Der große IBU‐​Schwindel

Oder: Warum ist das Triple Imperial IPA so mild?

Viele werden das Phänomen kennen: Man setzt ein Bier mit über 100 Bittereinheiten an, erwartet, von Thors Hopfenhammer getroffen zu werden, und ist überrascht, dass das Bier zwar bitter ist, aber viel milder als erwartet. Eben genau das überraschte auch einige Brauer und Wissenschaftler. Um diesem Phänomen auf den Grund zu gehen, müssen wir uns das Thema Hopfen in der Brauerei und Hopfenanalytik im Detail anschauen.

Die bittere Wahrheit über Hopfen

Erst ab etwa 1888 interessierte man sich wissenschaftlich dafür, was mit dem Hopfen in der Brauerei passiert, und vor allem dafür, wie der Brauer das auch voraussagen kann. 1932 leitete W. Wöllmer [1] aus einen eigenen Vorkenntnissen [2] und den Arbeiten Max Hayducks an der VLB Berlin die bis heute gültige Formel und Analysenvorschrift für die Bitterwertbestimmung von Hopfen ab. Eine seiner Haupterkenntnisse beruht darauf, dass an der Bierbittere die α- und β-Säuren beteiligt sind, wobei die α-Säure grob gesagt etwa neunmal mehr Bittere ins Bier bringt.

    \[ Bitterwert\:nach\:W\"ollmer=\alpha-S\"auren+\frac{\beta-Fraktion}{9} \]

Bitterstoffe des Hopfens

Bitterstoffe des Hopfens

Gut 20 Jahre später haben dann F. L. Rigby und J. L. Bethune zum einen die Erkenntnis gewonnen, dass beim Kochen die α-Säuren zu den entsprechenden Iso-α-Säuren isomerisieren und dass es vor allem diese Iso-α-Säuren sind, die zur Bittere im Bier beitragen, und nicht die α-Säure selbst. Mit dieser Erkenntnis in der Hand konnten sie daraus eine Analyse ableiten, die den Iso-α-Säuren-Gehalt im Bier bestimmte. [3] Damit ist der Brückenschlag vollständig, und der Brauer konnte sich seine rezept- und anlagenabhängige Hopfenausnutzung durch das Verhältnis von bekanntem Hopfenbitterstoffgehalt und Bierbittere berechnen und damit seine Rezepte gezielt anpassen.

Bereits bei genauer Betrachtung der Erkenntnisse von Wöllmer im Vergleich zur geltenden Analyse der Bittereinheiten in Bier sticht eines ins Auge: Wöllmer betrachtet im Hopfen auch die β-Säuren, die Analyse der Bierbittere lässt sie dagegen außer Betracht. Hintergrund ist, dass die β-Säuren in polarem Wasser nur sehr gering löslich sind.

    \[ IBU=\frac{m [mg] Iso-Alpha-S\"aure}{V [l] Bier} \]

Halten wir also fest: Man ging sehr lange davon aus, dass die Bittere im Bier zum größten Teil durch die Iso-α-Säure bestimmt wird. α- und β-Säuren sind zum einen weniger bitter und zum anderen sehr schlecht in unpolarer Würze löslich. Aus diesem Grund war es logisch, dass man eine Analyse der Iso-α-Säure für absolut ausreichend hielt, um die Bierbittere zu bestimmen und zu definieren. So wurde eine International Bitterness Unit (IBU) als 1 Milligramm Iso-α-Säure je Liter Bier definiert.

Diese Annahmen waren auch alle absolut unproblematisch, bis Brauer anfingen, große Mengen an Hopfen durch Hopfenstopfen ins fertige Bier zu bringen. So waren alle glücklich und lebten ein langes und zufriedenes Brauerleben.

Leider nein. Folgendes war nämlich aufgefallen: Biere, die jenseits von etwa 3,5 Gramm je Liter gestopft wurden, zeigten in der Analyse einen erhöhten Wert an Bittereinheiten im Vergleich zum ungestopften Bier, gleichzeitig wurden diese Biere aber in Verkostungen als weniger bitter als ungestopfte Vergleichsbiere bewertet. Wie, pfeifen nicht die Spatzen von den Dächern, dass das Stopfen das Bier eben nicht bitterer macht?

Ja und nein. Es gibt zwei Phänomene, die zu diesem Sachverhalt führen und die jetzige Analytik für gestopfte Biere eigentlich hinfällig machen.

Zuerst war John Paul Maye und Robert Smith in gezielten Versuchsreihen aufgefallen, dass größere Mengen Iso-α-Säuren beim Stopfen durch Absorption an den Hopfenblättern zusammen mit den Hopfentrebern aus dem Bier entfernt werden, sich aber gleichzeitig große Mengen an α-Säure im Bier lösen. Verantwortlich dafür ist die Veränderung der Polarität durch die Gärungsprodukte [4]. Das erklärt jedoch nur den Verlust der Bittere, nicht aber den Anstieg der Messwerte, da α-Säure zwar nicht bitter schmeckt, aber eben auch nicht durch die herkömmliche photometrische Analyse bei 275 nm erfasst wird.

Um diesen weiteren Effekt zu verstehen, müssen wir uns mit einer anderen Reaktion, die auch aus der Hopfenalterung bekannt ist, befassen: der Oxidation von α-Säure. Im gealterten Hopfen sinkt der Gehalt an α-Säure dadurch, dass sie zu Humulinonen oxidiert wird. Diese sind zwar stabil, weisen aber nur etwa 65 Prozent der Bitterkraft der ursprünglichen α-Säure auf. Für uns ebenfalls von Interesse: Sie werden auch bei der photometrischen Analyse bei 275 nm erfasst [5].

Isomerisierung und Oxidation

Isomerisierung und Oxidation

Genau diese Humulinone haben aber Maye und Smith in großen Mengen im gestopften Bier gefunden. Die Vermutung liegt also nahe, dass zum einen die Iso-α-Säuren aus dem Bier durch Absorption an den Hopfenblättern entfernt werden, was zum sensorischen Verlust der Bittere führt, während die Aufnahme und Bildung von Humulinonen gleichzeitig zu einer Erhöhung der Messwerte führt. Kurz könnte man sagen, dass Iso-α-Säure durch die weniger bitteren Humulinone ausgetauscht wird.

Wie schön, es haben beide Lager recht. Hopfenstopfen erhöht den gemessenen Bitterwert, und gestopfte Biere erscheinen milder, weil sie tatsächlich weniger bitter sind.

Es führt uns aber wieder zu der Erkenntnis, dass man auch dann, wenn man etwas messen kann, nie verlernen sollte, die Ergebnisse kritisch zu hinterfragen.

PS: Um die Fehler der klassischen Hopfen- und Bieranalyse zu umgehen, haben Maye und Smith übrigens mit HPLC-Analytik (high-performance liquid chromatography) gearbeitet.


Quellen:

  1. Wöllmer, W.: „Der Hopfen und seine Verwendung in der Brauerei“, Artikel in TfB, 1932, S. 171–173
  2. Wöllmer, W.: „Über die Bitterstoffe des Hopfens“, Artikel in „Berichte der chemischen Gesellschaft“, 1916, S. 780–796
  3. Bethune, Rigby: „Rapid methods for the determination of total hop bitter substances (iso-compounds) in beer“, Artikel in „Journal of the Institute of Brewing“, 1955, S. 325–332
  4. Maye, Smith: „Humulinone formation in hops and hop pellets and its implications for dry hopped beers“, Artikel in „Technical Quarterly MBAA“, 2016, S. 23–27
  5. Algazzali, Vicor; Shellhammer, Thomas: „Bitterness intensity of oxidized hop acids: Humulinones and Hulupones“, Artikel in „Journal of the American Society of Brewing Chemistry“, 74/2016, S. 36–43

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