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Verfahren zur Reinigung von Hopfenextrakten.
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Die vorliegende Brfindunz betrifft die Reinigung von Hopfenextrakten
und insbesondere die Entfernung von Xanthohumol und analoge materialien aus Hopfenextrakten.
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Der Hauptbestandteil der Hartharzfraktionen von Hopfenharzen ist das
Chalkonxanthohumol. Von Ashurst, Laws und Stevens (J. Inst. Brew. 71,492 (1965)
) wurde nachgewiesen, dass dieses Material in einer Menge von fast 1 C/01 des Trockengewichts
an frischem oder ungedorrtem, gefriergetrocknetem Hopfen und in einer Menge von
etwa 0,3 % in ofengetrocknetem geschwefeltem Hopfen vorhanden ist. Weitere analoge
Chalkone können ebenfalls vorhanden sein, und die hier verwendete Bezeichnung Xanthohumol
schliesst solche analoge Materialien ein. Die meisten der Lösungsmittel, die zur
Herstellung von Hopfenextrakten verwendet werden, extrahieren eine gewisse Menge
Xanthohumol, wobei die extrahierte Menge von der Polarität des benutzten Lösungsmittels
abhängt. enn Hopfen oder Hopfenlösungsmittelextrakte, die Xanthohumol enthalten,
im herkömmlichen Brauvervahren (das die Zugabe von Hopfen oder extraktes zu der
Bierwürze vor dem Kochen umfasst) verwendet werden, ist der wasserunlösliche Anteil
der Hartharze einschliesslich Xanthohumol unerwünscht und wird entfernt. Leider
wird auch etwas von den erwünschten Humu-Ionen mit dem Xanthohumol ausgefällt. Ausserdem
hat es sich in den letzten Jahren als vorteilhaft erwiesen, dem Bier die Hopfenextrakte
erst nach der Beendigung des Gärprozesses zuzugeben, wobei die Extrakte zuvor isomerisiert
wurden, um die vorhandenen Humulone in die erwünschten Bitterstoffe, die Isohumulone,
umzuwandeln. Solche Verfahren werden z.B. in der britischen Patentschrift 1 259
140 der Anmelderin beschrieben.
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Wenn keine Maßnahmen ergriffen werden, um Xanthohumol zu entfernen,
gelangt ein Teil dieses Materials zusammen mit dem isomerisierten Produkt, dem Flavonon
Isoxanthohumol in das Endprodukt und kann eine unerwünschte Trübung verursachen,
besonders wenn es dem Bier zugegeben wird. Der Grund dafiir ist, dass Xanthohumol
in Porm seiner Alkalimetallsalze in Wasser schwer löslich, und in Form der freien
Säure praktisch unlöslich ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, diese Schwierigkeit
zu beseitigen.
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Gegenstand der erfindung ist ein Verfahren zum Entfernen des Xanthohumols
aus dem Hopfenextrakt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es das Inkontaktbringen
des Hopfenextraktes in Form einer Lösung in einem geeigneten Lösungsmittel mit einem
Polyamid umfasst.
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Das bevorzugte Polyamid ist ein Polyvinylpyrrolidon. Ein gecignetes
ösungsmittel ist Methanol, es können aber auch andere zweckmässige Lösungsmittel,
wie andere iilkohole, Ester, Ketone oder Kohlenwasserstoffe verwendet werden.
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Der Hopfenextrakt kann sowohl Ilartharte als auch Weichharze enthalten.
Wenn das verwendete l.ösungsmittel Methanol ist, kann in diesem Fall die vom Xanthohumol
befreite Methanollösung -nachdem sie vom Polyamid abgetrennt wurde - mit Ligroin
("petroleum spirit") extrahiert werden, um den Anteil an Weichharzfraktion im Hopfenextrakt
zu extrahieren, bohne dass dazu eine zwischenzeitliche Abtrennungsstufe nötig wäre.
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Ein solches Entfernen des Xanthohumols vor der Ligroinextraktion ist
zweckmässig, da - wenn das Xanthohumol noch vorhanden ist -die Extraktion meist
-unvollständig ist and-di-e weitere Arwesenheit einer gewissen Menge Xanthohumol
dazu führen kann, dass ein Teil der erwünschten Humulone in dem Grenzphasenmaterial
eingeschlossen bzw. von diesem mitgerissen werden kann.
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Das Verfahren zum Entfernen von Xanthohumols kann jedoch auch bei
Hopfenextrakten angewandt werden, aus denen andere Hartharze zumindest teilweise
bereits entfernt wurden, oder das Verfahren kann sogar auf die Xanthohumol enthaltende
Hartharzfraktion selbst angewandt werden, um das Xanthohumol selektiv zu entfernten.
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Das Polyamidmaterial kann in Form einer Chromatographiesäule verwendet
werden, durch die die Hopfenextreaktlösung geschickt wird und ds Xanthohumol kann
später eluiert werden, z.B.
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unter Verwendung von wassergesättigtem Äthylacetat. Cegebenenfalls
kann das Polyamidmaterial aber auch einfach mit der Lösung aufgeschlämmt werden.
Die absprbierten Xanthohumole können aus dem Polyamid mit Hilfe einer Lösungsmittelextraktion
wiedergewonnen werden. Sie können aber auch auf chemischen Weg in Verbindungen umgewandelt
werden, die keinc Affinität zu Polyamiden besitzon, so dass sie rni-t IIilfe eines
geeigneten Lösungsmittels entfernt werden können.
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Nach dem Kontakt mit dem Polyamid kann man die Lösung eindampfen und
einen --xtrekt gewinnen, der gegebenenfalls weiter behandelt werden kann. Er kann
entweder dirckt in herkömmlichen Brauverfahren verwendet oder in einem mit Wasser
unmischbaren Lösungsmittel aufgelöst und in einen isomerisierten Extrakt umgewandelt
erden, wie in der britischen Patentschrift 1 259 140 beschrieben ist.
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Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung: Beispiel
1 135 g eines Hopfenextraktes, der laut konduktometrischer Titration etwa 43 % Alpha-Säuren
enthielt und hergestellt wurde, indem Hopfen mit Toluol extrahiert, das Rohprodukt
durch Behandlung mit 90 C,;igem Methanol von Ölen, Wachs und 'ett befreit, in 100
%igem Methanol wieder aufgelöst und das Volumen wieder auf 500 ml gebracht wurde.
Diese Lösung wurde durch eine Chromatographiesäule geschickt, die mit 25 g Polyvinylpyrrolidon
(Polyclar A.T.) und 25 g "Hyflo Supercel", anker feuchtet ("wet packed" mit ethanol,
hergestellt worden war, und eine Säule von etwa 10 cm Länge und etwa 5 cm Durchmesser
ergab.
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Die Säule wurde mit Methanol entwickelt, bis 600 ml Eluat gesammelt
worden
waren. Zu diesem Zeitpunkt war praktisch das gesamte gefärbte Material durch die
Säule gelaufen, mit Ausnahme einer schmalen rosafarbenen Zone am Kopf der Säule
und dem Xentohumol, das einige Zentimeter darunter als zusammenhangende gelbe Zone
vorhanden war.
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Eine Verdampfung des primären Eluats ergab 131,5 g gereinigtes Harz,
dessen Gehalt an Alpha-Säuren mit etwa 44 X° bestimmt wurde.
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Das Eluieren der Säule mit Äthylacetat (wassergesättigt), bis jegliche
Farbe verschwunden war, und die darauf folgende Verdampfung des Lösungsmittels ergab
3,5 g kristallines Xanthohumol (Schmelzpunkt = 172°C). Das gereinigte Harz, das
Ausgangsmaterial und die Xanthohumolfraktionen wurden alle mit Hilfe von Dünnschichtchromatographie
in der unten beschriebenen Weise auf die Anwesenheit von Xanthohumol und andere
Hopfenbestandteile untersucht. In dem gereinigten Harz wurde kein Xanthohumol gefunden.
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Verfahren der DünnschichtchromatograPhie Platten mit einer 0,25 mm
Schicht von Kieselgel (Merck Kieselgel G.) wurden durch Erhitzen auf 11000 ür eine
Dauer von 30 Minuten aktiviert und dann mit der zu untersuchenden Lösung in Berührung
gebracht. Das benutzte Entwicklungslösungsmittel war Äthylacetat7Benzol (1 : 1).
Das benutzte Sprühreagens war entweder Eisenchlorid in reinem Methanol (2 oot) oder
Formalin in Methanol (10 (4), das 1 ,'ige Schwefelsäure enthielt. Beim Erhitzen
der Platten zeigte sich das gegebenenfalls vorhandene Xanthohumol als Fleck, der
deutlich von den gegebenenfalls -anwesenden Alpha- und Beta-Säuren entfernt war,
und zwar ungefähr in der Mitte zwischen diesen. Der Fleck war g-elb-ockerfarben
im Fall von Eisenchlorid als Sprühreagens und kirschrot bei Formal in.
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Beispiel 2 3000 g eines vom Lösungemittel befreiten Extraktes von
OR55-Hopfen, der mit Toluol hergestellt ivar und dessen Gehalt an Alpha-Säuren mit
36,2 % bestimmt wurde, wurden erwCirmt und in 9,08 1 100 %iges Methanol gegossen
und von den in ethanol unlöslichen Wachsen und Betten (512 g unlösliche Stoffe)
dekantiert, die dann durch nochmaliges Suspendieren in frischem ethanol gewaschen
und wieder absetzen gelassen wurden. Der mit den Waschlösungen vereinigte Primär-Methanolextrakt
wurde etwa 30 Ninuten lang mit 500 g Polyvinylpyrrolidon in unlöslicher Form (Polyclar
A.T.) gerührt. Die Methanollösung wurde von dem Polyvinylpyrrolidon abgegossen,
das mit reinem Methanol gewaschen wurde, und die Waschlösungen wurden dem übrigen
Extrakt zugegeben. Das Methanol wurde schliesslich im Vakuum abdestilliert und ein
Xanthohumol-freies Harz erhalten.
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Ausbeute = 2,161 g.
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Durch Titration bestimmter Gehalt an Alphasäuren = 48,2 %.
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Ausbeute an Alpha-Säuren = 95,8 d0.
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Beispiel 3 387 g Hartharz, gewonnen aus einem Hopfenextrakt, mit -12,5
Vo Xanthohumol (was durch ein Ionenaustauscher-Chromatogramm durch Berechnung der
Fläche unter der Kurve bestimmt @urde), wurden in reinem Methanol aufgelöst, und
die Lösung wurde an einer Polyvinylpyrrolidonsäule chromatographiert. (250 g Polyclar
A.T. + 250 g liyilo Supercel in einer Säule von etwa 10 cm Durchmesser und etwa
61 cm Länge).
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Die Säule wurde mit Methanol entwickelt, bis das Material der vorderen
Zone eluiert war und die gelbe Xanthohumolzone übrig¢-blieb. Das eluierende Lösungsmittel
wurde dann durch Äthylacetat (im Gleichgewicht mit Wasser) ersetzt,und die Säule
wurde damit gespitlt, bis jegliche gelbe Farbe eluiert war.
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Die Abdampfung des methanols ergab eine Ausbeute von 317 g Xanthohumol-freic-s
harz, und nach Abdampfung des Äthylacetats unter einem Teilvakuum erhielt man eine
Ausbeute von 51 g Xanthohumol, das sofort nach entfernen der letzten Spuren an Lösungsmittel
kristallisierte. Diese Ausbeute an relativ reinem Xanthohumol stimmt mit der durch
Ionenaustauscher-Chromatographie ermittelten überein.
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Beispiel 4 3 kg eines Hopfenextraktes, der erhalten worden war, indem
"Hallertau-Northern-Brewer"-Hopfen mit Methylenchlorid in Kontakt gebracht und das
Lösungsmittel wiedergewonnen wurde und dessen Gehalt an Alpha-Säuren mit 43,2 Gewichtsprozent
bestimmt wurde, wurden ervlärmt, bis man eine giessbare Konsistenz erhielt, in 15
Liter reines Methanol gegossen und 10 Minuten lang heftig gerührt. l!ach dem Absetzen
wurde die klare Lösung (a) von den unlöslichen Wachsen und Fetten dekantiert, die
mit 2 x 10 Litern reinem methanol (b und c) nochmals extrahiert wurden. Die unlöslichen
achs- und Fettstoffe ergaben 217 g.
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Der Primar-IvIethanolextrakt (a) wurde auf eine Säule (etwa 15 cm
Durchmesser x etwa 30 cm Länge) gegeben, die eine Mischung von 750 g "Pol.yclar
A.T." und 750 g "Hyflo Supercel" enthielt. Die Säule wurde mit den Methanolextrakten
(b) und (c) entwickelt und schliesslich mit frischem Methanol gespült. Das Xanthohumol
war als intensiv gelbe Zone, die ungefähr 3/4 der Säulenlänge ausfüllte, klar sichtbar.
Das Xanthohumol wurde durch Eluierung mit wassergesättigtem Äthylacetat vollkommen
entfernt und die Säule mit reinem Methanol gespült, wonach sie zum erneuten Gebrauch
geeignet war. Das Eindampfen des Äthylacetat-Fluats ergab eine Ausbeute von 124
g kristallinem Xanthohumol.
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Das Methanol-Fluat wurde mit Wasser auf 70 Volumenprozent Methanol
gebracht und mit Leichtpetroleum (10 Litern) extrahiert,
worauf
zwei @@@re Ext@@ @ionen (je 5 Liter) folgten, die alle vereinigt w@@@ @@ Pie Verdampfung
der mit Petroleum extrahierten @@srige @@@nanollösung ergab ein Xahthohumol-freies
Hartharz (203 g). @e vereinigten Petroleumextrakte ergaben nach Verda@pfung @@@
r@ünschte Wichharzfraktion (2,456 g), die 50 Gewich@@proz @@ an Alpha- äuren enthielt.