DE10256166A1

DE10256166A1 - Verfahren zur Herstellung eines xanthohumolhaltigen Getränkes aus Malz- und/oder Rohfruchtwürze sowie derart hergestelltes Getränk

Info

Publication number: DE10256166A1
Application number: DE10256166A
Authority: DE
Inventors: Werner Prof. Dr. Back; Achim Dipl.-Ing. Zürcher; Sascha Dipl.-Ing. Wunderlich
Original assignee: Technische Universitaet Muenchen
Current assignee: Technische Universitaet Muenchen
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-12-03
Also published as: DE10256166B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines xanthohumolhaltigen Getränkes aus Malz- und/oder Rohfruchtwürze, wobei die Würze längere Zeit gekocht, gegebenenfalls anschließend heißgehalten und dann zur weiteren Verwendung abgekühlt wird. DOLLAR A Der Würze wird unmittelbar vor, während oder nach dem Ende des Kochens ein xanthohumolhaltiges Hopfen-Produkt zugegeben, dessen Xanthohumol-Gehalt, bezogen auf seine aus dem zu seiner Herstellung eingesetzten Hopfen erzeugte Masse, mindestens das Fünffache des zu seiner Herstellung eingesetzten Hopfens beträgt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines xanthohumolhaltigen Getränkes aus Malz- und/oder Rohfruchtwürze. Derartige Verfahren werden insbesondere im Bereich der Brautechnik, insbesondere bei der Herstellung von Bieren bzw. auch alkoholarmen oder alkoholfreien Bieren oder anderen Getränken benötigt.

Das in Hopfen enthaltene Prenylflavanoid Xanthohumol zeigt bei in vitro Untersuchungen eine außerordentlich hohe Vielfalt an chemopräventiven Aktivitäten (Brauwelt 2000 Nr. 13/14, S. 526-544). Neben einer Wachstumshemmung bestimmter Tumorzellen zeigt es auch antioxidative und andere krebsvorbeugende Eigenschaften.

Die in der Brauindustrie verwendeten Hopfenprodukte lassen sich unterteilen in Rohhopfen, Hopfenpellets (Typ 90), angereicherte Hopfenpellets (z.B. Typ 45) und Hopfenauszüge (Hopfenextrakte). Des weiteren werden auch chemisch modifizierte Hopfenprodukte auf dem Markt angeboten, deren Verwendung aufgrund des Reinheitsgebotes allerdings verboten ist.

Der Xanthohumolgehalt von Hopfen schwankt sortenabhängig zwischen 0,1 bis 1,1%. Hopfensorten mit einem hohen Gehalt an Xanthohumol besitzen im allgemeinen auch einen hohen Gehalt an Alphasäuren (Bitterhopfen). Der Alphasäurengehalt des Hopfens liegt etwa 12 bis 20 mal höher als der Gehalt an Xanthohumol.

Da Xanthohumol in den Lupulindrüsen der Hopfendolde vorkommt, enthalten angereicherte Hopfenpellets auch einen der Aufkonzentrierung der α-Säuren entsprechenden, höheren Gehalt an Xanthohumol. Anders verhält es sich mit den Hopfenextrakten, bei denen als Extraktionsmittel Ethanol und/oder Kohlendioxid (flüssig oder überkritisch) dienen. Während CO₂-Extrakt nahezu kein Xanthohumol enthält, wird bei der Extraktion von Hopfen oder Hopfenprodukten mit Ethanol-Wasser-Gemischen das Xanthohumol fast vollständig extrahiert. Bei Verwendung von CO₂-Extrakt sind höhere Xanthohumolgaben daher nicht zu realisieren. Und bei Einsatz von Naturhopfen, Hopfenpellets oder Alkoholextrakt ist eine höhere Gabe an Xanthohumol auch automatisch mit einer höheren Alphasäurengabe verbunden, und das verbietet sich meist schon aus sensorischen Gründen.

Neuerdings werden den Brauereien auch spezielle Xanthohumol-angereicherte Produkte angeboten, die ein weitaus höheres Xanthohumol/Alphasäurenverhältnis aufweisen. Die Aufbereitungsverfahren für diese Pro dukte bestehen unter anderem aus einer Kombination von Alkohol- und CO₂-Extraktion. Der dabei entstehende, meist pastöse Extrakt kann zum Erreichen eines rieselfähigen Hopfenproduktes an ein Trägermaterial (z.B. Kieselgur) gebunden werden.

Bier ist bisher das einzige alkoholische Getränk, bei dessen Herstellung Hopfen verwendet wird. Bei der Bierherstellung ist es jedoch unverzichtbar, die Würze, die eine Vorstufe des Bieres darstellt, längere Zeit mit Hopfen zu kochen. Während des Kochprozesses und auch noch in der nachgeschalteten Heißhaltephase der Würze werden die Hopfenbittersäuren (Alpha- und Betasäuren), die nur sehr begrenzt in wässrigen Lösungen löslich sind und außerdem nur wenig bitter schmecken, zu den eigentlich bitternden Isoalphasäuren umgewandelt. Neben der erwünschten Isomerisierung der Alphasäuren findet aber auch gleichzeitig eine aus ernährungsphysiologischer Sicht unerwünschte Isomerisierung von Xanthohumol zu Isoxanthohumol statt. Letzteres weist eine weitaus geringere biologische Aktivität auf als das Xanthohumol selbst. Nicht isomerisiertes Xanthohumol wird dann noch im weiteren Verlauf der Bierherstellung zum größten Teil über den Trub, die Hefe und bestimmte Stabilisierungsmittel (z.B. PVPP) ausgeschieden. Die in handelsüblichen Bieren nachzuweisenden Mengen an Xanthohumol liegen daher am Ende nur noch bei deutlich unter 0,2 mg/l.

Auch bei einer hochdosierten Zugabe der oben beschriebenen Xanthohumol-angereicherten Produkte zum Würzekochen erfolgt eine weitgehende Isomerisierung und frühzeitige Ausscheidung des Xanthohumols. Aufgrund der begrenzten Löslichkeit von Xanthohumol in Würze und Bier muß man daher mit extrem unwirtschaftlichen, hohen Ausbeuteverlusten rechnen.

Daher sind bis heute keine Getränke aus Malz- und/oder Rohfruchtwürze auf dem Markt, die einen nennenswerten Gehalt an Xanthohumol enthalten. In der Brautechnik wird deshalb auch angenommen, daß es aufgrund des Reinheitsgebotes nicht möglich ist, derartige Biere und Getränke zu erzeugen.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung eines Xanthohumol-haltigen Getränkes zur Verfügung zu stellen, mit dem auf sichere, einfache und kostengünstige Weise ein Getränk mit erhöhtem Xanthohumolgehalt hergestellt werden kann, wobei erforderlichenfalls das Reinheitsgebot für Bier eingehalten werden kann. Die vorliegenden Erfindung hat sich damit auch zur Aufgabe gemacht, entsprechende Getränke mit hohem Xanthohumolgehalt großtechnisch herzustellen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 und das Getränk nach Anspruch 20 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Getränkes werden in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gegeben.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß ein durch Extraktion mit CO₂, Ethanol-Wasser-Mischungen und/oder anderen organischen Lösungsmitteln aus Hopfen gewonnenes, mindestens 5-fach, vorteilhafterweise mindestens 10-fach bezüglich des Xanthohumolgehaltes gegenüber dem Ausgangsmaterial angereichertes Hopfenprodukt erst unmittelbar vor dem Ende der eigentlich, in der Würzpfanne erfolgenden Würzekochung bzw. nach diesem eigentlichen Würzekochprozeß noch im Heißbereich der Würzebereitung der Würze zugegeben wird. Dadurch wird überraschenderwei se erreicht, daß das fertige Getränk insbesondere das fertige Bier einen Xanthohumolgehalt von über 1 mg/l bis zu 6 mg/l aufweist. Entscheidend ist dabei, daß bei Verwendung des erfindungsgemäß angegebenen Extraktes ein hoher Xanthohumol-Gehalt erzielt wird ohne den Geschmack des Getränkes durch die ebenfalls durch den Extrakt miteingebrachten Alphasäuren zu verderben.

Verbesserungen des Xanthohumolgehaltes können dadurch erzielt werden, daß der pH-Wert der Würze, beispielsweise durch Zugabe von biologisch gesäuerter Würze, herabgesetzt wird. Zwar nimmt die Löslichkeit von Xanthohumol durch das Absenken des pH-Wertes ebenfalls ab, die Isomerisierung zu Isoxanthohumol wird jedoch verlangsamt. Eine weitere Verbesserung des Verfahrens ergibt sich dadurch, daß die Temperatur der heißen Ausschlagwürze unmittelbar vor Zugabe des Xanthohumol-haltigen Hopfenextraktes leicht abgesenkt wird, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 75°C und 85°C. Eine darauffolgende rasche Abkühlung der Würze nach Zugabe des Xanthohumol-haltigen Hopfenproduktes führt zu einer weiteren Verbesserung des Xanthohumolgehaltes in dem fertigen Getränk.

Besonders vorteilhaft kann ein Xanthohumol-haltiger Hopfenextrakt eingesetzt werden, dessen Xanthohumol-Gehalt auf über das Fünffache, vorzugsweise über das Zehnfache des Ausgangsstoffes, z.B. der Hopfendolden, angereichert ist. Dieser Extrakt kann dann mit einem Trägerstoff versehen werden. Die obige Konzentrationsangabe für das Xanthohumol betrifft also das unmittelbare Extraktionsprodukt ohne später hinzugefügte Trägerstoffe oder Zusätze. Dieser Hopfenextrakt wird vorzugsweise durch eine Kombination aus alkoholischer Extraktion und Extraktion mittels Kohlendi oxid aus den Dolden des Hopfens gewonnen. Ein derartiger Extrakt ist beispielsweise in Brauwelt 2000 Nr. 13/14 auf S. 541 beschrieben. Das Hopfenprodukt kann der Würze dabei vorteilhafterweise unmittelbar in der Würzpfanne in die Ausschlagleitung oder in dem Würzeausschlaggefäß/Whirpool oder einer anderen der Würzekochung in der Würzpfanne nachgeschalteten Verarbeitungsstufe der noch heißen Würze zugegeben werden.

Insbesondere ist dabei zu beachten, daß eine Vielzahl moderner Kochsysteme verfügbar sind, bei denen entweder die Würzekochung in der Würzpfanne, d.h. die Kochung im eigentlichen Sinne bei atmosphärischem Druck oder Niederdruck, in einem Dünnschichtverdampfer bei atmosphärischem Druck oder in einem der Würzekochung nachgeschalteten Vakuumverdampfungsschritt bei geringerer Temperatur erfolgen kann. Bei letzterem handelt es sich physikalisch ebenfalls um eine Kochung, die im folgenden als Kochung im erweiterten Sinne bezeichnet wird.

Die Zugabe des Hopfenextraktes kann nun unmittelbar vor dem Ende der Kochung im eigentlichen Sinne, z.B. maximal 5 Minuten vor dem Ende, und auch während der Kochung im erweiterten Sinne oder auch einem weiteren nachgeschalteten Prozeß erfolgen, beispielsweise beim „Strippen" (im Kochsystem „Merlin" der Fa. Steinekker), bei einer Vakuumverdampfung im Entspannungsgefäß (im Kochsystem der Firmen Ziemann oder Caspar Schulz), im Whirlpool, bei der Würzefiltration, im Absetztank oder Flotationstank konventioneller Systeme.

Erfindungsgemäß wird also beim Brauvorgang zunächst eine herkömmliche Würze hergestellt und diese dann gekocht. Der Würze wird nun ein Xanthohumol-haltiges Hopfenprodukt zugegeben, allerdings erst unmittelbar vor Ende des Kochens im eigentlichen Sinne, d.h. in der Würzpfanne in der anschließenden Klärungs- und Kühlungsphase bzw. weiter anschließenden Prozessen der Würzebereitung. So entsteht eine heiße kochtrubfreie Würze mit einem hohen Xanthohumolgehalt, die anschließend gekühlt und gegebenenfalls angegoren bzw. vergoren wird. Die Gärung kann dabei mit einer obergärigen oder auch einer untergärigen Hefe durchgeführt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn diese Hefe zumindest einmal oder auch bereits mehrfach in einer Xanthohumol-angereicherten Würze geführt wurde.

Die Würze kann also sowohl angegoren als auch unvergoren zu einem karbonisierten alkoholfreien oder alkoholarmen Getränk verarbeitet oder mit einem beliebigen Getränk vermischt werden. Außerdem ist es möglich, die Würze zu vergären und so beispielsweise ein Bier herzustellen. Die erzielbaren Xanthohumolgehalte liegen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dabei über 1 mg/l bis unter 10 mg/l.

Im folgenden werden nun Beispiele erfindungsgemäßer Verfahren und dadurch hergestellter Getränke gegeben.

Beispiel 1:

1,5 kg helles Gerstenmalzschrot wurden mit 6,0 Liter destilliertem Wasser (50°C) vermischt und einem Infusionsmaischverfahren unterzogen. Dabei wurden Enzymrasten bei 50°C (30 min), 62°C (45 min) und 72°C (45 min) gehalten. Die Aufheizrate der Maische betrug etwa 1K/min. In einem nachfolgenden Läuterprozeß wurden daraus etwa 10,8 Liter Pfannvollwürze mit einem Ex traktgehalt von etwa 10,7 GG-% gewonnen. Durch Kochen der Würze (60 Minuten) wurde eine Ausschlagwürzemenge von etwa 10,0 Litern mit einem Extraktgehalt von etwa 11,5 GG-% erhalten. Eine Minute vor Kochende wurden der Würze 40,0 g eines xanthohumolhaltigen Hopfenextraktes mit einem Xanthohumolgehalt von 1,8% zugegeben. Der Gesamtharzgehalt des Hopfenextraktes betrug 20%. Der Gehalt der Kieselgur, die bei der Herstellung des Hopfenextraktes als Trägermaterial eingesetzt wurde, lag bei etwa 80%. Bezogen auf den Gesamtharzanteil des Hopfenextraktes betrug der Xanthohumolgehalt 9,0%, der Alphasäuregehalt 4,0% und der Gehalt an Isoalphasuren 8,0%. Ein derartiger Hopfenextrakt wird beispielsweise als sog. „Xanthohumol angereicherter Extrakt Fraktion 2" von der Fa. S. S. Steiner Hopfen GmbH, Mainburg, Deutschland hergestellt mit der folgenden Spezifikation:
Aussehen: grün bis olivefarbenes Pulver
Trägermaterial: 80%
Gesamtharz: 20%
Betasäuren: < 0,1%
Iso-Alphasäuren: 0,5–2,0%
Alphasäuren: 0,1–2,5%
Xanthohumol: 1,8–2,0%
(ohne Trägermaterial 9–10%)
Dichte: 550 g/l
vertrieben

Nach einer Kontaktzeit von etwa 30 Minuten bei einer Temperatur über 90°C wurde die Würze innerhalb von 25 Minuten auf 12°C abgekühlt. Die Xanthohumolkonzentration der gekühlten Anstellwürze betrug 4,1 mg/l. Nach intensiver Belüftung der Würze wurde diese mit 0,5% dickbreiiger untergäriger Hefe angestellt. Während der Gärung (7 Tage bei 12°C) und Lagerung des Bieres (2 Wochen bei 0°C) sowie bei der Kieselgurfiltration fanden weitere Auscheidungsvorgänge statt, die zu einem Xanthohumolgehalt des fertigen Bieres von 1,2 mg/l führten.

Beispiel 2:

Es wurde eine Xanthohumol-angereicherte Bierwürze gemäß Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurden 50% der Malzschüttung durch helles Weizenmalz ersetzt. Die Xanthohumolkonzentration der auf 20°C abgekühlten Anstellwürze betrug 5,2 mg/l. Nach einer intensiven Belüftung der Würze (4,5 Tage bei 20°C) und Lagerung (2 Wochen bei 4°C) fanden weitere Ausscheidungsvorgänge statt, die zu einem Xanthohumolgehalt des fertigen Bieres von 1,9 mg/l führten.

Beispiel 3:

Es wurde ein Verfahren gemäß Beispiel 1 durchgeführt, jedoch wurde für die Vergärung der Xanthohumolangereicherten Bierwürze eine Hefe verwendet, die zuvor mindestens ein Mal in einer Xanthohumolangereicherten Bierwürze gemäß Beispiel 1 geführt wurde. Während der Gärung, Lagerung und Filtration des Bieres fanden weitere Ausscheidungsvorgänge statt, die zu einem Xanthohumolgehalt des fertigen Bieres von 1,6 bis 2,4 mg/l führten.

Beispiel 4:

1,8 kg Malzschrot wurden gemäß Beispiel 1 zu einer Xanthohumol-angereicherten Ausschlagwürze mit einem Extraktgehalt von 14,1 GG-% verarbeitet. Die Dosage des xanthohumolhaltigen Hopfenextraktes erfolgt jedoch erst nach einer Abkühlung der Ausschlagwürze auf 80°C durch Kaltwasserzugabe (12°C). Die weitere Verarbeitung der Würze gemäß Beispiel 3 führte zu einem Xanthohumolgehalt des Bieres von 2,1 mg/l.

Beispiel 5:

Es wurde ein Verfahren gemäß Beispiel 1 durchgeführt, jedoch wurde die Xanthohumol-angereicherte Bierwürze, wie bei der Herstellung von alkoholfreien Bieren nach dem Verfahren der abgestoppten Gärung, dem Kältekontaktverfahren oder unvergoren, zu einem (karbonisierten) alkoholfreien Getränk verarbeitet. Der Xanthohumolgehalt dieser Getränke lag bei bis zu 4,9 mg/l. Die Verwendung dieser Getränke als Komponente zur Herstellung von (Bier-)Mischgetränken führte zu sensorisch hochwertigen Getränken mit einem Xanthohumolgehalt von über 1,0 mg/l.

Beispiel 6:

Es wurde ein Verfahren gemäß Beispiel 1 durchgeführt, jedoch wurde die Xanthohumol-angereicherte Bierwürze durch Zugabe von Milchsäure- und/oder Essigsäurebakterien und/oder spezieller Hefen fermentiert. Der Xanthohumolgehalt dieser Getränke lag zwischen 0,5 und 4,1 mg/l.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines xanthohumolhaltigen Getränkes aus Malz- und/oder Rohfruchtwürze, wobei die Würze längere Zeit gekocht, gegebenenfalls anschließend heißgehalten und dann zur weiteren Verwendung abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Würze unmittelbar vor, während oder nach dem Ende des Kochens ein Xanthohumol-haltiges Hopfen-Produkt zugegeben wird, dessen Xanthohumol-Gehalt bezogen auf seine aus dem zu seiner Herstellung eingesetzten Hopfen erzeugten Masse mindestens das Fünffache des zu seiner Herstellung eingesetzten Hopfen beträgt
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hopfenprodukt zugegeben wird, das aus Hopfen durch ein mehrstufiges Extraktions- bzw. Aufreinigungsverfahren gewonnen wurde, bei dem unter anderem als Extraktionsmittel CO₂ und/oder eine Ethanol/Wasser-Mischung und/oder andere organische Lösungsmittel verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Extraktionsmittel organische Lösungsmittel und alkalisiertes Wasser verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hopfenprodukt aus Hopfendolden, -zapfen und/oder -drüsen gewonnen wurde.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hopfen-Produkt frühestens 5 min vor dem Ende des Würzekochens zugegeben wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Hopfen-Produkt frühestens 2 min vor dem Ende des Würzekochens im Würzkochgefäß zugegeben wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Hopfen-Produkt frühestens 0,5 min vor dem Ende des Würzekochens im Würzkochgefäß zugegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hopfen-Produkt der Würze im Würzkochgefäß oder in einem der Würzekochung im Würzkochgefäß nachgeschalteten Prozeß zugegeben wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Hopfen-Produkt der Würze im Würzkochgefäß, beispielsweise in der Würzpfanne, im Dünnschichtverdampfer oder im Entspannungsgefäß, in die Ausschlagleitung, im Entspannungsgefäß, Würzeausschlaggefäß, Whirlpool, Absetztank und/oder Flotationstank zugegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hopfen-Produkt nach dem Würzekochen im Heißbereich der Würzebereitung zugegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zugabe des Hopfen-Produktes die Temperatur der Würze abgesenkt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zugabe des Hopfen-Produktes die Temperatur der Würze auf unter 95 °C und/oder über 65 °C vorteilhafterweise unter 85°C und/oder über 70°C abgesenkt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zugabe des Hopfen-Produktes die Temperatur der Würze auf 80 °C ± 5 °C abgesenkt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der Würze vor der Zugabe des Hopfen-Produktes herabgesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Würze anschließend mit einer Hefe vergoren wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Würze anschließend mit einer obergärigen oder untergärigen Hefe vergoren wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Würze anschließend mit einer Hefe vergoren wird, die bereits einmal oder mehrfach in einer Xanthohumolangereicherten Würze geführt wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Würze angegoren, unvergoren oder im Kältekontaktverfahren anschließend zu einem karbonisierten alkoholfreien oder alkoholarmen Getränk verarbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Würze karbonisiert und mit einem fertigen Getränk aus Malz- und/oder Rohfruchtwürze gemischt wird.
Xanthohumolhaltiges Getränk aus Malz- und/oder Rohfruchtwürze, dadurch gekennzeichnet, daß der Xanthohumolgehalt über 0,5 mg/l und/oder unter 10 mg/l beträgt.
Getränk nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Xanthohumolgehalt über 1 mg/l und/oder unter 5 mg/l beträgt.
Xanthohumolhaltiges Getränk nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19.