Daß man heute das Holz der Waldbäume in Zeitungspapier umwandelt, weiß jedes Kind. Daß man es aber auch in Kunsthonig und in Spiritus verwandeln kann, ist weniger bekannt. Ebensowenig wissen die meisten Leute, daß Schießbaumwolle, rauchloses Pulver, Kollodium und Zelluloid heutzutage viel weniger aus Baumwolle als aus Fichtenholz hergestellt werden. Dies alles wollen wir uns nun klarzumachen versuchen.

Es gibt drei große Gruppen von Stoffen in der Natur, welche chemisch ganz gleich zusammengesetzt sind und nur aus Kohlenstoff und den Bestandteilen des Wassers bestehen. Verbindungen mit Wasser nennt man in der Chemie „Hydrate“, deshalb heißt man diese drei Stoffgruppen mit einer gemeinsamen Bezeichnung Kohlehydrate. Sie sind so zusammengesetzt, als ob sie nur aus Kohle und Wasser beständen. Diese drei Gruppen sind:

1. Die Zellulose oder der Zellstoff. Er bildet den Hauptbestandteil der Baumwolle und des Papiers. Entfettete Verbandwatte ist fast chemisch reiner Zellstoff, ebenso das Filtrierpapier der Chemiker. Aus Zellstoff bestehen die Wände der Pflanzenzellen.

2. Die Stärke- und Gummiarten. Während die Gummiarten, wie arabisches Gummi und Kirschgummi, in heißem Wasser löslich sind, quillt die Stärke in heißem Wasser nur zu Kleister auf.

3. Die Zuckerarten.

In bezug auf die chemische Zusammensetzung wurde schon erwähnt, daß alle drei Stoffgruppen aus Kohlenstoff und den Elementen des Wassers bestehen. Verrührt man in einem Weinglas einen Eßlöffel voll gestoßenen Zucker mit konzentrierter Schwefelsäure zu einem Brei, so entzieht die Schwefelsäure dem Zucker das Wasser, und es hinterbleibt eine löcherige, gequollene Masse von schwarzer Kohle. Genauere Untersuchungen haben ergeben, daß im Zellstoff, in den Stärke- und Gummiarten auf 6 Atome Kohlenstoff ziemlich genau 5 Moleküle Wasser enthalten sind, während die wichtigsten Zuckerarten auf dieselbe Kohlenstoffmenge 6 Moleküle Wasser enthalten. Dies muß man wissen, wenn man die märchenhaften Umwandlungsvorgänge verstehen will, welche am Beginn dieses Abschnittes erwähnt worden sind. Denn man versteht nun, daß der Zellstoff und die Stärke, welche doch beide die gleiche Zusammensetzung haben, nur ein Molekül Wasser in sich aufnehmen müssen, um in eine Zuckerart überzugehen. Beim bloßen Kochen erfolgt diese Wasseraufnahme nicht leicht, man müßte zu diesem Zweck schon in einem Druckkessel den Stärkekleister oder die Zellulose mit überhitztem Wasser behandeln. Viel schneller geht die Verzuckerung vor sich, wenn man sich gewisser chemischer Stoffe als Wasserüberträger bedient. Solch ein Stoff ist z. B. die Schwefelsäure. Sie wirkt nicht nur wasserentziehend, sondern ebensooft auch wasseraddierend. Wenn man daher Baumwolle oder Filtrierpapier oder Leinen mit konzentrierter Schwefelsäure beträufelt, so lösen sie sich darin auf; aber die Lösung enthält nun nicht mehr Zellstoff, sondern — Traubenzucker. Dieselbe Wirkung erzielt man durch andauerndes Kochen mit verdünnter Schwefelsäure. Da die Schwefelsäure bei diesem Vorgang nur als Wasserüberträger wirkt und selbst nicht angegriffen wird, so genügen wenige Tropfen von ihr zur Verzuckerung großer Mengen von Zellstoff oder von Stärkekleister. Um auf diese Weise Kunsthonig zu bereiten, kann man z. B. einen Liter dicken Stärkekleister mit einigen Tropfen Schwefelsäure verrühren und nun zwei Stunden lang kochen. Schon unmittelbar nach dem Zusatz der Schwefelsäure wird der dicke Kleister ganz dünnflüssig, weil die Stärke in ein gummiartiges Zwischenprodukt zwischen Stärke und Zucker, nämlich in Dextrin, übergeht. Dieses wird bei längerem Kochen ganz in Traubenzucker, den Hauptbestandteil des Kunsthonigs, umgewandelt. Zuletzt entfernt man die Schwefelsäure wieder aus dem Gemisch, indem man gepulverte Kreide hineinschüttet und dann das Feste vom Flüssigen durch Filtrieren trennt. Die Schwefelsäure treibt aus der Kreide unter Schäumen Kohlensäuregas aus und verwandelt sie in schwefelsauren Kalk (Gips), wodurch sie selbst in eine unlösliche Form gebracht wird. Die verbleibende Lösung muß nun in der Wärme so lange eingedunstet werden, bis ein dicker, honigartiger Brei von Traubenzucker übrigbleibt.

Will man aus Filtrierpapier oder Verbandwatte Kunsthonig bereiten, so löst man am besten möglichst große Menge dieser Stoffe nach und nach, unter Umrühren, in einer kleinen Menge konzentrierter Schwefelsäure auf, verdünnt die Lösung mit Wasser, kocht sie einige Zeit und verfährt dann mit Kreide wie vorhin.

Schwieriger ist es, Sägespäne in Kunsthonig zu verwandeln. Im Holz sind nämlich neben dem Zellstoff noch 30–40 % andere Stoffe enthalten, welche aus korkartigen und schleimigen Substanzen bestehen. Sie verhalten sich gegen konzentrierte Schwefelsäure ganz anders als die reine Zellulose: sie werden von ihr verkohlt, wie die Zuckerarten. Man kann daher am Grad der Schwarzfärbung eines Papiers nach dem Betropfen mit konzentrierter Schwefelsäure leicht erkennen, wieviel von diesen Stoffen noch in dem Papier steckt. Um das Holz von ihnen zu reinigen und in reinen Zellstoff umzuwandeln, gibt es zwei Wege: entweder durch Erhitzen mit Natronlauge (Natronzellulose) oder durch Kochen mit schwefligsaurem Kalk (Sulfitzellulose). Beide Reinigungsmittel wirken lösend auf die zucker- und korkartigen Stoffe im Holz und lassen den Zellstoff als eine graue, sehr mürbe Masse zurück, die sich vom künftigen Zeitungspapier nicht sehr viel unterscheidet. Da aber das Verfahren mit Natronlauge viel teurer ist, so ist es durch das Sulfitverfahren fast ganz verdrängt worden. Deutschland allein erzeugt so jährlich etwa 6 Millionen Zentner Zellstoff, der größtenteils zur Papiererzeugung verwendet wird. Den meisten Kunsthonig stellt man durch Verzuckerung von Stärkekleister her, namentlich in Amerika aus Maisstärke. Dabei wird das Schwefelsäureverfahren angewendet.

Es gibt noch eine zweite Methode, um stärkeartige Stoffe in Zucker umzuwandeln. Sie spielt in der Natur und in der Technik eine große Rolle. Dies ist die Verzuckerung mittels der sogenannten Enzyme. Dies sind Eiweißstoffe von einer meist unbekannten Zusammensetzung, welche auf die Stärkearten genau so wasseranlagernd wirken wie die Schwefelsäure und dabei selbst ebensowenig verändert werden wie diese. Ein solches Enzym ist z. B. im Speichel enthalten. Spuckt man auf dicken, warmen Stärkekleister und rührt um, so wird er schnell dünnflüssig, weil er sich in löslichen Zucker unwandelt. Wenn wir also Brot, Kartoffeln oder andere stärkehaltige Speisen essen, so werden sie bereits während des Kauens im Mund verflüssigt und in Zucker umgewandelt. Große Mengen solcher Enzyme mit stärkeverflüssigender Wirkung finden sich im Pflanzenreich mit allen Keimen vergesellschaftet. Sie liegen im Getreidekorn im Gewebe des Keims (Abb. 13) und begleiten die Keimanlagen der Kartoffeln, die sogenannten Augen. Ihre Aufgabe beginnt im Frühjahr, wenn der Keim wächst und treibt. Dann braucht er Nahrung und hat doch selbst noch keine Wurzeln und Blätter, mit welchen er sich aus dem Boden und aus der Luft Nahrung besorgen könnte. Gerade aus diesem Grund ist ihm ein förmlicher Speicher von Nahrungsvorräten angelagert: das Stärkemehl im Getreidekorn, in der Kartoffel und in der Rübe hat diese Aufgabe. Als Stärke können aber diese Nahrungsvorräte nicht in den Stoffwechsel der jungen Pflanze eintreten, weil Stärke als solche nicht löslich ist, weil aber Pflanze und Tier so eingerichtet sind, daß ihre Nahrungsstoffe zunächst stets in den flüssigen Zustand gebracht werden müssen, um durch die Adern und Saftgefäße fließen zu können. Deshalb vermehren sich die Enzymeinlagerungen der Keime im Frühjahr und wirken im gleichen Maße verzuckernd, verflüssigend auf die Vorratsstärke. Je mehr der Keim wächst, um so mehr schwindet der Stärkevorrat, der gerade so lange ausreicht, bis die junge Pflanze kräftig genug ist, sich selbst zu ernähren. Bei den Kartoffeln macht sich die Verzuckerung im Frühjahr unangenehm bemerkbar, denn sie schmecken in dieser Zeit bekanntlich etwas süßlich.

Diese Enzymvorräte in den Keimpflanzen macht man sich nun in der chemischen Technik dienstbar, um damit Stärke in Zucker umzuwandeln. Man benutzt dazu meistens die sogenannte Diastase, d. i. das Enzym der keimenden Gerste. Angefeuchtete Gerstenkörner läßt man in Haufen keimen, bis der Keim eine gewisse Länge erreicht hat, von der man erfahrungsgemäß weiß, daß sie dem erreichbaren Höchstgehalt des Keims an Diastase entspricht. Denn die Menge dieses Enzyms wächst mit der Keimung. Dann wird die weitere Keimung unterbrochen, indem man die gekeimte Gerste durch Erhitzen tötet. Sie heißt nun Malz. Um daraus Diastase herzustellen, behandelt man es mit verdünntem Alkohol, welcher die Diastase löst, und setzt dann zu der klaren Lösung absoluten Alkohol, wodurch das Enzym als weißes Pulver ausgefällt wird. Dieses etwas teure Gewinnungsverfahren ist übrigens in den meisten Fällen entbehrlich, weil zerschrotetes Malz bereits alle Wirkungen der Diastase zeigt. Setzt man daher solches Malzschrot zu einem Brei von gekochten Kartoffeln, so zergeht dieser Brei in kurzer Zeit zu einem flüssigen Gemisch von Dextrinlösung und Zuckerlösung, welches durch weitere Einwirkung des Malzes bei etwa 60 ° größtenteils in Zucker (Malzzucker) übergeführt wird.

Dieser chemische Prozeß bildet die Grundlage für zwei ungeheure Gewerbe: für die Bierbereitung und für die Spiritusherstellung. Diese beiden Prozesse beruhen nämlich darauf, daß Malz- und Traubenzucker durch Gärung in Alkohol (Spiritus) übergeführt werden. Dagegen vermögen die Stärkearten als solche nicht zu gären, auch nicht alle Zuckerarten sind gärbar: gerade z. B. der Rüben- oder Rohrzucker, unser beliebter Speisezucker, ist nicht gärungsfähig. Um also Stärke, Zellulose oder Rohrzucker in Alkohol zu verwandeln, muß man diese Verbindungen zuerst in Trauben- oder Malzzucker überführen. Diesen Vorgang nennt der Chemiker Inversion, den so gewonnenen Trauben- und Malzzucker auch wohl Invertzucker.

Bei der Bierbereitung scheint die Sache besonders einfach zu liegen, weil das Korn der Gerste sowohl die Stärke als auch das zu ihrer Invertierung nötige Enzym, die Diastase, enthält. Aber es ist klar, daß gerade aus demselben Grund alles darauf ankommt, die Keimung der Gerste, bei welcher die Diastase gebildet und ein großer Teil der Stärke in Zucker verwandelt wird, im richtigen Augenblick zu unterbrechen. Auch die Art dieser Unterbrechung ist nicht gleichgültig: tötet man die Gerste durch heiße Luft oder Rauch, so wird ein erheblicher Teil der Diastase zerstört, aber die Verzuckerung der Stärke begünstigt. Will man möglichst viel Diastase haben, um die Verzuckerung der Stärke erst später erfolgen zu lassen, so tötet man das Malz nur durch Trocknen an der Luft bei gewöhnlicher Temperatur. Man nennt solches enzymreiches Malz: Grünmalz. Die vollständige Umwandlung der Gerstenstärke in Zucker erfolgt erst beim Einmaischen (Maischen = altes Wort für Mischen). Dieser Vorgang ist ziemlich einfach und besteht nur darin, das geschrotete Malz etwa eine Stunde lang mit heißem Wasser von 50–60 ° zu verrühren. Dazu dienen besondere Bottiche mit mechanischen Rührwerken, die Maischbottiche. Die so hergestellte Zuckerlösung heißt Würze. Ihr wird auf das Hektoliter etwa 1 Kilogramm Hopfen zugesetzt, um sie vor zu schnellem Verderben zu bewahren. Die Hopfenblüte enthält nämlich Bitterstoffe von stark konservierenden Eigenschaften. Diese Würze muß nun bloß noch der Gärung unterworfen werden, um in Bier überzugehen.

Die Verzuckerung der Kartoffelstärke für die Spiritus- und Schnapsbereitung ist wesentlich weniger schwierig als die Bierwürzebereitung. In den rohen Kartoffeln ist die Stärke von Zellhäuten umschlossen, welche sie vor dem Angriff der Enzyme vollkommen schützt. (Abb. 14.) Kocht man die Kartoffeln, so wird dadurch ein Teil dieser Zellhäute zersprengt und geöffnet, weil die Stärke im heißen Wasser mit großer Kraft zu Kleister aufquillt. Ganz findet diese Sprengung jedoch nur dann statt, wenn man die Kartoffeln mit überhitztem Dampf von etwa 2–3 Atmosphären Druck behandelt. Der Dampf erfüllt allmählich auch die stärkehaltigen Zellen, deren Wände er langsam durchdringt. Öffnet man nun plötzlich ein Bodenventil des Kartoffeldämpfers, so werden die Kartoffeln nicht bloß durch diese Öffnung herausgepreßt, sondern zugleich ganz fein zerstäubt. Denn durch das Öffnen des Ventils wird der Druck des Dampfes auf die Außenfläche der Kartoffeln plötzlich aufgehoben, während der in den Zellen befindliche gespannte Dampf nicht so rasch durch die Zellwände dringen kann und sie daher explosionsartig zersprengt.

Diesen „aufgeschlossenen“ Kartoffelstaub versetzt man nun mit geschrotetem Grünmalz (d. i. mit diastasereichem, an der Luft getrocknetem Malz). Er wird dadurch sofort zu einer gärungsfähigen, zuckerreichen Masse verflüssigt.

Die Gärung. — Rein chemisch betrachtet, besteht die Gärung in einem Zerfall des Zuckermoleküls in Alkohol und Kohlensäure. Die Kohlensäure entweicht unter Schäumen, der Alkohol sammelt sich in der gärenden Flüssigkeit an. Dieser Zerfall wird durch die Hefe bewirkt. Die Hefe, eine breiige, säuerlich riechende Masse, besteht aus mikroskopisch kleinen Lebewesen, welche zu den Pilzen gerechnet werden müssen, und zwar zu den Spaltpilzen oder Bakterien. Der Name „Spalt“pilze bezieht sich auf ihre wichtige Fortpflanzungsweise, welche darin besteht, daß sich jede Hefezelle durch Abschnürung in zwei Stücke spaltet, welche durch rasches Wachstum bald wieder die Größe der Mutterzelle erreichen. Durch diese Spaltung wächst die Menge der Hefezellen ganz außerordentlich schon in wenigen Stunden an.

Was nun den Gärungsvorgang betrifft, so hat man früher geglaubt, er sei an das Leben der Hefepilze gebunden. Man glaubte, die lebenden Hefezellen ernährten sich mit dem gärbaren Zucker, und den Alkohol und die Kohlensäure hielt man sozusagen für die Fäkalstoffe dieser Zellen. In gewissem Sinne ist diese Auffassung auch richtig; falsch ist nur die Anschauung, als ob zur Zuckerspaltung das Leben, die „Seele“ der Hefezellen notwendig wäre. Denn Professor Buchner hat Hefezellen ausgepreßt und mit dem sorgsam filtrierten Preßsaft, in welchem durchaus keine lebenden oder toten Hefeorganismen mehr enthalten waren, hat er in Zuckerlösungen genau die gleichen Gärungsvorgänge hervorgerufen, welche darin durch lebende Hefe erzeugt werden. Damit hat er bewiesen, daß die Gärung — ähnlich der Inversion von Stärke in Zucker — durch chemische Stoffe im Hefeleib, durch Enzyme, hervorgerufen wird. Diese Enzyme haben sich bei näherer Untersuchung als sehr verwickelt gebaute Eiweißstoffe erwiesen. Sie werden beim Gärungsvorgang nicht verändert. Die Enzyme des Hefeleibes wirken am besten bei Blutwärme, also bei etwa 37 °, und werden durch Erhitzen über 60 ° zerstört, also genau wie die zuckerbildenden Enzyme des Speichels und des Malzkeims und die verdauenden Enzyme des Darmsaftes.

Praktisch betrachtet ist das Leben der Hefezellen aber doch für den Gärungsvorgang nicht bedeutungslos, weil die Hefezellen, indem sie sich selbst vermehren, auch die wirksamen Mengen der gärungserregenden Enzyme vermehren und somit die Gärung beschleunigen.

Das Ende der Gärung tritt nicht etwa dann ein, wenn der ganze vorhandene Zucker in Alkohol und Kohlensäure gespalten ist, sondern es hängt von einem anderen Umstand ab. Der erzeugte Alkohol wirkt nämlich lähmend auf seinen Erzeuger und hemmt sowohl die Vermehrung der Hefe, als auch die alkoholbildende Wirkung ihres Enzyms. Die Gärung erzeugt also in ihren Produkten sich selbst einen Widerstand.

Theoretisch gibt es also gar nichts Einfacheres als die Herstellung von Bier und von Spiritus durch Gärung: man braucht nur die oben beschriebene Bierwürze und die süße Kartoffelmaische mit Hefe zu versetzen und gären zu lassen, bis die Gärung von selbst aufhört. In Wirklichkeit müssen aber doch noch einige Umstände berücksichtigt werden, die freilich zum Interessantesten gehören, was die naturwissenschaftliche Forschung der letzten drei Jahrzehnte entdeckt hat. Man hat nämlich gefunden, daß es eine ungeheure Anzahl von verschiedenen Hefearten gibt, die sich zwar ihrem Aussehen nach nicht viel voneinander unterscheiden (Abb. 15 u. 16), um so mehr aber nach ihrem Verhalten bei der Gärung. Zwar spalten sie alle die Hauptmengen des Zuckers in Alkohol und Kohlensäure; aber neben diesem Hauptvorgang erzeugt jede Hefeart noch einen gewissen Prozentsatz von Nebenprodukten. Diese Nebenprodukte sind z. B. Fuselöle, Buttersäure, Weinsäure, Essigsäure, Glyzerin und viele andere Substanzen von mehr oder weniger auffallendem Geschmack und Geruch. Die Menge und die Zusammenstellung dieser Nebenprodukte ist für jede der vielen Hefearten anders, aber auch kennzeichnend, so daß man unter Umständen sofort am Geschmack des Bieres erkennen kann, welche Hefeart die Gärung erregt hat. Aber nicht bloß der Geschmack des Bieres hängt von der Hefeart ab, sondern auch seine Klarheit, die Beschaffenheit und Haltbarkeit seiner Schaumdecke, sein Geruch, seine Haltbarkeit. Nach diesen Feststellungen ist es begreiflich, daß gerade den großen Brauereien daran gelegen war, sich diese wissenschaftlichen Erkenntnisse für die Bierbereitung nutzbar zu machen. Denn vorher kam es gar oft vor, daß die Eigenschaften des Bieres durch eingedrungene fremde Hefesorten verdorben wurden, welche bei der Gärungstemperatur üppig wucherten. So findet sich z. B. in den Pferdeställen eine Bakterienart, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie unter dem Mikroskop stets in paketartigen Bündeln von 4–8 Einzelpilzen erscheint (Abb. 17). Daher hat sie den wissenschaftlichen Namen Sarcinae (= das Gepäckstück) erhalten. Diese Sarcinen verursachen eine Gärung mit widerlich schmeckenden Nebenprodukten. Da nun die Brauereien für den Vertrieb des Bieres stets mit Pferden arbeiten müssen, so war es früher fast unvermeidbar, daß mit dem aufwirbelnden Straßenstaub Sarcinenkeime in die Gärbottiche gerieten und dem Bier einen Stallgeschmack gaben.

Bei der Gärung tritt, wie schon erwähnt wurde, zugleich eine ungeheure Vermehrung der Hefe ein, welche sich als grauer Schlamm in den Gärgefäßen zu Boden setzt. Dieser Hefeschlamm wurde früher ohne weitere Umstände wieder zur Gärung neuer Würze verwendet. Waren nun unerwünschte Hefearten hineingeraten, so beeinflußten sie natürlich auch die neue Gärung ungünstig. Jetzt verfährt man daher ganz anders. Jetzt besitzt jede bessere Brauerei Einrichtungen zur Reinzucht ihrer spezifischen Hefeart und zur fortlaufenden Kontrolle der Reinheit ihrer Zucht. Der „Spatengeschmack“ des Münchener Spatenbräus, der Löwenbräu-, Hofbräu-, Kindlbräu-Geschmack wird also gewissermaßen im Laboratorium reingezüchtet. Das Verfahren ist aus der Bakteriologie übernommen. Es wurde von den großen Bakteriologen Robert Koch und Pasteur ausgearbeitet und ist merkwürdig genug, um hier ausführlich beschrieben zu werden. Es beruht auf der Entdeckung der sogenannten festen Nährböden. Unter dem Nährboden bzw. der Nährflüssigkeit versteht man den Stoff, auf welchem sich die Bakterien entwickeln und vermehren sollen. Dieser Stoff kann entweder flüssig sein, wie die Bierwürze, oder fest, wie z. B. Kartoffeln oder Gelatine. Voraussetzung ist nur, daß er alle diejenigen Stoffe in genügender Menge enthält, welche das Bakterium zu seiner Entwicklung braucht. Einer der brauchbarsten Nährböden für die meisten Bakterienarten besteht aus einer kräftigen Fleischbrühe, in welcher man so viel Gelatine aufgelöst hat, daß sie beim Erkalten fest wird. Diese „Nährgelatine“ ist gewissermaßen zugleich ein flüssiger und ein fester Nährboden, je nach der Temperatur, bei welcher man sie anwendet. Ihre Anwendung hat umwälzend in der Bakteriologie gewirkt und hat die planmäßige Erforschung der Bakterientätigkeit erst möglich gemacht. Wenn man nämlich ein Gemisch verschiedener Bakterienarten in einen flüssigen Nährboden bringt, so vermehren sie sich darin nicht bloß, sondern die Vermehrungsprodukte vermischen sich auch fortwährend miteinander. Hat aber der Nährboden die Eigenschaft, nach kurzer Zeit zu erstarren, so muß jeder Keim sich an derjenigen Stelle vermehren, an welcher er durch den erstarrten Nährboden festgehalten wird. Die einzelnen Bakterien sind nun wegen ihrer winzigen Größe (¹⁄₅₀₀ Millimeter und weniger) nicht mit bloßem Auge sichtbar. Sobald sie aber, nach 2–3 Tagen, durch die Vermehrung zu einer Kolonie angewachsen sind, kann man diese in der Nährgelatine schon mit unbewaffnetem Auge als einen kleinen, grauen Fleck erkennen. Es ist klar, daß jeder solche Fleck aus einer „Reinzucht“ derjenigen Bakterienart bestehen muß, die sich im Augenblick des Erstarrens der Gelatine an der betreffenden Stelle befunden hat. Entnimmt man also diesem Fleck mittels einer Nadel so viel Bakterien, als an der Nadel hängen bleiben, und überträgt man diese auf eine neue Portion bakterienfreien Nährbodens, so können sich auf diesem nur Bakterien dieser einen Art entwickeln, die man in Reinzucht zu haben wünscht.

Diese Kochsche Methode der fest-flüssigen Nährböden gestattet uns also auf allereinfachste Weise, uns aus einem Gemisch der verschiedensten Bakteriensorten jede Art in Reinzucht oder „Reinkultur“ herzustellen. Freilich muß man dabei manche Vorsichtsmaßregeln beachten, wenn nicht unliebe Überraschungen eintreten sollen. Denn wir müssen bedenken, daß nicht bloß in der Luft Millionen von Bakterienkeimen schweben, sondern daß auch jeder feste Gegenstand damit besät ist, und daß auch das reinste Trinkwasser von solchen Keimen geradezu wimmelt. Würden wir also unsere Versuche ohne Rücksicht auf diese Umstände ausführen, so würden zahllose Keime aus der Luft und aus dem Wasser und aus den Oberflächen unserer Gefäße alle Reinkulturversuche vereiteln. Aber glücklicherweise lassen sich alle Bakterien und ihre Keime durch bloßes Erhitzen auf 80–100 ° leicht töten. Man braucht also die Glasgefäße und Instrumente, welche keimfrei sein sollen, bloß in kochendes Wasser zu tauchen oder besser in trockener Luft auf 100 ° zu erhitzen, dann sind sie solange keimfrei, bis aus der Luft oder durch Berührung mit anderen Gegenständen neue Keime daran kommen. Die Flüssigkeiten werden durch Kochen keimfrei gemacht. Deshalb ist frisch abgekochtes Wasser stets keimfrei, und in dieser Beziehung dem reinsten Quellwasser vorzuziehen. Schwieriger ist es, die Ansteckung eines Nährbodens durch diejenigen Bakterien zu verhindern, welche aus der Luft hineinfallen oder mit den Luftströmungen hineingerissen werden. Das bloße Zustopfen der Flaschen nützt deshalb nicht viel, weil die Luft bei verschiedenen Temperaturen und Barometerständen einen verschiedenen Raum einnimmt, und weil daher häufig beim Öffnen des Stopfens die Luft stürmisch in die Flasche eindringt und dabei Bakterien mitreißt. Deshalb kam Pasteur auf den ausgezeichneten Gedanken, solche Flaschen mit einem trockenen Wattebausch zu verschließen. Die Watte läßt die Luft ungehindert durch sich hindurchtreten, nicht aber die Bakterien, obwohl es unter diesen solche gibt, welche kleiner als ¹⁄₁₀₀₀ Millimeter sind. Sie bleiben alle in den obersten Schichten des Wattebauschs zurück. Der Wattebausch ist also ein richtiges Filter für die Bakterien. Unsere Abbildungen 18 und 19 zeigen, in welcher Weise man Glaskolben und Reagensgläser mit solchen Wattepfropfen bakteriendicht verschließt. Man stellt dabei, namentlich beim Öffnen, die Gefäße gern schief, damit nicht aus der Luft Keime hineinsinken; auch verkohlt man die Unterseite der Wattepfröpfe gern ein wenig über einer Flamme, damit alle daran hängenden Keime verbrannt werden.

Wenn man nun aus einer unreinen Hefe eine bestimmte Sorte reinzüchten will, verfährt man folgendermaßen: man bringt ein wenig von der Hefe in einen Glaskolben, der keimfreie („sterile“ oder „sterilisierte“) Nährgelatine enthält, welche man bei möglichst niederer Temperatur, durch Eintauchen in warmes Wasser, verflüssigt hat. Die Hefe wird vor dem Einbringen mit etwas Wasser fein zerrieben und dann durch Umschwenken des Kolbens gut mit der Gelatine vermengt. Nun gießt man den Inhalt des Glaskolbens auf eine sauber gereinigte, keimfreie Glasplatte und läßt ihn dort in dünner Schicht unter dem Schutze einer Glasglocke erstarren. An Stelle der Glasplatte und der Glasglocke kann man auch eine sogenannte Petri-Schale (vergl. Abb. 20) nehmen, das sind zwei flache Glasschalen mit zylindrischem Rand, von welchen die größere als Deckel über die kleinere gestülpt wird, während in diese die Nährgelatine gefüllt wird. Nach einigen Tagen zeigt sich die Gelatine ganz mit grauen Pünktchen besät, deren jedes aus einer Kolonie von Bakterien bzw. Hefezellen einer Art besteht. Meistens lassen sich verschiedene Arten schon am verschiedenen Aussehen ihrer Kolonien erkennen, zumal wenn man das Vergrößerungsglas zu Hilfe nimmt. Man sucht sich die gewünschte Art aus und überträgt sie mit einer sogenannten Impfnadel in ein Kölbchen mit steriler Nährflüssigkeit (z. B. Bierwürze). Die Impfnadel besteht aus einem 5 cm langen Stück Platindraht von ½ mm Dicke, der mit einem Ende in einen langen Glasstab eingeschmolzen, am anderen Ende zu einer Öse gebogen ist (vgl. Abb. 21). Der Draht muß aus Platin sein, damit er durch Ausglühen in einer Flamme keimfrei gemacht werden kann, ohne dabei zu oxydieren. Man glüht die Öse aus und überträgt mit ihr ein wenig von der zu züchtenden Kolonie in die neue Nährlösung, wo sie sich nun ganz rein und frei von fremden Keimen entwickeln muß.

Nebenbei sei bemerkt, daß man die Kochschen festen Nährböden auch benutzt, um die Bakterien in der Luft, im Trinkwasser, im Erdboden zu zählen: denn so viel Bakterien in einer gewissen Menge dieser Stoffe sind, so viel sichtbare Kolonien müssen auf der Glasplatte nach dem Vermischen mit Nährgelatine oder Pflanzengelatine (Agar-Agar) entstehen.

Erst seit der Einführung dieser Hefereinzucht ist es möglich, Biere und destillierte Schnäpse von stets gleichen Eigenschaften mit aller Sicherheit herzustellen. Auch für die Weingewinnung aus den Trauben wendet man seit langem schon reingezüchtete Hefen an. Auf den reifen Beeren der Weintrauben und auf den Zwetschen liegt ein Reif, welcher aus Hefezellen besteht, die den Preßsaft dieser Früchte von selbst in Gärung versetzen. Daher kommen zerquetschte Früchte stets von selbst in Gärung, wobei, je nach ihrem Zuckergehalt, mehr oder weniger Alkohol entsteht. Durch Abdestillieren gewinnt man dann die destillierten Schnäpse daraus. Da aber die natürlichen Hefen auf der Fruchthaut in verschiedenen Jahren von verschiedener Beschaffenheit sind, so ist es zuverlässiger, auch diese Gärungen mit Reinzuchthefe von erprobten Eigenschaften vorzunehmen. —

Es wurde schon oben gesagt, daß durch Gärung zuckerhaltiger Flüssigkeiten der Alkoholgehalt nicht höher als auf etwa 10–12 % steigen kann. Wenn also ein „natürlich“ vergorenes Getränk, etwa ein Wein, 15 % oder mehr Alkohol enthält, so können wir mit Bestimmtheit sagen, daß er künstliche Zusätze von Sprit erhalten hat. Es gibt aber noch ein anderes Verfahren, um den Alkoholgehalt einer vergorenen Maische zu erhöhen: das Destillieren. Während nämlich Wasser bekanntlich erst bei 100 ° siedet, kocht der Alkohol schon bei 78 °. Erhitzt man nun Gemische von Alkohol und Wasser zum Sieden und kühlt man die Dämpfe vorsichtig ab, so wird zuerst der Wasserdampf wieder zu Wasser, während der Alkoholdampf erst unterhalb von 78 ° verflüssigt wird. Dieses Verdampfen und Wiederflüssigmachen des Dampfes nennt man bekanntlich Destillieren. Die Erfahrung hat gezeigt, daß, wenn man aus einer solchen Maische die Hälfte abdestilliert, darin aller Alkohol enthalten ist. Das Destillat nimmt aber nur die Hälfte Raum ein, ist also in bezug auf seinen Alkoholgehalt doppelt so stark als die ursprüngliche Maische. So kann man Branntwein und Schnäpse von hohem Alkoholgehalt destillieren. Man kann aber auch aus ordinärer Kartoffelmaische reinen Spiritus, der nur noch 4–5 % Wasser enthält, abdestillieren, wenn man die Dämpfe in sogenannten Kolonnenapparaten sehr vorsichtig abkühlt. In Deutschland werden auf diese Weise jährlich etwa 5 Millionen Hektoliter reiner Alkohol erzeugt.

Nebenbei erwähnt sei, wie man den Alkoholgehalt einer Flüssigkeit bestimmt. Alkohol ist leichter als Wasser. Daher wird eine Schwimmvorrichtung aus Glas, eine sogenannte Senkwage (Aräometer), in Alkohol und in alkoholhaltigen Mischungen tiefer einsinken als in reinem Wasser. (Abb. 22.) Diese Aräometer werden in der hier abgebildeten Form aus Glas geblasen; damit sie aufrecht schwimmen, ist die untere Kugel mit Bleischrot oder Quecksilber gefüllt, während die bauchige Erweiterung das Schwimmen erleichtert. In der oberen, röhrenartigen Verlängerung des Schwimmers ist eine Papierskala mit Ziffern angebracht, welche gleich den Alkoholgehalt der betreffenden Flüssigkeit angeben. Sinkt das Aräometer also z. B. bis zur Marke 20 ein, so hat die Flüssigkeit 20 % Alkohol. Dabei ist aber folgendes zu beachten: die Zahlen stimmen nur, wenn die Mischung nur Wasser und Alkohol enthält. Dies ist immer bei denjenigen Flüssigkeiten der Fall, welche man durch Destillation gegorener Maischen erhält. Die Maischen selbst, also Bier und Wein z. B., enthalten noch eine Menge anderer Stoffe, wie Dextrin, Gerbsäuren, Fruchtsäuren, Zucker usw. Diese anderen Stoffe machen die Mischung schwerer, so daß die Senkwage zu wenig Alkohol angeben würde. Will man also den Alkoholgehalt eines Weines bestimmen, so destilliert man ein Drittel davon ab, setzt die Senkwage in das Destillat und teilt das Ergebnis durch die Zahl 3. —

Bevor wir unsere Unterhaltung über den Alkohol schließen, wollen wir uns noch ein wenig mit der Hefe beschäftigen. Die Hefe vermehrt sich bekanntlich bei der Gärung und setzt sich in den Gärbottichen als grauer Schlamm zu Boden, mit dem man lange Zeit nichts Ordentliches anzufangen wußte. Man bekam davon viel mehr, als man beim besten Willen verbrauchen konnte. Dies wird verständlich, wenn man bedenkt, daß in Deutschland jährlich an Bier allein etwa ein Hektoliter auf den Kopf der Bevölkerung, im ganzen also etwa 65 Millionen Hektoliter, erzeugt wird. Was soll mit der vielen Hefe gemacht werden? Zwar zum Brot- und Kuchenbacken wird viel gebraucht, aber doch bei weitem nicht so viel, als in den Gärungsgewerben erzeugt wird. Dazu kommt, daß die Hefe nicht lange haltbar ist, selbst nicht in gepreßter Form (als Preßhefe, jährlich in Deutschland allein 450 000 Zentner Erzeugung!). Aber die chemische Untersuchung hat gezeigt, daß die Hefe die Eigenschaften eines ganz vorzüglichen Nahrungsmittels besitzt, nämlich wegen ihres Stickstoffreichtums, wodurch sie dem Rindfleisch nahezu gleichwertig ist. Sie direkt zu essen, geht wegen der Gärungen, die sie im Darmkanal erregen würde, nicht wohl an; aber man kann sie durch überhitzten Dampf töten und kann dann vorzügliche Fleischbrühen und Fleischextrakte aus solcher Hefe machen, die an Wohlgeschmack und Nährwert nicht hinter Liebigs Präparaten zurückstehen. Und unter den landwirtschaftlichen Futtermitteln spielt die stickstoffreiche „Futterhefe“ schon lange eine bedeutende Rolle. Aber damit ist die Zukunft der Hefe noch nicht erschöpft. Neuerdings, während des Krieges, ist nämlich durch den Chemiker der Universität Königsberg, Professor Lassar-Cohn, ein bedeutender Fortschritt erzielt worden, den uns folgende Überlegung verständlich machen wird. Bei der Fütterung des Viehs spielen die stickstoffhaltigen Futtermittel, die Klee-, Lupinen- und Wickenarten eine bedeutende Rolle als Mastmittel. Andrerseits geben die Tiere im Harn und in den Fäkalien große Stickstoffmengen von sich, die dadurch wieder für die Fütterung nutzbar gemacht werden, daß man die Klee- und Lupinenfelder damit düngt. Auf diesem Umwege dauert es freilich ein halbes Jahr, bis der Fäkalstickstoff von den Tieren wieder als Nahrung aufgenommen wird. Lassar-Cohn kam auf den Gedanken, diese Zeit dadurch abzukürzen, daß er den Harn der Kühe als Nährflüssigkeit für Hefekulturen benutzte. Der Harn wird aus dem Stall in ein Bassin geleitet und darin mit einer geeigneten Hefeart besät. Nach einigen Stunden wird die vermehrte Hefe abgesiebt, gewaschen und sogleich wieder verfüttert. Die Tiere nehmen das nahrhafte Futter gern, und der Landwirt nutzt so den Stickstoff der Jauche nicht bloß schneller, sondern auch viel besser aus als bei ihrer Anwendung als Düngemittel.

Die Hefe hat auch noch in anderer Beziehung eine Zukunft. Man hat nämlich (Prof. Lintner in Charlottenburg) die Beobachtung gemacht, daß es Hefearten gibt, welche Fett erzeugen, obwohl sie auf ganz billigem fettfreiem Nährboden wachsen, und man hat daran berechtigte Hoffnungen geknüpft, auf diese Weise dereinst aus Kartoffelmehl Fett darstellen zu können.