Prof. Dr. Benoit Bach
Haute école de viticulture et œnologie de CHANGINS, HES-SO
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Das Projekt BioMassFarm untersucht das Potenzial von Nicht-Saccharomyces-Hefen in der Herstellung fermentierter Getränke. Das Hauptziel besteht darin, diese Stämme auszuwählen, zu kultivieren und anzuwenden, um optimierte Protokolle zu entwickeln, die einzigartige Aromen und eine verbesserte mikrobiologische Stabilität bieten. Dieses Kooperationsprojekt mit Schweizer Produzenten zielt darauf ab, die Biodiversität zu fördern, die nachhaltige Landwirtschaft zu unterstützen und die Innovation in den Bereichen fermentierter Getränke in der Schweiz voranzutreiben.
Im Rahmen des BioMassFarm-Projekts wurden einheimische Hefen, die nicht zur Gattung Saccharomyces gehören, im Hinblick auf ihre Verwendung in fermentierten Getränken untersucht. Ausgewählte Stämme wurden isoliert, charakterisiert und hinsichtlich ihrer Fermentationsleistung, Aromenentwicklung und Biomasseproduktion getestet. Die Ergebnisse unterstreichen ihr Potenzial, vielfältigere, kontrolliertere und nachhaltigere Fermentationsprozesse sowie zukünftige industrielle Anwendungen zu unterstützen.
Das Projekt «BioMassFarm» untersucht das Potenzial von Hefestämmen ausserhalb der Gattung Saccharomyces für die Herstellung fermentierter Getränke, mit dem Ziel, zu Innovation und Diversifizierung in der Fermentationspraxis beizutragen. Vor dem Hintergrund einer weltweit steigenden Nachfrage nach fermentierten Lebensmitteln und Getränken reagiert das Projekt auf das wachsende Interesse an alternativer Hefebiodiversität. Während Saccharomyces cerevisiae nach wie vor die dominierende industrielle Art ist, gewinnen Nicht-Saccharomyces-Hefen wie Torulaspora und Metschnikowia zunehmend an Bedeutung, da sie die Aromakomplexität steigern, die mikrobiologische Stabilität verbessern und die Entwicklung neuartiger Produkte ermöglichen. In Zusammenarbeit zwischen Changins und Weinproduzenten konzentrierte sich das Projekt auf die Entdeckung neuer Stämme, die Biomasseproduktion, die physiologische Charakterisierung und die Bewertung der Fermentation, mit dem langfristigen Ziel, robuste mikrobielle Ressourcen für den angewandten Einsatz bereitzustellen.
Das Projekt wurde äusserst erfolgreich durchgeführt und hat alle ursprünglich festgelegten wissenschaftlichen und technischen Ziele erreicht. Insgesamt sind die Ergebnisse äusserst positiv und eröffnen konkrete Anwendungsperspektiven im Bereich der fermentierten Getränke, insbesondere hinsichtlich der Innovation und Diversifizierung von Fermentationsstrategien.
Eine erste Strukturierungsphase konzentrierte sich auf die Bioprospektion einheimischer Hefen aus verschiedenen önologischen Umgebungen. Dieser Schritt führte zur Isolierung und Identifizierung einer beträchtlichen Anzahl von Stämmen mit vielversprechendem technologischem Potenzial. Die Mikroorganismen wurden sorgfältig isoliert, charakterisiert und in eine kuratierte Arbeitssammlung integriert, die unter kontrollierten Bedingungen gelagert wird. Diese Sammlung stellt nun eine stabile und wertvolle mikrobiologische Ressource dar, die direkt für zukünftige Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten genutzt werden kann.
Anschliessend wurde eine eingehende phänotypische Charakterisierung ausgewählter Stämme durchgeführt. Dies ermöglichte ein besseres Verständnis ihres Fermentationsverhaltens, ihrer Stoffwechselkapazitäten und ihrer Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Umwelt- und technologische Bedingungen. Die Ergebnisse hoben mehrere besonders interessante Nicht-Saccharomyces-Stämme hervor, insbesondere aufgrund ihres Beitrags zur Aromenentwicklung und ihrer Rolle bei der Modulation der Fermentationsdynamik. Diese Erkenntnisse bestätigen die technologische Relevanz von auf Biodiversität ausgerichteten Ansätzen in der Önologie und verwandten Fermentationsbereichen.
Unter den untersuchten Stämmen zeigten mehrere Isolate von Torulaspora delbrueckii besonders vielversprechende Eigenschaften. Sie wiesen ein bioprotektives Potenzial auf, einschliesslich hemmender Wirkungen gegen unerwünschte Mikroorganismen, sowie einen positiven Einfluss auf das sensorische Profil fermentierter Produkte. Diese Eigenschaften rechtfertigen weitere Untersuchungen und eine praktische Anwendung in der Wein- und Ciderproduktion, wo kontrollierte mikrobielle Wechselwirkungen zunehmend an Bedeutung gewinnen.
Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts lag auf der Entwicklung und Optimierung von Produktionsprozessen für Hefe-Biomasse im Labormassstab. Verschiedene Kultivierungsparameter wurden getestet, um die Wachstumseffizienz zu maximieren und ausreichende Biomasseerträge für angewandte Fermentationsversuche sicherzustellen. Diese Arbeit stellt einen wesentlichen Schritt in Richtung einer möglichen Skalierung und industriellen Nutzung der ausgewählten Stämme dar.
Schliesslich umfasste das Projekt eine angewandte Validierungsphase in verschiedenen Fermentationsmatrizen, darunter Wein, Cider und ausgewählte destillierte Getränkesysteme. Diese Versuche ermöglichten die Bewertung der Stammleistung unter nahezu industriellen Bedingungen und lieferten wertvolle Erkenntnisse für praktische Umsetzungsstrategien.
Insgesamt demonstriert BioMassFarm das grosse Potenzial einheimischer Nicht-Saccharomyces-Hefen als Werkzeuge für die Entwicklung vielfältigerer, kontrollierter und nachhaltigerer Fermentationsprozesse. Die Ergebnisse bilden eine solide Grundlage für zukünftige Skalierungen und industrielle Anwendungen, wobei sich bereits konkrete Verwertungsperspektiven für die Produktionssaison 2026 abzeichnen.
Im Programm Food 4.0 begleiten die Akademien der Wissenschaften Schweiz unter dem Lead der Schweizerischen Akademie der Technischen Wissenschaften SATW innovative Projektideen, die ganz am Anfang der Entwicklung stehen. Gefördert werden insbesondere Projekte, die neue Perspektiven für eine erfolgreiche Entwicklung des Schweizer Ernährungssystems aufzeigen. Die ausgewählten Projekte leisten einen wichtigen Beitrag zur Lösung der grössten Herausforderungen und adressieren die Themenbereiche Food Waste, Nachhaltigkeit und Gesundheit.
