Die Bedeutung und Analytik der Hopfeninhaltsstoffe

Gaschromatographie-Massenspektrometer-System

Gaschromatographie-Massenspektrometer-System

Hopfen wird letztendlich wegen seiner Inhaltsstoffe angebaut, deshalb ist die Hopfenanalytik eine unabdingbare Voraussetzung für eine funktionierende Hopfenforschung. Der Hopfen hat drei Gruppen von wertgebenden Inhaltsstoffen. Dies sind in der Reihenfolge ihrer Bedeutung die Bitterstoffe, die ätherischen Öle und die Polyphenole.

- Bitterstoffe
- ätherische Öle
- Polyphenole

Die Bitterstoffe

Bisher gelten die alpha-Säuren als das primäre Qualitätsmerkmal des Hopfens, da sie ein Maß für das Bitterpotential sind und Hopfen auf Basis des alpha-Säurengehalts zum Bier hinzugegeben wird (derzeit international etwa 4,3 g alpha-Säuren zu 100 l Bier). Auch bei der Bezahlung des Hopfens bekommen die alpha-Säuren eine immer größere Bedeutung. Entweder wird direkt nach Gewicht alpha-Säuren (kg alpha-Säuren) bezahlt, oder es gibt in den Hopfenlieferungsverträgen Zusatzvereinbarungen für Zu- und Abschläge, wenn ein Neutralbereich über- oder unterschritten wird.
Die alpha- und beta-Säuren haben die gleiche Grundstruktur, sie unterscheiden sich nur durch die Seitenketten. Die Haupt-alpha-Säuren sind das n-, Co- und Adhumulon. Die Neben-alpha-Säuren sind das Prä- und Posthumulon. Genauso verhält es sich bei den beta-Säuren, die Haupt-beta-Säuren sind das n-, Co- und Adlupulon. Die Neben-beta-Säuren sind das Prä- und Postlupulon.
Die alpha-Säuren werden erst in Bier löslich, wenn sie sich in die Iso-alpha-Säuren umlagern. Dies wird oft als Oktoberfestumlagerung bezeichnet. Zu 70 % entstehen die cis- und zu 30 % die trans-Iso-alpha-Säuren.
Die beta-Säuren gehen beim Brauprozess größtenteils verloren. Oxidationsprodukte wie die Hulupone gehen ins Bier über. ß-Säuren haben jedoch wegen ihrer starken antimikrobiellen Eigenschaften Bedeutung für alternative Anwendungen von Hopfen.

Alternative Anwendungen von Hopfen

Die Bitterstoffe des Hopfens

Die Bitterstoffe des Hopfens

Oktoberfestumlagerung

Oktoberfestumlagerung

Aus den ß-Säuren entstehen durch Oxidation Hulupone

Aus den ß-Säuren entstehen durch Oxidation Hulupone

Folgende analytische Methoden werden für die Hopfenbitterstoffe eingesetzt
Methoden Bezeichnung Information
konduktometrische Titration EBC 7.4, 7.5 alpha-Säuren
HPLC
hochauflösende Flüßigchromatographie
EBC 7.7 alpha-Säuren, beta-Säuren, Cohumulon,
Colupulon, Xanthohumol
spektralphotometrische Bestimmung ASBC HOPS 6A
ASBC HOPS 12
alpha-Säuren,
beta-Säuren, HSI
NIRS
Nahinfrarot Reflektionsspektroskopie
alpha-Säuren, beta-Säuren,
Cohumulon, Colupulon, Wasser

Die ätherischen Öle

Die ätherischen Öle sind für das Aroma verantwortlich. Sie bestehen aus etwa 300 – 400 Einzelsubstanzen. Im Hüller Labor können derzeit 143 Verbindungen identifiziert werden. Die Zusammensetzung der Öle ist genetisch determiniert und kann zur Sortenunterscheidung genutzt werden. Die Feststellung der richtigen Sorte ist auch eine Aufgabe des Labors, da Hopfensorten nicht vermischt werden dürfen. Der Fokus der Craft Brewer ist sogar mehr auf die ätherischen Öle gerichtet als auf die Bittersoffe. Bei der Kalthopfung wird der Hopfen auf Basis des Ölgehalts zum Bier hinzugegeben.
Das ätherische Öl des Hopfens kann man in Kohlenwasserstoffe, sauerstoffhaltige Verbindungen und Schwefelverbindungen einteilen. Die Kohlenwasserstoffe setzen sich hauptsächlich aus Monoterpenen (C10), Sesquiterpenen (C15) und anderen aliphatischen Verbindungen zusammen. Im Hopfen vorkommende sauerstoffhaltige Substanzen sind Ester, Alkohole, Aldehyde, Ketone und Epoxide. Schwefelverbindungen machen weniger als 1 % des ätherischen Öles aus, dennoch tragen sie sehr viel zum Aroma bei, da sie sehr geringe Geruchsschwellenwerte besitzen. Die wichtigsten Aromastoffe des Hopfens sind Myrcen und Linalool. Der typisch hopfenwürzige Geruch wird hauptsächlich vom Myrcen bestimmt, wobei eine zu hohe Myrcenkonzentration auch ins Negative umschlagen kann. Linalool ist die Indikatorsubstanz für ein gutes Hopfenaroma schlechthin. Der Geruch von Linalool ist zitrusartig und blumig ähnlich wie Maiglöckchen. Geraniol ist der typische Aromastoff einer Rose. Die Ester sorgen für fruchtige Aromanoten. Von den Schwefelverbindungen ist die Substanz 4-Mercapto-4-methyl-2-pentanon (4-MMP) am aromaaktivsten. Sie ist für das schwarze Johannisbeeraroma (Cassisaroma) bei manchen Hopfensorten verantwortlich.
Die ätherischen Öle des Hopfens

Die ätherischen Öle des Hopfens

chemische Strukturen einiger Ölsubstanzen

chemische Strukuren einiger Ölsubstanzen

Analytik der ätherischen Öle
Methoden Bezeichnung Information
Wasserdampfdestillation EBC 7.10 Gesamtölgehalt
gaschromatographische Auftrennung
des Wasserdampfdestillats
EBC 7.12 Einzelkomponenten
Gaschromatographie-Massenspektroskopie Chemische Strukturen,
Schwefelverbindungen

Polyphenole

Die dritte Gruppe der wertgebenden Inhaltsstoffe des Hopfens sind die Polyphenole. Sie haben vor allem für die Gesundheit positive Eigenschaften , da sie als Antioxidantien wirken und freie Radikale einfangen können. Xanthohumol erlangte in den letzten Jahren wegen seiner antikanzerogenen Eigenschaften viel Aufmerksamkeit. 8-Prenylnaringenin ist das stärkste bekannte Phytoöstrogen in der Pflanzenwelt. Seine Wirkung ist etwa zehnmal geringer als die des weiblichen Sexualhormons 17-ß-Östradiol.

Hopfen und Gesundheit

Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die Hopfenpolyphenole.
Substanzen uns Substanzgruppen Konzentrationen
1) Benzoesäure-Derivate < 0,01 %
2) Zimtsäure-Derivate 0,01 - 0,03 %
Flavonoide
3) Xanthohumol 0,20 - 1,70 %
4) 8,6-Prenylnaringenin < 0,01 %
5) Quercetinglykoside 0,05 - 0,23 %
6) Kämpferolglykoside 0,02 - 0,24 %
7) Catechine und Epicatechine 0,03 - 0,30 %
8) Oligomere Proanthocyanidine 0,30 - 1,64 %
9) Acylphloroglucinol-Derivate 0,05 - 0,50 %
Höhermolekulare Substanzen
10) Catechingerbstoffe und Tannine 2,00 - 7,00 %
Analytik
Methoden Bezeichnung Information
spektralphotometrische Methoden EBC 7.14 Gesamtpolyphenole
HPLC Einzelsubstanzen