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Von der Hopfenernte bis in die Brauerei

Hop Storage Index

Autoren: Mark Zunkel, Joshua McMillan, Dr. Christina Schönberger und Dr. Alicia Muñoz Insa von BarthHaas

Bei der Bewertung der Hopfenqualität kann der Hopfen-Lager-Index (Hop Storage Index, HSI) als einfaches Analysetool dienen, um einen Hinweis darüber zu erhalten, wie stark der Hopfen gealtert ist. Die Faustregel besagt: Je höher der HSI, desto unsachgemäßer wurde die Hopfensorte geerntet, gelagert und verarbeitet. Obwohl der HSI ein nützliches Tool sein kann, muss klar sein, dass der Wert nicht als einziger Indikator zur Beurteilung der Hopfen-Gesamtqualität verwendet werden sollte.
Der Hopfen-Lager-Index ist ein bekanntes und einfaches Messwerkzeug, das auf der ASBC HOPS 6A/12 oder der EBC 7.13 nicht-spezifischen, spektrophotometrischen Methode basiert, dem Standard-Messverfahren für Alpha-Säuren für alle Hopfensorten in den Vereinigten Staaten. Das Messverfahren wurde insbesondere entwickelt, um den Abbau der Alpha- und Beta-Säuren durch Messen des Absorptionsverhältnisses bei 275 nm bis 325 nm einer alkalischen Methanol-Lösung in einem unpolaren Hopfenextrakt zu bewerten. [1]
In Teil 1 dieser Artikelreihe wurde der Hopfen-Lager-Index mit einem theoretischen Anfangswert von 0,250, dem Wert, der eine Null-Prozent-Transformation darstellt, beschrieben. Ein Hopfen mit einem HSI von 0,310 zeigt eine zehnprozentige Transformation. Wenn frisch geernteter, ganzer Doldenhopfen oder Hopfenpellets gemessen werden, kann sogar ein negativer Prozentwert der Transformation angezeigt werden, wenn die Ergebnisse < 0,250 betragen. Dies kann der Fall sein, obwohl dies üblicherweise nicht in frisch verarbeiteten Hopfenpellets auftritt.
Obwohl der Verlust von Alpha-Säuren für Brauer, die Hopfen lagern und einsetzen, einen wichtigen Wirtschaftsfaktor darstellt, wird der HSI leider als einziger Indikator der Hopfen-Gesamtqualität interpretiert. Diese Annahme führt zur unzutreffenden Bewertung vieler Hopfenpartien, die trotz ihrer hohen HSI-Werte keine Minderqualität aufweisen. Obwohl der HSI als Indikator für die Hopfenqualität verwendet werden kann, sind sortenspezifische Aspekte zu berücksichtigen. Dieser Artikel beschreibt die verschiedenen Faktoren, die den HSI beeinflussen können und erklärt, wie die Werte am besten interpretiert werden können.


Erntefrischer HSI
Der erntefrische HSI wird von der Hopfensorte, dem Erntejahr, dem Erntezeitpunkt und den Darrbedingungen beeinflusst. Auf Grund dieser Faktoren und angesichts jedes Erntejahres und jeder Hopfensorte kann es zu signifikanten Variationen kommen. Eine Studie, in der elf Hopfenernten von sechzehn unterschiedlichen europäischen Hopfensorten – Hallertau Mittelfrüh, deutscher Hersbrucker, Tettnang Tettnanger, Spalter Select, deutsche Tradition, deutscher Saphir, deutsche Perle, deutscher Northern Brewer, deutscher Magnum, deutscher Taurus, deutscher Herkules, tschechischer Saaz, slowenischer Aurora, slowenische Celeia, polnischer Lubliner und polnischer Marynka – analysiert wurden, wurde intern durchgeführt und abgeschlossen. Obwohl im Einjahresvergleich Unterschiede zwischen den Sorten auftraten, blieben die meisten erntefrischen HSI-Werte unter 0,300. Die Sorten Hallertau Mittelfrüh, Hersbrucker, Tettnang Tettnanger, Select, Tradition, Perle, Magnum, Taurus und Herkules können mit durchschnittlichen erntefrischen Werten von ≤ 0,275 als eine Gruppe betrachtet werden. Saphir, Nor¬thern Brewer und tschechischer Saaz haben Mittelwerte zwischen 0,275 und 0,300. Der HSI-Mittelwert von Aurora, Celeia, Lubliner und Marynka beträgt > 0,300.

Tab. 1:Mittel-, Mindest- und Höchstwerte für diese Sorten in jedem Erntejahr von 2009 bis 2019. In der Studie wurde ganzer Doldenhopfen unmittelbar nach der Ernte analysiert. Die Sorten Aurora (2012 – 2019), Celeia (2013 – 2019) und Marynka (2009 – 2012) wurden nur in den in Klammern angegebenen Erntejahren in die Studie aufgenommen.

Höchstwerte von über 0,250 führen zu Problemen hinsichtlich der HSI-Bewertung, denn die prozentuale Transformation beginnt für viele Sorten nicht bei theoretischen 0,250, sondern bei einem signifikant höheren Wert, der zu einer unrichtigen Interpretation der prozentualen Transformation führt. In einigen Erntejahren wurden Partien mit einem Höchstwert von > 0,400 für erntefrische Celeia, Lublin und Marynka analysiert. Angesichts dieser Daten kann die typische Klassifizierung der HSI-Werte nicht realistisch zur Definition aller Hopfensorten und ihren entsprechenden Qualitäten angesichts dieser HSI-Werte verwendet werden.
Cocuzza et al. untersuchten den Zeitpunkt der Hopfenernte und dessen Korrelation mit dem HSI [2]. Sie bewerteten drei unterschiedliche Aroma- und drei Bitterhopfensorten in zwei Erntejahren in Deutschland. Dabei handelte es sich um die Sorten Magnum, Herkules, Taurus, Perle, Tradition und Saphir. Je später sie während eines Zeitraums von 40 Tagen geerntet wurden, desto höher war der HSI der Bittersorten. Der größte Unterschied betrug 0,100 zwischen früh und spät geernteten Hopfen. Bei den Aromasorten waren die Unterschiede zwischen den Sorten geringer, in einigen Fällen gab es keine signifikanten Unterschiede über einen Zeitraum von 28 Tagen.
Bei einem Blick auf die Temperaturen, bei denen der Hopfen gedarrt wurde, zeigten sich signifikante Unterschiede hinsichtlich des HSI. Die Darrtemperaturen 140 °F (60 °C), 150 °F (65 °C), 160 °F (71 °C) und 170 °F (77 °C) wurden für ganze Doldenhopfen der US-Sorte Cascade untersucht [3]. Die Forscher fanden einen eindeutigen Zusammenhang. Je höher die Darrtemperatur, desto höher war der HSI. Die Transformation war 15 Prozent höher zwischen 140 °F (60 °C) und 170 °F (77 °C) [2].


HSI und Lagerung von Hopfen in Ballen
Bei Ballenhopfen sind Zeit, Temperatur und Sauerstoffeinwirkung die wichtigsten Faktoren zur Bestimmung der Qualität und des Wertes des Hopfens. Die Lagerdauer beeinflusst den Anstieg des HSI und Verluste an Alpha-Säuren. In diesem Stadium wird der Hopfen vor der Verarbeitung zu Hopfenprodukten – Hopfenpellets und CO2-Extrakt – kalt gelagert. Diese Produkte sind stabil und schützen die wertgebenden Hopfenverbindungen unter Inert-Atmosphäre (N2 oder CO2).
Zusätzlich zu den Lagerbedingungen hat es sich gezeigt, dass die Komprimierung ganzer Doldenhopfen der US-Sorte Cascade zu Ballen einen Einfluss auf dessen HSI-Wert ausübt. Ein hoher Komprimierungsdruck zerquetscht die Lupulindrüsen, sodass sie Sauerstoff ausgesetzt sind [3]. Die Lupulindrüsen enthalten sämtliche wertgebenden Alpha- und Beta-Säuren und Hopfenöle, die durch eine intakte Lupulindrüse geschützt werden müssen. Zu Beginn der Lagerung änderte sich der HSI nicht signifikant. Während der nächsten zwölf Monate stieg die Transformationsrate um 15 Prozent im Vergleich zu den Hopfenballen, die mit einem geringeren Druck zu Ballen verarbeitet worden waren. In diesem Fall wurde das amerikanische Ballengewicht von 195 lb (88 kg) für Ballen mit einem Standardgewicht und von 298 lb (135 kg) für schwergewichtige Ballen verwendet.
Wird der ganze Doldenhopfen zu Ballen verpresst, sollten die Ballen kalt gelagert werden, was dem Industriestandard bis zur Weiterverarbeitung entspricht. Bei niedrigen Temperaturen läuft der Abbau langsamer ab. Sogar bei den niedrigsten Temperaturen, die für die Anzahl der Ballen realistisch sind, reicht das nicht ganz aus, um die Abbaureaktionen vollständig zu unterbinden.
In internen Studien, die sich mit der Lagerung von Ballen im Zeitablauf befassten, wurden vier europäische Sorten – Perle, Saphir, Aurora und Celeia – mit drei verschiedenen HSI, die über einen Zeitraum von zehn Monaten bei niedrigen und Umgebungstemperaturen gelagert wurden, analysiert. Von September bis Juni wurden monatlich Muster gezogen und hinsichtlich des HSI und der Alpha-Säuren analysiert.
Erwartungsgemäß stieg der HSI des bei Umgebungstemperaturen gelagerten Hopfens unter allen Bedingungen signifikant an und die Alpha-Säuren nahmen im gleichen Umfang ab. Unabhängig vom ursprünglichen HSI und unabhängig davon, ob dieser niedrig, mittel oder hoch war, stieg der HSI nicht schneller als bei einem ursprünglich höheren HSI an.
Das Verhalten des HSI hing von der Hopfensorte ab. Aurora, Perle und Saphir wiesen unabhängig davon, ob sie kalt oder bei Raumtemperatur gelagert wurden, eine ähnliche prozentuale Zunahme des HSI auf. Celeia bildete die Ausnahme. Diese Sorte zeigte die größten relativen Unterschiede sowohl hinsichtlich des HSI-Anstiegs als auch hinsichtlich der Abnahme der Alpha-Säuren von September bis Juni (Tab. 2).

Tab. 2 Relativer Unterschied beim HSI und den Alpha-Säuren

HSI in verpackten Hopfenpellets
Der größte Teil des weltweiten Hopfenangebots wird bis zum Einsatz in Brauereien in Pellets bereitgestellt. Die Pellettierung ist ein Schlüsselprozess, der die wertgebenden Bestanteile des Hopfens vor einem weiteren Abbau oder anderen unerwünschten chemischen Reaktion während der Lagerung schützt.
Es wurden interne Studien zur Bewertung von zwei Sorten – deutsche Perle und US Citra – durchgeführt. Beide Sorten wurden unter einer inerten Gasatmosphäre verpackt und sowohl kalt (3 °C) als auch bei Umgebungstemperaturen (25 °C) 48 Monate lang gelagert. Der HSI, die Alpha- und Beta-Säuren (ASBC 6A/12) und die Humulon- und Lupulonhomologe wurden gemessen (HPLC oder EBC 7.7, Tab. 3).
 

  Perle kalt Perle Umgebung Citra kalt Citra Umgebung
EBC 7.5 - 5% -31% -2% -26%
ASBC        
Alpha in % - 5% - 48% - 5% - 43%
Beta in % - 3% - 8% - 3% - 3%
HSI 7% 69% 9% 99%
EBC 7.7        
Cohumulone - 6% - 43% - 2% - 25%
n + Adhumulone - 9%  - 46% - 3% - 35%
Humulone - 8% - 45% - 3% - 32%
Colupulone 4% 8% 9% - 1%
n + Adlupulone - 4% - 3% - 2% - 3%
Lupulone 0% 3% 3% - 2%
Cohumolone 2% 3% 1% 12%
Colupulone 4% 5% 5% 1%

Tab. 3 Relative Abnahme der Alpha-Säuren (EBC 7.5), Anstieg des HSI 

Der HSI für Perle und Citra stieg bei niedrigen Temperaturen nur geringfügig an (7 % bzw. 9 %). Dies spiegelt sich ebenfalls im Rückgang von Alpha-Säuren mit Verlusten zwischen zwei und acht Prozent für beide Sorten wider, unabhängig vom Analyseverfahren. Somit konnte die ausgezeichnete Stabilität des unter Inertgas verpackten und bei niedrigen Temperaturen gelagerten Hopfens nachgewiesen werden.
Bei Umgebungstemperaturen zeigten sich Unterschiede in der Stabilität zwischen den beiden Sorten. Der HSI von Citra stieg signifikant stärker an (99 %) als von Perle (69 %). Umgekehrt wies der Verlust der Alpha-Säuren bei Citra auf einen geringeren Abbau im Vergleich zu Perle hin. Die Lupulone (+Homologe) nahmen bei Umgebungstemperaturen nur geringfügig ab. Dies lässt sich nur als Hinweis auf weitere Hilfsbitterstoffe, die einen Einfluss auf die nicht-spezifische HSI-Messung haben, erklären.


HSI für sämtliche Hopfenprodukte?
Die erwähnten Daten bezogen sich auf ganzen Doldenhopfen und Standard-Hopfenpellets (T90). Bei der Analyse von angereichertem Hopfen nach Entfernen der Grobfraktion des gemahlenen Hopfens waren die HSI-Werte niedriger als die entsprechenden Werte für Standard-Pellets. Der HSI kann nicht auf andere Hopfenprodukte angewendet werden. Obwohl es möglich ist, CO2-Extrakt zu analysieren, führt dies nicht zu relevanten Informationen. Bei der Extraktion von Hopfenpellets werden Polyphenole nicht ins Endprodukt extrahiert, was zu einem niedrigeren HSI-Wert im Vergleich mit für die CO2-Extraktion verwendeten Pellets führt. Der HSI von isomerisierten Pellets und anderen Hopfenprodukten kann nicht gemessen werden.


HSI und Hopfenqualität
Vorsicht ist bei der Verwendung des HSI geboten. Der Bewerter sollte sich mit der Verarbeitung von Hopfen zu Pellets und mit den Faktoren, die den HSI beeinflussen, gut auskennen. Bei der Bewertung der HSI-Werte muss die Hopfensorte berücksichtigt werden.
Eine Beurteilung, ob ein Hopfenpellet unsachgemäß gelagert wurde, setzt eine HSI-Analyse vor der Verwendung des Hopfens voraus. Der HSI-Wert zum Zeitpunkt der Verarbeitung im Vergleich zum HSI zum Zeitpunkt des Einkaufs oder Brauens reflektiert die Lagerbedingungen in ausreichendem Umfang.


Fazit
Der Hopfen-Lager-Index wurde vor über 50 Jahren entwickelt und wird immer noch gerne im Brausektor verwendet. Dieser Artikel beschreibt Faktoren, die den Hopfen-Lager-Index von der Ernte bis zur Verwendung in der Brauerei beeinflussen. Während der Ernte wirken sich einige Faktoren einschließlich der Hopfensorte, des Erntejahres, des Erntezeitpunkts und der Darrbedingungen auf den erntefrischen HSI-Wert aus. Daten belegen, dass viele Hopfensorten in drei unterschiedliche, erntefrische Werte eingeteilt werden können. Einige Sorten zeigen im Jahresverlauf Werte von > 0,300.
Der Druck während des Ballenpressens hat einen Einfluss auf den HSI. Je höher der Ballenpressdruck, desto höher ist der HSI nach der Lagerung. Nachdem der ganze Doldenhopfen zu Ballen verpresst wurde und die Ballen gelagert wurden, ist die Lagertemperatur der wichtigste Faktor, der den HSI (und die Alpha-Säuren-Verluste) beeinflusst. Wenn dann der Hopfen zu Pellets verarbeitet und unter einer inerten Gasatmosphäre verpackt wurde, ist bei kalter Lagerung der HSI-Anstieg vernachlässigbar.
Der HSI erhebt nicht den Anspruch, der wichtigste Messfaktor für Qualität zu sein. Sollte eine Brauerei die Hopfenqualität auf der Grundlage der HSI-Analyse wissen wollen, dann sollte diese vor Einsatz des Hopfens in der Brauerei erfolgen, um die Lagerbedingungen beurteilen zu können, wenn der HSI-Wert des ursprünglich verpackten HSI bekannt ist. Ebenfalls ist die Hopfensorte zur finalen Bewertung zu berücksichtigen. So kann jede Hopfensorte für die Verwendung und Bewertung in jedem gebrauten Bier einzeln bestimmt werden.



Literatur
1.    Nickerson, G. B.; Likens, S. T.: „Hop storage index“. Journal of the American Society of Brewing Chemists. 1979, 37 (4), S. 184–7.
2.    Cocuzza, S.; Lutz, A.; Müller-Auffermann, K.: „Influence of Picking Date on the Initial Hop Storage Index of Freshly Harvested Hops“. Master Brewers Association of the Americas Technical Quarterly. 2013, 50 (2), S. 66-71.
3.    Weber, K.; Jangaard, N.; Foster, R.: „Effects of Postharvest Handling on Quality of Storage Stability of Cascade Hops“. Journal of the American Society of Brewing Chemists. 1979, 37 (2), S. 58–60.
1979;37(2):58-60.

Ein Beitrag von

Technical Manager Brewing Solutions

Mark Zunkel

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