsäure und andere Fehlaromen produzieren kann, durchgeführt. Die Kontamination wurde auf das Hefevermehrungssystem der Brauerei zurückgeführt, was die Bedeutung einer umfassenden mikrobiologischen Überwachung während des gesamten Brauprozesses unterstreicht.

Aufgrund ihrer einzigartigen Zusammensetzung und Produktionsprozesse sind alkoholfreie und alkoholarme Biere besonders anfällig für mikrobiellen Verderb. Das Fehlen oder der geringere Gehalt an Ethanol, das als natürliches antimikrobielles Mittel wirkt, schafft in Kombination mit höheren pH-Werten und Restzuckern eine Umgebung, die dem Wachstum von bierschädlichen Mikroorganismen förderlich ist. Im Jahr 2020 sah sich eine bekannte irische Brauerei gezwungen, ihr kürzlich auf den Markt gebrachtes alkoholfreies Stout in Großbritannien aufgrund einer möglichen mikrobiologischen Verunreinigung zurückzurufen.

Traditionelle Methoden zum Nachweis von Bierverderb

Traditionelle Methoden zum Nachweis von Mikroorganismen, die das Bier verderben, beruhen auf kulturbasierten Techniken unter Verwendung selektiver Medien. Bei diesen Methoden werden Bierproben auf Agarmedien plattiert, um das Wachstum bestimmter BMS zu fördern und das Wachstum anderer Mikroben zu hemmen. Zum Beispiel wird de Man, Rogosa und Sharpe (MRS) Agar, ergänzt mit Cycloheximid, üblicherweise zur Isolierung und Auszählung von Milchsäurebakterien (LAB) in Bier verwendet.

In ähnlicher Weise werden Universal Beer Agar (UBA) und Raka-Ray Agar verwendet, um Pediococcus- bzw. Lactobacillus-Spezies nachzuweisen. Die traditionellen kulturbasierten Methoden haben jedoch mehrere Einschränkungen. Sie sind zeitaufwändig, da es oft 5-7 Tage dauert, bis sich sichtbare Kolonien bilden, was die Identifizierung von Kontaminationsfällen verzögert. Diesen Methoden mangelt es an Sensitivität: Die Nachweisgrenzen liegen bei 10²-10³ KBE/ml, so dass geringfügige Kontaminationen unbemerkt bleiben.

Außerdem lassen sich mit kulturbasierten Verfahren keine lebensfähigen, aber nicht kultivierbaren (VBNC) Mikroben nachweisen, die unter den stressigen Bedingungen von Bier in einen Ruhezustand übergehen können, aber dennoch ihr Verderbnispotenzial behalten.

Die Mikrokolonie-Methode, ein modifizierter kulturbasierter Ansatz, kann die Geschwindigkeit und Empfindlichkeit des BSM-Nachweises verbessern. Bei dieser Technik werden Bierproben membranfiltriert und 24-48 Stunden lang auf selektiven Medien bebrütet. Die entstehenden Mikrokolonien werden dann mit Fluoreszenzfarbstoffen wie Carboxyfluoresceindiacetat (CFDA) angefärbt und unter dem Mikroskop gezählt, um langsam wachsende und VBNC-Zellen zu erkennen. Die Mikrokolonie-Methode bietet zwar einige Vorteile gegenüber der traditionellen Ausplattierung, erfordert aber immer noch eine spezielle Ausrüstung und geschultes Personal, was ihre Verbreitung in Brauereien einschränkt.

Hygiena's fortschrittliche Lösungen zum Nachweis von Bierverderb

Verunreinigungen im Brauprozess können in verschiedenen Stadien auftreten, die bereits bei den Rohstoffen beginnen. Um das Risiko des Bierverderbs zu minimieren, müssen Brauereien ein robustes Sicherheitstestprogramm einführen, das jeden Schritt des Brauprozesses abdeckt, von den Rohstoffen bis zum fertigen Produkt. Durch den Einsatz schneller und empfindlicher Testmethoden an kritischen Kontrollpunkten können Brauereien potenzielle Verunreinigungen schnell erkennen, Korrekturmaßnahmen ergreifen und das Risiko des Bierverderbs erheblich reduzieren.

Hygiena^® bietet umfassende, hochmoderne Lösungen zum Nachweis und zur Vermeidung von bierschädlichen Mikroorganismen in jeder Phase des Brauprozesses. Von den Rohstoffen bis zum fertigen Produkt bietet Hygiena maßgeschneiderte Testmethoden, die Brauereien jeder Größe dabei helfen, die Qualität und Konsistenz ihres Bieres sicherzustellen. In diesem Abschnitt stellen wir Ihnen die verschiedenen Lösungen vor, die Hygiena für jeden einzelnen Schritt des Brauprozesses anbietet und die es den Brauereien ermöglichen, die höchsten Hygienestandards einzuhalten und ihren Kunden außergewöhnliche Produkte zu liefern.

Rohzutaten: Frühzeitige Erkennung mikrobieller Verunreinigungen im Bier

Die bei der Bierherstellung verwendeten Rohstoffe wie Malz, Getreide und Wasser können eine bedeutende Quelle für mikrobielle Verunreinigungen sein. Malz und Getreide sind besonders anfällig für Verunreinigungen durch Aspergillus-Schimmelpilze, die Mykotoxine wie Aflatoxin B1 produzieren können. Diese Mykotoxine können im fertigen Bier zu Fehlaromen und potenziellen Gesundheitsrisiken führen. Außerdem kann das im Brauprozess verwendete Wasser organische Verunreinigungen enthalten, die das Wachstum von bierschädlichen Mikroorganismen fördern.

Die frühzeitige Erkennung dieser Verunreinigungen ist der Schlüssel zu einem Bier ohne Verderb. Brauereien können Tests wie die Helica^® Aflatoxin B1 ELISA Kits nutzen, die ein schnelles Screening von Malz und Getreide auf Aflatoxin B1 ermöglichen. So können Brauereien kontaminierte Zutaten identifizieren und zurückweisen, bevor sie in den Produktionsprozess gelangen. Für einen spezifischeren Nachweis von Aspergillus-Arten verwendet das foodproof^® Aspergillus Detection LyoKit Echtzeit-PCR, um die vier wichtigsten Aspergillus-Arten(A. flavus, A. fumigatus, A. niger und A. terreus) in Rohstoffen zu identifizieren. Diese frühzeitige Erkennung verderblicher Schimmelpilze hilft Brauereien, das Einbringen von Mykotoxinen und Fehlaromen in den Brauprozess zu verhindern.

Durch die Einführung eines strengen Programms zur Untersuchung von Rohstoffen können Brauereien die Qualität ihrer Zutaten sicherstellen, das Risiko der Einschleppung bierschädlicher Mikroorganismen in den Produktionsprozess minimieren und letztendlich die Qualität und Sicherheit des fertigen Biers schützen.

Während des Prozesses: Nachweis von Bierverderb während des Brauens

In-Prozess-Tests sind bei der Bierherstellung von entscheidender Bedeutung, da die Brauerei-Umgebung das Wachstum von Mikroorganismen in verschiedenen Stadien stark begünstigen kann. Während des Maischens bieten die warmen Temperaturen (60-70 ℃) und der hohe Feuchtigkeitsgehalt ideale Bedingungen für die Vermehrung von thermophilen Milchsäurebakterien wie Lactobacillus delbrueckii und Lactobacillus amylovorus.

Ebenso stellt die Gärung ein Risiko für das Wachstum von bierschädlichen Bakterien wie Pediococcus- und Lactobacillus-Arten sowie von wilden Hefestämmen wie Saccharomyces cerevisiae var. diastaticus und Brettanomyces spp. dar. Diese Mikroorganismen können Restzucker verstoffwechseln und Fehlaromen, Säure und Trübungen erzeugen, die die Qualität und Stabilität des Bieres beeinträchtigen.

Darüber hinaus können bei den Prozessen nach der Gärung, einschließlich Konditionierung, Filtration und Verpackung, Verunreinigungen eingeschleppt werden, wenn keine angemessenen Hygiene- und Sanitärpraktiken eingehalten werden. Biofilme, die von bierschädigenden Bakterien auf den Oberflächen der Anlagen gebildet werden, können eine dauerhafte Kontaminationsquelle darstellen und zu wiederkehrenden Verderbnisereignissen führen, wenn sie nicht wirksam bekämpft werden.

Brauereien können mikrobielle Verunreinigungen bereits in einem frühen Stadium des Produktionsprozesses erkennen und eindämmen, indem sie prozessbegleitende Tests mit schnellen und empfindlichen Methoden wie den foodproof Beer Screening und foodproof Spoilage Yeast Detection Kits von Hygiena durchführen.

Diese Nachweissätze bieten Brauereien eine schnelle und zuverlässige Methode zum Nachweis von bierschädlichen Mikroorganismen während des Produktionsprozesses und bieten mehrere entscheidende Vorteile:

• Gezielter Nachweis von über 30 bierschädlichen Bakterien, darunter Lactobacillus, Pediococcus, Pectinatus und Megasphaera-Arten.
• Die Unterscheidung zwischen Milchsäurebakterien und bierverderbenden anaeroben Bakterien ermöglicht gezielte Abhilfemaßnahmen und verhindert die Ausbreitung von Kontaminationen.
• Nachweis der Hopfentoleranzgene horA und horC, die Aufschluss über das Verderbnispotenzial der nachgewiesenen Bakterien geben.
• Identifizierung der wichtigsten wilden Hefearten und -stämme wie Saccharomyces cerevisiae var. diastaticus und Brettanomyces spp.
• Schnelle Ergebnisse innerhalb von 2 Stunden nach direkter Probenahme oder Anreicherung, mit weniger als 40 Minuten Einarbeitungszeit, was eine frühzeitige Identifizierung von Kontaminationsereignissen ermöglicht.
• Hohe Empfindlichkeit mit Nachweisgrenzen von 1-10 KBE/ml, die die Identifizierung von geringfügigen Kontaminationen ermöglicht, die mit herkömmlichen Methoden möglicherweise unbemerkt bleiben.
• Kompatibel mit verschiedenen qPCR-Instrumenten, was eine einfache Integration in die bestehende Laborinfrastruktur gewährleistet.

Durch die Integration dieser Kits in ihr prozessbegleitendes Qualitätskontrollprogramm können Brauereien Kontaminationsereignisse schnell erkennen und bekämpfen, bevor sie zu großflächigem Verderb führen. Der Nachweis geringer Mengen problematischer Organismen zu einem frühen Zeitpunkt im Produktionsprozess ermöglicht sofortige Korrekturmaßnahmen, wie z.B. die erneute Desinfektion von Anlagen oder die Umleitung kontaminierter Produkte, was letztendlich Zeit und Geld spart.

Umweltüberwachung: Proaktive Kontaminationskontrolle

Die Umgebungsüberwachung ist ein entscheidender Aspekt der proaktiven Kontaminationsvorbeugung in Brauereien, da Kontaminationen über verschiedene Wege eingebracht werden können, z.B. durch die Handhabung von Rohstoffen, unzureichende Desinfektion von Anlagen und Biofilme. Hygiena's EnSURE^® Touch Luminometer bietet zusammen mit den UltraSnap^® ATP-Tests und den MicroSnap^® Tests auf Indikatororganismen eine schnelle und zuverlässige Möglichkeit, die Sauberkeit der Brauereiumgebung zu überprüfen. Durch die Messung der ATP-Werte auf Geräten und Oberflächen können Brauereien die Wirksamkeit ihrer Reinigungs- und Desinfektionsverfahren schnell beurteilen und Bereiche identifizieren, die zusätzliche Aufmerksamkeit erfordern.

Die Effektivität des EnSURE Touch wird durch seine Kompatibilität mit der SureTrend^® Software erhöht, die es ermöglicht, die Umweltüberwachungsdaten im Laufe der Zeit zu verfolgen und zu analysieren. SureTrend hilft Brauereien dabei, Muster und Trends in ihren Kontaminationsrisiken zu erkennen. So können sie proaktiv Maßnahmen ergreifen, um Kontaminationsereignisse zu verhindern, wie z.B. konstant hohe ATP-Werte an einem bestimmten Gerät, die auf das Vorhandensein von Biofilmen oder anderen hartnäckigen Kontaminationsquellen hinweisen können.

Darüber hinaus kann SureTrend Brauereien dabei helfen, bestimmte Bereiche innerhalb ihrer Anlage zu identifizieren, in denen die Kontamination weiterhin ein Problem darstellt, wie z.B. schwer zu reinigende Bereiche mit schlechtem Hygienedesign. Indem sie sich auf diese problematischen Bereiche konzentrieren und gezielte Abhilfemaßnahmen ergreifen, können Brauereien ihr Kontaminationsrisiko insgesamt wirksam verringern und ein hohes Maß an Umwelthygiene aufrechterhalten.

Endprodukt: Sicherstellung der Qualität im letzten Schritt

Die Prüfung des Endprodukts ist unerlässlich, um sicherzustellen, dass das Bier frei von Verunreinigungen ist, bevor es den Verbraucher erreicht. Selbst bei strengen prozessbegleitenden Tests und Umweltüberwachung besteht immer noch das Risiko, dass bierschädliche Mikroorganismen in den letzten Produktionsschritten, wie z.B. der Abfüllung und dem Verschließen, bestehen bleiben oder eingeschleppt werden. Die Erkennung und Beseitigung von Verunreinigungen in diesen Phasen ist entscheidend, um die Freisetzung von minderwertigem oder verdorbenem Bier zu verhindern.

Herkömmliche kulturbasierte Methoden zum Nachweis von bierverderbenden Mikroorganismen können mehrere Tage bis Wochen benötigen, um Ergebnisse zu liefern. Dies kann die Produktfreigabe erheblich verzögern und zu Cashflow-Problemen bei Brauereien führen, insbesondere bei kleineren Handwerksbrauereien mit begrenzten Ressourcen. Hygiena's foodproof Beer Screening und foodproof Spoilage Hefe Detection Kits bieten eine schnelle und zuverlässige Lösung, die bereits 2 Stunden nach der Anreicherung Ergebnisse liefert. Diese Kits ermöglichen den gezielten Nachweis von über 30 bierschädlichen Bakterien und die Identifizierung der wichtigsten wilden Hefestämme, so dass Brauereien schneller und mit größerer Sicherheit Entscheidungen zur Produktfreigabe treffen können.

Neben der mikrobiellen Kontamination ist die Gesamtpilzbelastung im fertigen Bier ein weiterer wichtiger Faktor, der berücksichtigt werden muss. Während einige Bierstile, wie z.B. Sauerbiere, absichtlich Hefe und Schimmel enthalten, hilft die Quantifizierung dieser Organismen im Endprodukt, die Konsistenz zu gewährleisten und potenzielle Kontaminationsprobleme zu erkennen. Das foodproof Hefe- und Schimmelpilzquantifizierungs-LyoKit von Hygiena ist ein wertvolles Hilfsmittel zur Bewertung der Pilzbelastung im fertigen Bier, das Brauereien ein umfassendes Verständnis des mikrobiologischen Profils ihres Produkts ermöglicht.

Allergene sind ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Prüfung des Endprodukts. Bier kann verschiedene Allergene enthalten, die bei empfindlichen Personen unerwünschte Reaktionen hervorrufen können, z.B. Gluten, Sulfite, Histamin, Hühnereiweiß, Milch und Nüsse. Die Überprüfung, ob die Produktetiketten das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein potenzieller Allergene korrekt wiedergeben, ist für die Sicherheit der Verbraucher und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften unerlässlich.

Hygiena bietet eine Reihe von Lösungen für Allergentests in fertigen Bierprodukten an. AllerSnap^® ist ein schneller und empfindlicher Test, der Gesamtproteinrückstände auf Oberflächen nachweist und damit das Vorhandensein von allergenen Proteinen anzeigt. Er hilft dabei, die Wirksamkeit von Reinigungsverfahren für Geräte zu überprüfen und Kreuzkontaminationen zu verhindern. Für Glutentests bietet Hygiena GlutenTox^® Pro und GlutenTox Sticks Plus an, empfindliche, schnelle und zuverlässige Tests, die Brauereien dabei helfen, die Vorschriften zur glutenfreien Kennzeichnung einzuhalten und Verbraucher mit Zöliakie oder Glutensensitivität zu versorgen. Für eine schnelle Quantifizierung von Allergenen, für die keine Laborausrüstung und keine technischen Grundkenntnisse erforderlich sind, können Brauereien die AlerTox^® Sticks nutzen. Dabei handelt es sich um Lateral-Flow-Tests für spezifische Allergene, einschließlich Ei, Milch, Baumnüsse und Senf, die in nur 10 Minuten qualitative Ergebnisse liefern. Um festzustellen, ob der Allergengehalt für die Produktfreigabe akzeptabel ist, können Brauereien unsere AlerTox ELISA-Linie nutzen.

Indem sie das umfassende Angebot an Testlösungen von Hygiena in ihr Qualitätskontrollprogramm für Endprodukte einbeziehen, können Brauereien mikrobielle Kontaminationen angehen, die Pilzbelastung bewerten und eine genaue Allergenkennzeichnung sicherstellen. Dieser ganzheitliche Ansatz bei der Prüfung von Endprodukten hilft Brauereien, den Ruf ihrer Marke, das Vertrauen ihrer Kunden und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften zu wahren und gleichzeitig sicheres, hochwertiges Bier an die Verbraucher zu bringen.

Integration der Lösungen von Hygiena in die Qualitätskontrolle von Brauereien

Hygienas umfassendes Portfolio an schnellen, empfindlichen und benutzerfreundlichen Testlösungen für Getränke lässt sich nahtlos in das Qualitätskontrollprogramm einer jeden Brauerei integrieren. Unsere Produkte wurden sorgfältig entwickelt, um die Eingewöhnungsphase so kurz wie möglich zu halten und sicherzustellen, dass das Brauereipersonal sie ohne umfangreiche Schulungen leicht verstehen und anwenden kann.

Die intuitive Beschaffenheit unserer Testgeräte, wie das EnSURE Touch Luminometer und die foodproof Beer Screening Kits, ermöglicht eine schnelle und effiziente Einbindung in bestehende Arbeitsabläufe. Trotz ihrer Benutzerfreundlichkeit bieten die Produkte von Hygiena eine unübertroffene Leistung, Zuverlässigkeit und Vertrauenswürdigkeit, die Brauereien die nötige Sicherheit geben, um kritische Entscheidungen in Bezug auf Kontaminationsprävention und Produktqualität zu treffen. Mit Hygiena als Partner können Brauereien sicher sein, dass sie Zugang zu den fortschrittlichsten und zuverlässigsten Werkzeugen haben, um die höchsten Hygiene- und Produktsicherheitsstandards während des gesamten Brauprozesses einzuhalten.

Fazit

Wie wir in diesem Leitfaden gesehen haben, ist ein effektiver Bierverderbstest für jede erfolgreiche Brauerei ein wichtiger Bestandteil ihres Qualitätskontrollprogramms. Von der Überwachung der Rohstoffe bis zur Überprüfung des Endprodukts ist ein umfassender Ansatz zum Nachweis von bierschädlichen Mikroorganismen unerlässlich, um die Bierqualität zu erhalten und Ihre Marke zu schützen. Wenn Sie die hochmodernen Lösungen von Hygiena in Ihre Testverfahren einbeziehen, können Sie sicher sein, dass Ihr Bier vor den schädlichen Auswirkungen mikrobieller Verunreinigungen geschützt ist. Investieren Sie in die Zukunft Ihrer Brauerei, indem Sie der Untersuchung des Bierverderbs Priorität einräumen und noch heute eine Partnerschaft mit Hygiena eingehen.