DE19939350A1 - Hopfenextrakt und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Abstract

Ein Hopfenextrakt enthält einen durch Extraktion mittels organischer Lösungsmittel oder alkalisiertem Wasser aus einem Hopfenprodukt gewonnenen Anteil an Xanthohumol.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hopfenextrakt und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Zum Hintergrund der Erfindung ist festzuhalten, daß Hopfen ein unent­ behrlicher Rohstoff bei der Bierherstellung ist. Als Klärmittel bewirkt er eine Fällung der Eiweißstoffe in der Würze. Als Geschmacksstoff erhält das Bier seinen charakteristischen Bittergeschmack und ein spezifisches, angenehmes Aroma. Antibiotisch wirksame Substanzen aus dem Hopfen tragen zur Haltbarkeit des Bieres bei, durch seine Bitterstoffe wird die Schaumbildung unterstützt. Schließlich findet Hopfen in Form von Extrak­ ten auch bei der Herstellung von alkoholfreien Erfrischungsgetränken Ver­ wendung.

Zur Verarbeitung von Hopfen ist festzuhalten, daß frisch geernteter Hopfen normalerweise getrocknet wird. Neben Doldenhopfen, der auch bei sach­ gemäßer Lagerung Qualitätsverluste erleidet, werden teilweise weiterverar­ beitete Produkte eingesetzt. So erhält man durch Vermahlen von Dolden­ hopfen Hopfenpulver, bei dem die aromawirksamen Inhaltsstoffe besser extrahierbar sind. Hopfenextrakte für die Brauwirtschaft werden in der Re­ gel durch Extraktionen mit überkritischem CO₂ hergestellt.

Die Inhaltsstoffe des Hopfens sind sehr verschiedenartig. So enthalten Hop­ fenzapfen 15% bis 30% Harz, dessen wichtigste Komponenten die Bitter­ stoffe Humulon und Lupulon sind. Ferner sind ätherisches Öl mit 0,3% bis 1,5% und mehr als 250 Aromastoffe isoliert worden. Hopfenzapfen ent­ halten 2-6% Gerbstoffe und Flavonoide, zu denen das für die vorliegende Erfindung relevante Xanthohumol zählt. Die Basisbestandteile des Hopfens sind ca. 20% Rohprotein, 15% Rohfaser und 8% mineralische Bestand­ teile.

Xanthohumol ist ein gelber Farbstoff der Chalkon-Reihe und kommt in Pflanzen relativ selten vor. In Hopfen werden je nach Sorte und Anbauge­ biet Gehalte von bis zu 1% erreicht. Im Gegensatz zu allen anderen in Hopfen vorgefundenen Flavonoiden und Polyphenolen ist Xanthohumol in heißem Wasser schlecht löslich. Auch bei der in industriellem Maßstab betriebenen CO₂-Extraktion ist es nur in Spuren löslich. In hochprozenti­ gem Ethanol ist Xanthohumol löslich und daher auch in Ethanol-Extrakten nachweisbar.

Vermehrtes Interesse hat der Inhaltsstoff Xanthohumol in jüngster Zeit da­ durch gefunden, daß gemäß wissenschaftlicher Studien eine antikanzeroge­ ne Wirkung von Xanthohumol möglich ist. Das Problem, das sich in die­ sem Zusammenhang jedoch stellt, ist die Tatsache, daß das krebshemmende Potential des Stoffes Xanthohumol erst ab Konzentrationen zum Tragen kommt, wie sie in Produkten mit Hopfen, wie z. B. Bier, bei weitem nicht erreicht werden.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gut zu verarbeitendes Hopfen-Produkt mit einem möglichst hohen Gehalt an Xanthohumol sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Hopfen- Produktes anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungs­ teil des Anspruches 1 bzw. 6 angegebenen Merkmale gelöst.

Demnach wird ein Hopfenprodukt als Ausgangsstoff, wie z. B. Hopfendol­ den, -zapfen, -drüsen oder bereits durch überkritisches Kohlendioxid vor­ extrahierter Hopfen, mittels eines organischen Lösungsmittels oder alkali­ siertem Wasser extrahiert, so daß der Extrakt einen erheblichen und gegen­ über den bisherigen Hopfenextrakten vielfachen Anteil an Xanthohumol enthält.

Überraschenderweise wurde bei der Entwicklung der Erfindung gemäß Anspruch 1 bzw. 7 festgestellt, daß sich aus Hopfenprodukten mit Hilfe bei­ spielsweise einer Alkohol-/Wasser-Mischung als organisches Lösungsmit­ tel oder mit Hilfe von alkalisiertem Wasser das Xanthohumol aus einem Hopfenprodukt nahezu vollständig im Extrakt anreichern läßt. Ohne weite­ re Anreicherungsmaßnahmen läßt sich damit ein Hopfenextrakt mit einem Xanthohumol-Anteil von 2% bis 20%, vorzugsweise 5% bis 15%, bezo­ gen auf die Gesamtmenge der Extraktionstrockensubstanz herstellen. Der Gehalt kann durch weitere Anreicherungsschritte erhöht werden. Für eine gute Weiterverarbeitbarkeit unter vielschichtigen Aspekten, wie der Ver­ packbarkeit, Lagerbarkeit und Zumischbarkeit zu anderen Substanzen weist der Extrakt vorzugsweise eine pastöse Konsistenz auf, die z. B. durch eine Vakuumkonzentration erzielt wird. Damit kann der Hopfenextrakt auch als Zwischenprodukt für die Herstellung eines pulver- oder granulatförmigen Hopfenextrakt-Produktes verwendet werden, indem der pastöse Extrakt mit einem Stärke-basierten Trägerstoff, wie insbesondere Maltodextrin in Lö­ sung vermischt und die Mischung zu einem Pulver sprühgetrocknet wird.

Als besonders vorteilhaft hat sich zur Herstellung eines Xanthohumol­ haltigen Hopfenextraktes der Einsatz eines zweistufigen Extraktionsverfah­ rens mit einer wässerigen Vorextraktion und einer anschließenden Extrak­ tion des dabei zurückbleibenden Hopfen-Treberproduktes durch ein organi­ sches Lösungsmittel in wässriger Lösung oder durch alkalisiertes Wasser herausgestellt. Grund hierfür sind die verschiedenen Löslichkeiten der Hopfen-Bestandteile in verschiedenen Lösungsmitteln. Würde beispiels­ weise reiner Alkohol für die Xanthohumol-Extraktion eingesetzt werden, wird auch eine Reihe von lipophilen - also harzigen - Begleitsubstanzen extrahiert, die eine Weiterverarbeitung des Extraktes extrem erschweren. Wird mit einer Alkohol-Wasser-Mischung gearbeitet, löst sich dagegen eine Vielzahl von hydrophilen Substanzen, wodurch der Gehalt an Xantho­ humol im Extrakt an sich verringert wird. Im Hinblick auf die erfindungs­ gemäße Aufgabe, nämlich ein gut zu verarbeitendes Endprodukt mit einem möglichst hohen Xanthohumol-Gehalt zu erhalten, wurde der Schritt einer wässrigen Vorextraktion eingeführt, durch den hydrophile Begleitsubstan­ zen, wie Mineralsalze, wasserlösliche Polyphenole oder Zucker aus dem Hopfenprodukt entfernt werden. Der auf diese Weise wässrig extrahierte Hopfentreber wird dann einer Nachextraktion mit einer Wasser/Ethanol- Lösung unterzogen. Hierbei geht zwar das Xanthohumol praktisch voll­ ständig in Lösung, wogegen jedoch lipophile Substanzen, wie Xantho­ phylle oder Chlorophylle, im Hopfentreber verbleiben und damit im Hop­ fenextrakt-Produkt mit Xanthohumol-Anteil nicht nachteilig auftreten. Durch die Vorextraktion werden also störende Begleitsubstanzen entfernt und durch die Nachextraktion mit Alkohol/Wasser-Lösung gezielt das ge­ wünschte Xanthohumol aus dem Treber extrahiert. Insoweit stellt dieses Verfahren einen optimalen Kompromiß im Sinne der erfindungsgemäßen Aufgabe dar.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden:

Ausführungsbeispiel

100 kg getrockneter Hopfen werden mit 2000 l entmineralisiertem Wasser bei 95°C für eine Stunde extrahiert. Der Dünnextrakt aus diesem Vorex­ traktionsschritt wird abgelassen, wobei die darin enthaltenen phenolischen Verbindungen an Adsorberharze gebunden oder mittels Flüssig-flüssig- Extraktion mit organischen Lösungsmitteln zurückgewonnen werden.

Der auf diese Weise wässrig vorextrahierte Hopfenheber wird mit 2000 l wässriger Ethanol-Lösung (Ethanol-Anteil 50 Gew.-%) bei 50°C für eine Stunde nachextrahiert. Der daraus erhaltene Ethanol-Extrakt wird abge­ trennt und schonend in einem Vakuumprozeß bei maximal 70°C aufkon­ zentriert. Dies wird so lange durchgeführt, bis ein Pastösextrakt mit einem Trockensubstanz-Anteil von 50% bis 70% erhalten wird. Bezogen auf den Trockensubstanz-Anteil enthält dieser Pastösextrakt auf Wasserbasis (der Ethanol-Anteil entweicht bei der Vakuum-Aufkonzentration) einen Xan­ thohumol-Gehalt von 5% bis 10%. Die verbleibende Trockensubstanz besteht aus den alkoholisch und wasserlöslichen Extraktprodukten der Hop­ fen-Ausgangsstoffe.

Der so gewonnene Pastösextrakt wird mit einer Lösung von Maltodextrin - einer hydrolisierten Stärke - als Trägermaterial gemischt und sprühgetrock­ net. Damit ergibt sich ein Pulver oder - falls dieses nachverpreßt wird - ein Granulat eines Xanthohumolhaltigen Hopfenextraktes, das Bier, aber auch fruchtsafthaltigen Erfrischungsgetränken und teeähnlichen Erzeugnissen bzw. Eistees zugesetzt werden kann. Wegen der geringen Wasserlöslichkeit des Xanthohumols eignen sich hierfür traditionell trübe Biersorten, wie Hefeweißbier, oder antialkoholische Getränke, die z. B. durch Zusatz von naturtrüben Säften oder Pulpe in trübem Zustand in den Handel gelangen.

Zu den organischen Lösungsmitteln für die Nachextraktion bleibt zu ergän­ zen, daß neben Ethanol hierfür auch Methanol oder Ester (z. B. Ethylace­ tat) oder Ketone (wie z. B. Aceton) geeignet sind. Das Alkohol : Wasser- Gewichtsverhältnis bei Verwendung einer Alkohol/Wasser-Lösung liegt dabei zwischen 30 : 70 und 80 : 20.

Weitere Parameter sind der Trägerstoff-Anteil bei der pulver- bzw. granu­ latförmigen Hopfenextrakt-Version, der maximal 60% bezogen auf die Gesamtmenge an Extraktionstrockensubstanz und Trägerstoff behagen soll. Das bei der Nachextraktion ebenfalls einsetzbare alkalisierte Wasser wird durch Vermischung von Wasser mit Natrium- oder Kaliumlauge in einer Konzentration von 0,05% bis 10% bezogen auf die Gesamt-Lösungs­ mittelmenge hergestellt. Zur Alkalisierung können auch in Wasser alkalisch reagierende Natrium- oder Kaliumsalze verwendet werden.

Claims (11)

1. Hopfenextrakt, gekennzeichnet durch einen durch Extraktion mittels organischer Lösungsmittel oder alkalisiertem Wasser aus einem Hop­ fenprodukt gewonnenen Anteil an Xanthohumol.

2. Hopfenextrakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Xanthohumol-Anteil 2 bis 20% bezogen auf die Gesamtmenge der Extraktionstrockensubstanz beträgt.

3. Hopfenextrakt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Extrakt eine pastöse Konsistenz aufweist.

4. Hopfenextrakt nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Anteil eines Stärke-basieren Trägerstoffs für das Xanthohumol, insbe­ sondere durch einen Maltodextrin-Anteil.

5. Hopfenextrakt nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerstoff-Anteil maximal 60% bezogen auf die Gesamtmenge an Extraktionstrockensubstanz und Trägerstoff beträgt.

6. Verfahren zur Herstellung eines Hopfenextraktes nach einem der An­ sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hopfenprodukt mittels eines organischen Lösungsmittels oder alkalischen Wassers derart extrahiert wird, daß sein Xanthohumol-Anteil in den Hop­ fenextrakt übergeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hop­ fenprodukt einer wässrigen Vorextraktion und anschließend das zu­ rückbleibende Hopfen-Treberprodukt der Extraktion durch ein organi­ sches Lösungsmittel oder alkalisches Wasser zur Xanthohumol- Nachextraktion unterzogen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Lösungsmittel eine Alkohol/Wasser-Lösung, insbesondere Ethanol/Wasser-Lösung verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Alko­ hol : Wasser-Gewichtsverhältnis der Alkohol/Wasser-Lösung zwischen 30 : 70 und 80 : 20 liegt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Xanthohumol-haltige Hopfenextrakt vorzugsweise durch Vakuumkonzentration zu einem Pastösextrakt weiterverarbeitet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Pa­ stösextrakt mit einem Stärke-basierten Trägerstoff, insbesondere Mal­ todextrin in Lösung vermischt und die Mischung zu einem Pulver sprühgetrocknet wird.