Als "Gushing" oder "Wildwerden von Bieren" bezeichnet man das mehr oder weniger heftige Überschäumen von Flaschenbieren nach sachgemäßer Öffnung. Zwei grundsätzlich verschiedene Gruppen von Faktoren werden als Auslöser diskutiert. Partikel, wie Calciumoxalat oder Feingur, zu hoher CO2-Gehalt oder Nachgärung in der Flasche werden als ursächlich für das sog. technologisch bedingte oder sekundäre Gushing angesehen. Das primäre oder malzverursachte Gushing wird dagegen mit einem durch Schimmelpilzbefall qualitativ veränderten Malz in Verbindung gebracht. Trotz intensiver Forschung war über den Zusammenhang zwischen dem Befall des Braugetreides mit Schimmelpilzen und dem Auftreten von primärem Gushing immer noch sehr wenig bekannt. In jüngster Zeit wurden neue Hypothesen zur chemischen Natur und zum Ursprung der Auslöser des primären Gushings formuliert, bei denen zwei erst kürzlich beschriebene Klassen von Proteinen, die pilzspezifischen Hydrophobine und die pflanzentypischen non-specific lipid transfer proteins (ns-LTPs) im Vordergrund stehen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen zur Bildung von oberflächenaktiven Proteinen durch F. culmorum und F. graminearum durchgeführt. Beide Arten waren fähig, oberflächenaktive Proteine zu bilden und gaben diese ins Medium ab. Durch Kontakt mit dem Medium konnten PTFE oder Parafilm stabil benetzbar gemacht werden. Stärke und Zeitpunkt der Ausscheidung oberflächenaktiver Proteine waren abhängig von Art, Isolat und Medium. Im Extremfall wurde der Benetzungseffekt wieder vollständig abgebaut. Diese Variabilität kann erklären, warum nicht jeder Befall von Braugetreide mit Fusarien in gleichem Maße zu Gushing führt. Durch Zusatz von Detergentien unterschiedlicher Typen zum Bier wurde gezeigt, dass Gushing nicht durch erniedrigte Oberflächenspannung ausgelöst wird, sondern niedrige Oberflächenspannung gegebenenfalls eine Begleiterscheinung ist. Die aus F. culmorum isolierten oberflächenaktiven Proteine zeigten Eigenschaften, die auch von Hydrophobinen erwartet werden, ohne jedoch zu bekannten Hydrophobin-Klassen homolog zu sein. Die Ähnlichkeiten lagen in der Bereitschaft zur Bildung stabiler Aggregate, dem löslichkeitsverhalten der Aggregate, der elektrophoretischen Mobilität und teilweise dem sauren isoelektrischen Punkt. Datenbankvergleiche von Teilen der Aminosäuresequenzen ergaben Homologien zu Proteinen, die im Genom von F. graminearum als hypothetische Proteine annotiert sind. Die Homologie zwischen Afpa und PhiA aus E. nidulans legt eine Rolle von AfpA in der Morphogenese nahe. Die oberflächenaktiven Proteine aus F. culmorum wiesen isoelektrische Punkte um pH 3,4 und nahe pH 9 auf, die von F. graminearum ebenfalls vorwiegend nahe pH 9. Zwei der aus F. culmorum isolierten Proteine (14 kDa und AfpA) verstärkten in Konzentrationen um 1 ppm bestehendes Gushing. Die Verstärkung des Gushings war höher nach einer der Würzekochung ähnlichen Vorbehandlung der Proteine. Gegen die nativen Proteine wurden polyklonale Antiseren in Kaninchen hergestellt. Die vom AfpA-Antiserum erkannten Epitope wiesen hohe thermische Stabilität auf. Die Antiseren reagierten auch mit den Maillardprodukten der Proteine. AfpA-Protein konnte über Western Blots bei beiden untersuchten Fusarium-Arten festgestellt werden. Es wurde darüber hinaus in infiziertem Malz mit hohem Gushing-Potential gefunden. Die Proteine aus F. culmorum und F. graminearum zeigten eine hohe Aktivität in Messungen der Oberflächenspannung. Die Oberflächenhydrophobizität der Proteine wurde durch Erhitzung teilweise positiv beeinflußt und zeigte darüber hinaus eine Abhängigkeit vom pH-Wert. Die Wirkung des Wachstums von F. culmorum und F. graminearum bei der Mälzung von Weizen wurde ebenfalls durch die Messung der Oberflächenhydrophobizität der in den Malzen enthaltenen Proteine untersucht. Durch die Infektion mit gushing-relevanten Fusarien wurde die Oberflächenhydrophobizität massiv verringert. Die Verringerung war mit dem Überschäumvolumen im Gushingtest korreliert. Es wurden Brauversuche mit transgenen Klonen von S. cerevisiae durchgeführt, die während der Gärung die Produktion eines oberflächenaktiven Proteins aus Weizen (LTP1500) und zweier Hydrophobine aus F. culmorum ermöglichten. LTP1500 erzeugte wie erwartet kein Gushing. Durch das so produzierte Klasse II-Hydrophobin FcHyd5p aus F. culmorum konnte Gushing ausgelöst werden, nicht jedoch durch das Klasse I-Hydrophobin FcHyd3p. Dieses Ergebnis belegt einen Einfluss oberflächenaktiver pilzlicher Proteine auf Gushing, wobei offensichtlich nicht die extremen Eigenschaften von Klasse I-Hydrophobinen ausschlaggebend sind. Weiterhin eröffnen diese transgenen Hefen neue Möglichkeiten in der Gushing-Forschung, da nun aus einer Würze gushendes und stabiles Bier hergestellt werden können.     «

Als "Gushing" oder "Wildwerden von Bieren" bezeichnet man das mehr oder weniger heftige Überschäumen von Flaschenbieren nach sachgemäßer Öffnung. Zwei grundsätzlich verschiedene Gruppen von Faktoren werden als Auslöser diskutiert. Partikel, wie Calciumoxalat oder Feingur, zu hoher CO2-Gehalt oder Nachgärung in der Flasche werden als ursächlich für das sog. technologisch bedingte oder sekundäre Gushing angesehen. Das primäre oder malzverursachte Gushing wird dagegen mit einem durch Schimmelpilzbe...     »

The more or less tempestuous foaming-over of bottled beer after appropriate opening of the bottle is called 'gushing'. Two distinct groups of factors are discussed as triggers. Particles like crystals of calcium oxalate or fine diatomaceous earth, excessive CO2 content or unintended secondary fermentation of the bottled beer based on a too high residual extract are recognised as sources of secondary, or technological, gushing. Primary or malt-related gushing is caused by a malt qualitatively altered by fungal infection of the cereal grain. In spite of extensive research little is known as yet about the interrelation of mould infestation and primary gushing. Recently new hypotheses have been suggested on the chemical nature and origin of causal agents of primary gushing, focussing on fungal hydrophobins and non-specific lipid transfer proteins (ns-LTPs) found in cereals. In the study presented here, research was conducted on surface-active proteins produced by F. culmorum and F. graminearum. Both species were found to be able to produce such proteins and to secrete them into the culture medium. PTFE or Parafilm can be made wettable by contact with the culture medium. Intensity and moment of secretion of the surfactant proteins depended on species, strain and medium. In extremo the wetting effect was annulled within the time of culturing. This variability might explain why not every infection with Fusaria leads to primary gushing. The addition of various types of detergents proved that the mere reduction of surface tension does not cause gushing, but is, if occurring, a concomitant phenomenon. The proteins isolated from cultures of F. culmorum displayed properties which were in part similar to those of hydrophobins. The similarities concerned the ability to form stable aggregates, the solubility of such aggregates, the electrophoretical mobility and in part, the acidic isoelectric point. Investigation done in genome databases using parts of the amino acid sequences of these proteins revealed homologies to proteins of F. graminearum. So far however, these genes have only been annotated as hypothetical proteins, their function and structure remaining unknown. Homology between AfpA and PhiA of E. nidulans suggests a role of AfpA in morphogenesis. The surfactant proteins of F. culmorum displayed isoelectric points at pH 3.4 and close to pH 9, those of F. graminearum mostly close to pH 9. Two of the proteins isolated from cultures of F. culmorum (14 kDa and AfpA) intensified existing gushing at concentrations of 1 ppm. The intensification was even higher after preliminary treatment of the proteins close to the brewing process, which was suitable to cause Maillard reaction. The epitopes of the proteins recognised by AfpA-antiserum were found to be heat stable. Polyclonal antisera were raised against these two proteins in rabbits. These antisera proved also reactive against Maillard products of the proteins. One of the proteins (AfpA) could be found in the two species by means of western blot technique. This protein was also found in infected malt with a high gushing propensity. The proteins of F. culmorum and F. graminearum showed a significant reduction of surface tension. The surface hydrophobicity of these proteins was in part positively influenced by heat treatment and depended on their pH value. Infection of germinating wheat with F. culmorum and F. graminearum caused a strong reduction of surface hydrophobicity of the proteins contained in the resulting malts. The reduction of surface hydrophobicity was correlated to the gushing propensity of the malt. Brewing experiments were conducted to produce potential gushing factors in situ during fermentation. This was achieved by fermentation with transgenic yeasts containing plasmids which encode for the genes of two hydrophobins of F. culmorum and of wheat lipid transfer protein (LTP1500), respectively. Expression of these genes was under control of constitutive TPI promotor. The resulting beers were bottled and examined for the occurrence of gushing. Gushing was found to be induced by the class II hydrophobin FcHyd5p of F. culmorum, but not by LTP1500 and class I-hydrophobin FcHyd3p. This suggests a participation of surface active fungal proteins in gushing without the need of the extreme properties of class I hydrophobins. Furthermore, these transgenic yeasts offer new possibilities in gushing research, enabling production of gushing and non-gushing beers from identical wort.     «

The more or less tempestuous foaming-over of bottled beer after appropriate opening of the bottle is called 'gushing'. Two distinct groups of factors are discussed as triggers. Particles like crystals of calcium oxalate or fine diatomaceous earth, excessive CO2 content or unintended secondary fermentation of the bottled beer based on a too high residual extract are recognised as sources of secondary, or technological, gushing. Primary or malt-related gushing is caused by a malt qualitatively alt...     »