TEIL 5 - Nachweis von Bier-Schädlingen: Welche technischen Auswahlmöglichkeiten?

Um eine effektive mikrobiologische Kontaminationskontrolle in einem Labor durchzuführen, müssen die oben genannten Anforderungen  der gewünschten Zeit bis zum Ergebnis, der Testspezifizität und der Empfindlichkeit berücksichtigt werden. Dies sind die sogenannten „Ziele“ für den Keimnachweis in Ihrem aktuellen/zukünftigen Labor.
Darüber hinaus spielen auch das Budget und die aktuellen „Fertigkeiten“ der Mitarbeiter für den Betrieb des Labors eine wichtige Rolle bei der Wahl der Technologie zur Ausstattung Ihres Labors.

Derzeit kann im Wesentlichen zwischen 2 Technologien gewählt werden:
- Herkömmliche Mikrobiologie auf der Grundlage von Kulturen
- Schnelle Mikrobiologie auf der Grundlage von Molekularbiologie (PCR)

Oft ist der schnellste und einfachste Weg, ein Brauerei-Mikrobiologie-Labor zu starten, die Überwachung auf Milchsäurebakterien (Lactobacillus und Pediococcus) - die beiden häufigsten Verderbnis-Mikroorganismen in einer Brauerei. In letzter Zeit ist das Thema Saccharomyces var Diastaticus auch für Brauer von Interesse, da sie zu Überverdünnung und Überquellen von Fässern, Flaschen und Dosen führen kann

Das Erfassen von Mikroorganismen kann auf zwei Arten erfolgen:

Wie der Name schon sagt, basiert diese grundlegende Technik auf der Wachstumsfähigkeit der Mikroorganismen, die oft zwischen 2-4 Tagen für Bakterien und 5-10 Tagen für Hefen variiert. In der täglichen Entscheidungsfindung einer aktiven Brauerei kann dies zu lange dauern und bedeuten, die Ergebnisse erst nach der Entscheidungsfrist zu erhalten (z. B. Hefe neu ansetzen oder nicht / Abfüllen in Flaschen/Dosen oder Fässer aus dem Filtertank / Ausliefern an Verteiler).

Voraussetzung für die korrekte Durchführung ist, dass der Techniker in den grundlegenden Verfahren der Mikrobiologie entsprechend geschult ist:
- Zubereitung von Kulturmedien /aseptische Plattierungstechniken / Qualitätskontrolle Stammvermehrung / Färbetechniken (z. B. Gramfärbung) und Identifizierungstechniken (z. B. API-Streifen).

Unabhängig von der herkömmlichen Mikrobiologietechnik werden einige grundlegende Materialien benötigt
- Bunsenbrenner / Propanbrenner
- Inkubator (geeignet für 25-30 °C)
- (CO2-Generator für anaerobe Inkubation)

Spatelverfahren:
- Sterile/s Kulturmediumplatte/-röhrchen + steriles Festkörpermedium
- Sterile abgestufte 1ml-Pipette + L-förmiger Glasstab oder mikrobiologische Schleife

Membran-Filtrationsverfahren:
Verteiler (mit Filtrierbecher)
Vakuumpumpe
Membranfilter (0,45 µm Porengröße)

Andere Methoden:
Es gibt andere Methoden, die sich auf die Farbe des Mediums oder der Kulturlösung verlassen, die ihre Farbe ändern. Obwohl diese Methoden einfach und kostengünstig einzurichten sind, mangelt es ihnen sowohl an Sensitivität als auch an Spezifizität, was dazu führen kann, dass eine „Verunreinigung“ nachgewiesen wird, die in Wirklichkeit kein Bierkeim ist, und möglicherweise unnötigerweise in der Zurückweisung/Vernichtung endet oder die Präsenz eines potenziellen Bierkeims ganz übersehen wird. Schließlich können sie  möglicherweise vorhandene Mikroorganismen nicht quantifizieren, was nützlich sein kann bei dem Versuch, für eine richtige Entscheidungsfindung das Risiko einzuschätzen.

Die PCR-Analyse (Polymerase-Kettenreaktion) ist eine moderne Technik, die ein spezifisches Segment der DNS des Ziel-Mikroorganismus identifiziert und dann diese DNS-Spur vervielfältigt, um seine Präsenz nachzuweisen (man muss nicht warten, bis er wächst, um ihn identifizieren zu können!). 

In den letzten 5 Jahren wurde diese Technik so weit vereinfacht, dass sie nun regelmäßig in Brauereilaboren eingesetzt wird, ohne dass eine spezielle mikrobiologische Schulung oder die sterilen Raumbedingungen erforderlich sind, die früher zur Vermeidung von Kreuzkontaminationen notwendig waren (obwohl gute aseptische Handhabungsprotokolle und, falls vorhanden, eine geschlossene Sterilbank verwendet werden sollten). Die gute Nachricht ist, dass die PCR innerhalb von Stunden ein Ergebnis liefert, sehr spezifisch und empfindlich ist und im Allgemeinen, je nach System, sehr wenig Aufwand für den Bediener erfordert.

Benötigte Geräte:
- Zentrifuge
- Thermocycler
- Pipetten
VERIFLOW® PCR-Nachweis für Keime

Alles hängt von Ihren Zielen ab. Herkömmliche Kulturmethoden, die sich darauf verlassen, dass sich die Bakterien/Hefen ausreichend vermehren, um visuell nachweisbar zu sein, waren bis vor kurzem die Hauptstütze der Brauereilabore und viele (aber bei weitem nicht alle) bleiben eine Referenztechnik. Es liegt in der Natur der Sache, dass es 2 bis 4 Tage dauert, um Bakterien nachzuweisen, und 5 bis 10 Tage für Hefen, und dass es trotz der behaupteten Spezifizität oft nicht einfach ist, bierschädliche Bakterien von nicht schädlichen zu unterscheiden. Das bedeutet, dass zusätzliche Tests durchgeführt werden müssen, um die Keime zu identifizieren, und zweitens kann man die Keime, die sich in einem ruhenden Zustand befinden können („gestresster“ Zustand aufgrund der Einwirkung von Alkohol, niedrigem pH-Wert und Hopfenharzen – Viable but Non-Culturable VNC, Lebensfähig, aber nicht kultivierbar) und daher nicht in der normalen vorgegebenen Zeit wachsen, tatsächlich übersehen.

Wie bereits erwähnt, ist der verfügbare Agar zwar selektiv [die Erfahrung hat gezeigt, dass ausschließliche Selektivität im Allgemeinen nicht die Realität ist] für Verderbnisorganismen, er spiegelt aber nicht wirklich Ihr Bier wider (z. B. enthält es keinen Alkohol) und es ist fraglich, was wirklich im Tank vor sich geht. 

Es ist wichtig, das richtige Maß an mikrobiologischer Schulung des Laborteams sicherzustellen, um eine optimale Kompetenz und Fähigkeit zum Verständnis und zur korrekten Interpretation der Ergebnisse zu gewährleisten. In erfahrenen Händen kann die traditionelle Kultivierung jedoch ein wertvolles Werkzeug für den Brauer sein, das im Rahmen eines laufenden risikobasierten Qualitätsmanagementsystems ein umfassendes Bild der Vorgänge vor Ort liefert. Die erste Investition ist also mäßig.

Welche Vorteile kann also die PCR [Polymerase Chain Reaction]-Technologie bringen, die bestimmte Abschnitte der DNS nachweist, für die sie entwickelt wurde? 

Zunächst einmal ist sie viel schneller (Stunden im Vergleich zu Tagen), mit einer niedrigeren Nachweisschwelle. Das bedeutet, dass Sie die Präsenz von Bierkeimen erkennen können, lange bevor die Qualität beeinträchtigt ist. Sie erfasst Bakterien und Hefen, die sich in einem ruhenden Zustand befinden können (die sogenannten Viable but Non-Culturable - VNC, Lebensfähig, aber nicht kultivierbar), die bei herkömmlichen Methoden übersehen werden. Schließlich weist sie aufgrund ihrer Spezifizität nur die Organismen von Interesse, d. h. die Bierkeime, nach. 

Ein echtes produktionsorientiertes Detektionstool, wenn es im Labor der Brauerei vor Ort eingesetzt wird, um eine schnelle Validierung während des Brauprozesses und eine schnelle Freigabe des Endprodukts zu ermöglichen. Es gibt immer ein „aber“, in diesem Fall ist es die Investition, die weitreichender, aber nicht so schmerzhaft ist, wie Sie vielleicht denken.

In einer perfekten Welt ist es ideal, die herkömmliche Mikrobiologie zusammen mit der schnellen Mikrobiologie zu betreiben. Das verschafft Ihnen sowohl einen guten Gesamtüberblick darüber, welche Mikroben in Ihrer Brauerei zirkulieren, und liefert auch die schnellen „produktionsorientierten“ Antworten, die für eine effiziente und florierende Brauerei erforderlich sind, die eine gleichbleibend gute Bierqualität produzieren möchte.

Allerdings geht der Trend in den Brauereien dahin, die Kultur ganz zu ersetzen.

• Umreißen Sie die Ziele Ihres Qualitätskontrollplans, bevor Sie die richtige Technologie für Ihr Brauereilabor auswählen 
• Sorgen Sie dafür, dass Ihre Ziele mit dem gesamten Team der Brauerei abgestimmt sind.
• Die Internalisierung des „Bier-Schädlinge“-Nachweises ist die Zukunft der Qualitätskontrolle und im Wesentlichen eine Wahl zwischen (1) herkömmlicher kulturbasierter Technologie (2) schnellen mikrobiologischen Methoden wie PCR
• Moderne Craftbier-Brauereien mit einem proaktiven Konzept für die Qualitätskontrolle entscheiden sich tendenziell für die PCR-Technologie aufgrund ihrer Ergebnisse am selben Tag, der Spezifizität in Bezug auf den Nachweis und die Identifizierung anerkannter „Bierkeime“ und der Einfachheit der Systeme, die heutzutage auf dem Markt erhältlich sind.