Einzellige, zu den Pilzen zählende Mikroorganismen (früher zu den Thallophyten gezählt, heute den Pilzen zugeordnet) in kugeliger, ovaler, länglich bis zylindrischer oder gespitzter Form. Die Größe beträgt zwischen 5 und 14 Tausendstel Millimeter (aber deutlich größer als Bakterien). Hefezellen sind farblos bis schwach cremefarben und meist geruchlos, können jedoch in größeren Ansammlungen einen leicht hefigen, brotartigen Geruch entwickeln.  Die meisten davon vermehren sich rasch durch Zellsprossung (Sprosspilze); dieser Vorgang kann bis zu 35-mal stattfinden. 

Bild links: eine „Saccharomyces cerevisiae“(1 Teilstrich ist 1  µm). Bild rechts: Hefezellen mit Sprossungsnarben.

Zucker als Energiequelle

Dabei benötigen die Hefen vor allem Zucker als Energiequelle sowie einige Nährstoffe und Spurenelemente, von denen die meisten im Traubenmost vorhanden sind. Bei der Gärung werden die Zuckerarten Glucose (Traubenzucker) und Fructose (Fruchtzucker) in Ethanol (Alkohol) und Kohlendioxid umgewandelt. Louis Pasteur (1822-1895) erkannte, dass die alkoholische Gärung ein biologischer, durch Mikroorganismen gesteuerter Prozess ist.

Prozess

Der Prozess läuft in der Regel unter anaeroben Bedingungen (Abwesenheit von Sauerstoff) ab. Aerobe Bedingungen (Anwesenheit von Sauerstoff) sind aber vor bzw. zu Beginn der Gärung wichtig, da sich die Hefen nur in sauerstoffreichem Milieu vermehren können. Die Glucose wird viel schneller verarbeitet, deshalb ist im Restzucker vor allem Fructose vorhanden. Dies erklärt, warum Fructose am Ende der Gärung häufig als Hauptzucker zurückbleibt.

Bei höheren Glucosemengen im Traubenmost ab etwa 100 g/l kann aber auch unter aeroben Bedingungen Alkohol gebildet werden. Das wird als Crabtree-Effekt (Pasteur-Effekt) bezeichnet. Beim Crabtree-Effekt hemmt ein hoher Zuckergehalt den aeroben Stoffwechsel, sodass Hefen auch unter Sauerstoffzufuhr Alkohol bilden.

Hefegattungen und Arten

Von der Hefengattung „Saccharomyces“ (Zuckerpilze) gibt es über 30 wissenschaftlich beschriebene Arten; insgesamt sind weltweit mehr als 1000 Hefespezies bekannt. Die am häufigsten bei der Gärung von Wein, Bier und Sauerteig beteiligte Art ist Saccharomyces cerevisiae (siehe dort alle Spezies), was treffend „Bierhefe“ oder „Backhefe“ bedeutet. Eine ältere Bezeichnung ist „Saccharomyces ellipsoideus“ aufgrund der zumeist elliptischen Form dieser Hefen.

Naturhefen (Wildhefen)

Die Naturhefen reichen ohne Eingriff für die Auslösung der Spontangärung aus, was früher die einzige mögliche und übliche Praxis war. Diese Form ist in Zusammenhang mit Biologischem Weinbau wieder populär geworden. Die meisten wilden Arten sind aber empfindlich gegen Schwefeldioxid und Alkohol und werden bereits bei 3 bis 4% vol Alkoholgehalt in...