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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