P13 - MIR-Spektroskopie – Eine inline-fähige Methode zur Bestimmung des intrazellulären pH-Werts von Hefekulturen?
- Event
- 17. Dresdner Sensor-Symposium 2024
2024-11-25 - 2024-11-27
Dresden - Band
- Poster
- Chapter
- 1. Sensoren und Sensornetzwerke für Verfahrenstechnik und (Bio-)Prozesse
- Author(s)
- L. Strachotta, M. Metzenmacher, D. Geier, T. Becker - Technische Universität München, Freising/D
- Pages
- 119 - 121
- DOI
- 10.5162/17dss2024/P13
- ISBN
- 978-3-910600-04-1
- Price
- free
Abstract
Der Einsatz vitaler und gärfähiger Hefen ist in der Brauindustrie Grundvoraussetzung für eine hohe und gleichmäßige Produktqualität und einen zügigen Gärverlauf. Mehrfach geführte Erntehefen werden durch verschiedenste Stresseffekte während der Gärung und Hefelagerung in ihrer Physiologie negativ beeinflusst. Der Einsatz einer Hefekultur mit zu geringer Vitalität kann zu qualitativen und ökonomischen Nachteilen führen: Erhöhte Diacetylwerte, Filtrationsprobleme und Trübungen, mangelhafte Schaum- und Geschmacksstabilität sowie langsame Gärungen [1]. Zur Quantifizierung der Hefevitalität als Zielgröße eignet sich die Bestimmung des intrazellulären pH-Wertes (ICP) [2]. Denn während der Propagation oder Gärung schleust die Hefe aktiv Protonen gegen einen Gradienten aus der Zelle, um einen hohen pH-Wert im Zytosol aufrechtzuerhalten. Es gibt jedoch keine Methode, mit der die Vitalität der Hefe schnell und ohne langwierige Probenaufbereitung bestimmt werden kann. Damit steht die Vitalität nicht als Informationskriterium zur Verfügung, um das Hefemanagement kontinuierlich zu überwachen und bei Abweichungen rechtzeitig und gezielt eingreifen zu können. Eine vielversprechende Möglichkeit Bioprozesse in Echtzeit zu überwachen, ist der Einsatz von Spektroskopie im nahen und mittleren Infrarot (IR). So konzentrieren sich bereits durchgeführte Forschungsarbeiten auf die Bestimmung einzelner Stoffwechselprodukte, Substrate oder der Biomasse [3-8]. Zudem zeigen Untersuchungen, dass zelluläre Hefebestandteile, die mit der Vitalität der Hefe verknüpft sind (wie Glykogen und Trehalose), mittels Infrarotspektroskopie analysiert werden können [9, 10]. Ein besonderes Potenzial dieses Messansatzes liegt in der Entwicklung von Vorhersagemodellen, die die Quantifizierung komplexer Parameter wie der Hefevitalität ermöglichen. Durch die synchrone Messung spektraler Eigenschaften verschiedener Stoffgruppen, die mit der Zielgröße in Zusammenhang stehen, sollen Rückschlüsse auf den ICP der untersuchten Hefekultur gezogen werden.