Хансен и дрожжевая революция
В конце лета 1883 года на пивоварне Carlsberg в Копенгагене произошла катастрофа. Пиво начало вонять, имело неприятный горький привкус. Ужасная «дрожжевая болезнь» поразила Carlsberg, тяжелый удар по владельцу пивоварни Якобсену, который хвастался, что у Carlsberg никогда не было этой проблемы и до сих пор использовались оригинальные дрожжи, привезенные Якобсеном из южной Германии четыре десятилетия назад.
Пастер показал пивоварам, как использовать кислотную промывку для удаления бактериальных инфекций из дрожжей, но здесь проблема была не в этом. Что-то не так с самими дрожжами. Такое происходило время от времени, и обычным решением было получить свежие дрожжи из другой пивоварни.
В это время пивоварни брали дрожжи из предыдущей партии пива и добавляли их в следующую. Так поступали все пивоварни на планете, кроме тех, которые использовали самопроизвольное брожение, потому что альтернативы не было. Таким образом, до 1883 года каждая пивоварня использовала дрожжи так же, как и фермерские пивовары производили [hide]квейки, сэзоны и пр. Если дрожжи заражались, инфекция передавалась от одной партии к другой, и единственным выходом было добыть дрожжи где-нибудь еще. Якобсен решил приобрести свежие дрожжи на немецкой пивоварне. Однако, вдохновленный Пастером, Карлсберг за несколько лет до этого основал исследовательскую лабораторию, и теперь Эмиль Хр. Хансен, один из ученых, приступил к работе над проблемой.
Семья Якобсонов
Чтобы решить эту проблему, ему нужно было как-то разделить различные компоненты дрожжей и проанализировать их по отдельности, чтобы увидеть, что они делают. Пастер использовал методы, в которых он выращивал культуру последовательно в разных условиях, так что некоторые организмы умирали, оставив только тот, который Пастер хотел изучать. Здесь это не сработало, потому что дрожжи были слишком похожи друг на друга.
Поэтому Хансену пришлось пойти на более радикальный подход: он решил выращивать культуры из отдельных клеток. Таким образом он мог быть абсолютно уверен в том, что каждая культура содержит только один вид организмов, и он мог выяснить, какие виды дрожжей присутствуют в дрожжах Carlsberg. Это должно пролить свет на проблему. Но как выделить одиночную клетку? Его решение было гениально простым. Он разбавил дрожжевой осадок в бутылке, затем сильно встряхнул ее, чтобы дрожжи распределились равномерно. Он взял небольшой образец и поместил его на стекле с равномерно распределенной сеткой под микроскопом (Как вести подсчет клеток? Смотри этот материал). С помощью сетки он мог подсчитать количество клеток в образце и оценить, сколько клеток было в кубическом сантиметре.
Исходя из этого, было просто подсчитать, сколько раз ему потребуется разбавить культуру, чтобы каждый кубический сантиметр содержал в среднем 0,5 клетки. Затем он взял много образцов объемом в один кубический сантиметр и перенес их в бутылки со стерилизованным суслом. Конечно, точно неизвестно, сколько клеток попало в каждую бутылку, но в среднем должно быть 0,5.
Подсчет клеток
Если бутылки хранятся при одинаковой температуре, то клетки опускаются на дно и остаются там. В дальнейшем они начнут расти, в конечном итоге образуя крошечные видимые образования. В большинстве колб не было «образований», потому что в них не было клеток. Во многих будет ровно одна клетка. А у некоторых было бы более одного клетки, потому что они получили более одной клетки. Хансен оставил только бутылки с одной заселенной клеткой и разделил культуру на отдельные штаммы дрожжей.
Saccharomyces pastorianus и Saccharomyces apiculatus
Используя этот метод, Хансен быстро установил, что дрожжи Carlsberg теперь содержат два разных типа дрожжей. Одним из них были оригинальные лагерные дрожжи. Хансен показал, что, если использовать только эти дрожжи, получается хорошее пиво. Другие дрожжи в микроскоп выглядели эллипсоидными, и когда их добавляли в сусло, пиво тухло. Итак, источником проблемы явно были другие дрожжи. Хансен нашел посторонние дрожжи в фруктовом саду недалеко от пивоварни.
Это был прогресс. Теперь Хансен, вне всякого сомнения, установил причину «дрожжевой болезни». Однако Хансен только начинал. У него была радикальная идея по изменению контроля над пивными дрожжами. Его мотивация довольно ясна из его собственных слов:
“На многих пивоварнях видно, что не принимаются меры [для предотвращения заражения]. Отработанные дрожжи хранятся во дворе и уносятся в бродильные погреба на сапогах рабочих, или они высыхают в пыль и уносятся ветром в кулшипы. Отсюда некоторые болезнетворные организмы попадают вместе с дрожжами в ферментеры, где начинают расти. Сначала они развиваются медленно, так что нет никаких признаков опасности, […] но, в конце концов, в дрожжах оказывается так много диких дрожжей, что вспыхивает болезнь. С этого момента их размножение идет с невероятной скоростью, и вскоре все пиво в пивоварне будет заражено. Именно из-за подобных случаев пивовары часто говорят о болезни как о чем-то мистическом: «Если она наступит, нужно просто принять ее, и сопротивляться бесполезно. Это несчастный случай, от которого никто не может защититься». Затем люди меняют дрожжи, и, если новые дрожжи из пивоварни A не решают проблему, пробуют дрожжи из пивоварни B, и так далее. Но о том, что борьба должна быть частью повседневной деятельности, люди редко задумываются.”
Сделать эту борьбу частью повседневной деятельности – именно то, что собирался предложить Хансен. Но сначала ему нужно было сделать больше. Сколько видов дрожжей на самом деле было в этом осадке? Некоторые виды выглядели под микроскопом по-разному, но обязательно ли все одинаковые дрожжи были действительно одинаковыми только потому, что они выглядели одинаково? Хансен провел их через серию тестов и обнаружил, что ответ был категоричным «нет». Некоторые росли при температуре, которую другие терпеть не могли. Тесты на окрашивание дали разные результаты. Некоторые образовывали пленку, а другие – нет. Некоторые ели сахар, который другие не могли. И так далее.
Он обнаружил, что исходные дрожжи для лагера были не отдельными дрожжами, а двумя немного разными штаммами дрожжей, которые он назвал Carlsberg № 1 и Carlsberg № 2. Он предпочел № 1, но № 2 также идеально подходил для пивоварения. Но как ввести их в пивоварение? У него были только крошечные образцы этих чистых культур, слишком мало, чтобы использовать их в промышленных пивоварнях с огромными партиями. И выращивание культур было, конечно, рискованной операцией, поскольку любая инфекция могла вырасти вместе с чистыми дрожжами. Однако Хансен решил эту проблему и вместе с ведущим пивоваром даже разработал аппарат для безопасного выращивания дрожжей.
Хансену удалось убедить владельца пивоварни Якобсена перенять его чистую культуру. Конечно, как заметил Хансен, если чистая культура будет введена и использована так же, как старая смешанная культура, она не останется чистой навсегда. Он обнаружил, что Carlsberg № 1 будет оставаться чистым 6-8 месяцев, а № 2 только 2-4 месяца. Поэтому он предложил через определенные промежутки времени возвращаться к исходной чистой культуре, чтобы предотвратить распространение диких дрожжевых культур.
Так Эмиль Хр. Хансен в одиночку произвел революцию в пивоварении. Одним ударом он разрешил причину «дрожжевой болезни», нашел решение, показал, что дрожжи состоят из нескольких штаммов с разными характеристиками, продемонстрировал, как выбрать лучший штамм, и разработал решение для безопасного выращивания дрожжей. Внезапно появилась превосходная альтернатива методу постоянного повторного использования дрожжей.
Эмиль Хансен за работой
Но обратите внимание на одну вещь: многие люди задавались вопросом, как пивовары, использующие квейки, могут поддерживать свои дрожжевые культуры на протяжении многих поколений. Но как вы теперь можете видеть, все пивоваренные дрожжи использовались таким образом в течение многих, многих поколений, прежде чем их поместили в лабораторию и очистили.
Владелец пивоварни Якобсен по праву гордился революционным нововведением, произведенным Carlsberg, и продвигал новый метод по всей Европе. Хансен оказался очень востребованным, поскольку пивовары хотели научиться применять его метод. И это действительно стало известным, как «метод Хансена». Несмотря на то, что этот метод был довольно радикальным, он быстро распространился по Европе и за ее пределами. В 1888 году Хансен кратко рассказал о том, кто начал использовать его метод, и сказал, что все крупные пивоваренные заводы в Дании и Норвегии использовали его. Метод получил распространение на многих пивоварнях с хорошей репутацией в России, Нидерландах и Германии. И он был принят по крайней мере некоторыми в Швеции, Финляндии, Австро-Венгрии, Швейцарии, Италии, Франции, Бельгии и Северной Америке. Carlsberg отправил чистые дрожжевые культуры в Азию, Австралию и Южную Америку. И все это в течение пяти лет, в 19 веке.
Пропагатор Хансена
Единственное место, где пивоварни сопротивлялись методу Хансена, было в Великобритании, где пивовары утверждали, что чистые культуры просто не дают нужного вкуса, особенно созревшему пиву. Сам Хансен заметил это и написал, что что-то делает крепкое пиво верхового брожения другим. Сегодня, конечно, мы знаем, что: британские дрожжевые культуры содержали Brettanomyces, и без них пиво не созрело бы должным образом. Но даже Великобритания в конце концов не устояла. Смешанные культуры быстро исчезали. Фактически, так быстро, что вскоре никто не вспомнит, что дрожжи когда-то были чем-то, что пивовар имел и хранил сам, а не чем-то, что культивируется в лаборатории.
Историческая достоверность.
Написать этот пост в блоге было очень сложно, потому что вся история немного сложнее, но включение всех деталей в основной текст затрудняет чтение и просто скрывает основные моменты. Поэтому я переместил сюда детали для людей, которые хотят знать больше.
Метод разбавления для получения чистых культур был получен Хансеном от Нэгели и Фитца, которые разработали его для бактерий. Хансен впервые опробовал этот метод в 1882 году, когда Tuborg, другая пивоварня в Копенгагене, была поражена «дрожжевой болезнью». Ему удалось найти причину проблемы Tuborg, но вместо этого Tuborg решил получить свежие дрожжи от Carlsberg. Счетная сетка уже была разработана для подсчета клеток крови и была известна как гемоцитометр. Сегодня микробиологи обычно разводят свои культуры на пластинах с гелем и изучают колонии, которые там растут, чтобы разделить их на штаммы. Хансен знал об этом методе. Он узнал об этом во время посещения лаборатории Роберта Коха в 1882 году. Однако Хансену пришлось немного развить его, чтобы получить абсолютно чистые культуры. Хансен говорит, что через несколько лет он в основном переключился на метод гальваники, потому что метод разбавления был более трудоемким и сложным, а также дорогостоящим, потому что для него требовалось очень много средств. Методы классификации и идентификации штаммов дрожжей методами, выходящими за рамки простого наблюдения за их формой в микроскоп, похоже, были изобретены Хансеном.
Как воспользоваться теми открытиями, которые сделал Хансен у себя дома? Смотри статью о разведении чистых культур дрожжей у себя дома.
[/hide]
Обсудим?
Автор публикации
