Drucken

 

Beurteilung der Methoden

 

Leider bringen die beschriebenen Methoden bei mehreren Analysen einer einzigen Probe keine identischen Ergebnisse. Zur Beurteilung der Methoden schreibt Dr. Adrian Forster in seiner Veröffentlichung "Wie analysiert man Hopfen" (1993):

Wie soll man Methoden beurteilen?

Hierzu kann man eine ganze Reihe von Kriterien heranziehen, wie etwa die folgenden:

1. Gruppe: Genauigkeit, Reproduzierbarkeit, Aussagekraft. Diese Punkte umfassen die Qualität einer Methode. Wie genau kann man die gewünschte Substanz analysieren? Erzielen in einem Labor mehrere Mitarbeiter an unterschiedlichen Tagen ein gleichartiges Ergebnis oder streuen diese? Wie streuen die Resultate, wenn mehrere Labors gleichartige Proben untersuchen? Diese Punkte fallen alle unter den Begriff der Reproduzierbarkeit, wobei mit statistischen Formeln festgestellt werden kann, mit welchen Abweichungen man bei einer Methode rechnen muss.

Unter Aussagekraft lässt sich verstehen, welche Informationen man insgesamt erhält. Es gibt Methoden, die nicht nur einen Wert liefern, sondern mehrere. So kann die komplette Wöllmeranalyse neben den ?-Säuren auch den Gesamtbitterstoffgehalt ( = Gesamtharz) und den Alterungsgrad ( = Hartharzanteil) zur Verfügung stellen. Die ASBC-Methode bietet außer den ?-Säuren auch die ?-Säuren und einen Alterungsindex. Am informativsten ist die HPLC, da neben ?- und ?-Säuren sowie einem Alterungshinweis auch schon Merkmale der Sortenzugehörigkeit erfassbar sind.


2. Gruppe: Apparativer Aufwand, Zeitbedarf, Kapazität, Lösemittelverbrauch, sonstiger Aufwand. Diese Gruppe umfasst letztlich Punkte, die in die Kosten einer Analyse eingehen. Wie teuer ist die Ausrüstung? Wie lange dauert es, bis das Ergebnis zur Verfügung steht? In der Hopfenverarbeitung kommt es natürlich darauf an, schnell zu einem Resultat zu kommen. Sind mehrere Analysen gleichzeitig möglich, wie viele Analysen schafft eine Person/Mannschaft pro Tag? Mit anderen Worten: Was nutzt die schönste Analyse, wenn nur sehr wenige Ergebnisse pro Mitarbeiter und Tag resultieren? Ferner interessiert, wie hoch der Verbrauch an Lösemitteln und anderem Material ist. Schließlich spielt noch eine Rolle, welche Qualifikation der/die Analytiker(in) aufweisen muss, um mit der Handhabung der Geräte zurechtzukommen. In diesem Punkte sind also alle Fragen nach den Kosten einer Analyse enthalten.

3. Gruppe: Sicherheit, Gesundheitsschädlichkeit, Umweltfreundlichkeit. Diese Gruppe spielt verständlicherweise in den letzten Jahren eine immer grössere Rolle. Ist ein Lösemittel, das zur Analyse benötigt wird, explosiv, ähnlich z. B. wie Benzin? Bestehen dadurch Gefahren im Umgang für Menschen? Ist ein Lösemittel gesundheitsschädlich? Generell muss man sagen, dass alle zur Hopfenanalytik benötigten Lösemittel gewissen Bedenken ausgesetzt sind, man also ohnehin für eine gute Laborlüftung sorgen muss.



Einige Lösungen sind aber speziellen Verdachtsmomenten ausgesetzt. Sie können Kopfweh und Unwohlsein hervorrufen, einige wie Benzol, stehen im Verdacht, krebserregend zu sein. Lösemittel müssen zwar ohnehin nach Gebrauch separat entsorgt werden, sie sollten aber trotzdem keine umweltrelevanten Schädigungen im Abwasser o. Ä. erzeugen.

Fasst man dieses Kapitel also zusammen, so müssen wir erkennen, dass viele Punkte zur Gesamtbeurteilung einer Analyse beitragen. Oft ist man zu Kompromissen gezwungen, was mit ein Grund für die Existenz mehrerer Methoden für ein und dasselbe Messproblem darstellt.

Übersicht zu den wichtigsten Bitterstoffanalysen

Unter den Kriterien Referenz, Kurzbezeichnung, Messprinzip, Lösemittel und Aussage sind in der folgenden Übersicht die wichtigsten Methoden zusammengefasst:

Referenz


EBC 7.4 & ASBC 6


EBC 7.5 &
Mebak 5.1.5.1

EBC 7.5 &
Mebak 5.1.5.1

ASBC 9.6


EBC 7.7
Kurzbezeichnung


1. EBC-Toluol 1)


2a Woellmer 1)


2b Volle Woellmer


3. Spectro 2)


4. HPLC 3)
Messprinzip


Konduktometrie


Konduktometrie


Gravimetrie +
Konduktometrie

Spektralphotometrie


Hochdruckflüssig-
keitschromatographie
Lösemittel


Toluol + Methanol


Ether + Methanol


Ether, Methanol +
Hexan

Toluol + Methanol


Ether, Methanol

Aussage


?-Säuren


?-Säuren


Gesamtharze, Weichharze,
Hartharz

?- + ?-Säuren +
Alterungsindex

?- + ?-Säuren, Sorten-
und Alterungshinweis


1) Unspezifischer Wert für ?-Säuren
2) Unspezifischer Wert für ?- und ?-Säuren
3) Spezifischer Wert für ?- und ?-Säuren


 

In diesem Zusammenhang sei kurz auf die Begriffe "spezifisch" und "unspezifisch" eingegangen. Als spezifisch kann man ein Analysenergebnis betrachten, wenn sichergestellt ist, dass wirklich nur die eine gewünschte Substanz erfasst wurde.
Hierzu muss man meist Trennverfahren ( = Chromatographie) anwenden. Abbildung 1 zeigt beispielhaft ein HPLC-Chromatogramm der Bittersäuren eines frischen Hopfens. Man erkennt bei den ?- und ?-Säuren jeweils 2 Spitzen (Peaks), nämlich Co-?- und n- + ad-?-Säuren sowie Co-?- und n- + ad-?-Säuren.

Hierzu muss man meist Trennverfahren (=Chromatographie) anwenden. Abbildung 1 zeigt beispielhaft ein HPLC-Chromatogramm der Bittersäuren gezeigt.
Man erkennt bei den ?- und ?-Säuren jeweils 2 Spitzen (=Peaks), nämlich Co-?- und n- + Ad-?-Säuren sowie Co-?- und n- + Ad-?-Säuren.

analytik6_1   analytik6_2

Abb.1 Frischer Hallertauer Hersbrucker           Abb. 2 Gealterter Hallertauer Hersbrucker

Die Höhe des Co-Peaks im Vergleich zu den beiden anderen (n- und ad-Peak) ist bei Aromahopfen wie Hersbrucker, Tettnanger und Spalter niedriger als bei Bitterhopfen.

Bei der HPLC können wir also sicher sein, daß wir nur ?- oder ?-Säuren messen.

Abbildung 2 stellt zum Vergleich das Chromatogramm eines stark gealterten Hopfens dar. Man erkennt sofort die Verluste an ?- und ?-Säuren. Ausserdem zeigen sich einige neue Peaks - Substanzen, die aus dem Abbau der Bittersäuren entstanden sind.

Unspezifische Methoden dagegen, wie die Konduktometrie oder Spektralphotometrie, verzichten auf eine Trennung (Chromatographie). Sie machen sich bestimmte Eigenschaften der ?-Säuren zu Nutze - die spektral-photometrische Methode z. B. die optischen Eigenschaften der ?-Säuren. Die Konduktometrie (Leitfähigkeitsmessung) dagegen bedient sich der Eigenschaft der ?-Säuren, mit einem Salz eine Bindung einzugehen. Ausser den ?-Säuren besitzen auch andere Inhaltsstoffe des Hopfens die genannten Eigenschaften (Lichtschluckvermögen bei der Spektralphotometrie und Salzbildung bei der Konduktometrie). Auch diese Inhaltsstoffe gehen demnach in den Messwert ein. Daher erzielt man mit unspezifischen Methoden eher etwas höhere Werte als mit spezifischen.

Prinzip der Konduktometrie


Humulon + Bleiacetat = Humulat

Die in Ether ausgelaugten Gerbstoffe aus der Probe werden mit Pb(AcO)2 (Bleiacetat) konduktometrisch titriert.
Die Humulone reagieren mit dem Bleiacetat und bilden Bleisalze. Wenn alle Humulone (bzw. Iso-Humulone) reagiert haben, steigt der Konduktometerwert. Was die Analyse unspezifisch macht ist die Tatsache, dass auch andere Hopfeninhaltsstoffe Interferenz in der Messung verursachen können.

Der Verbrauch an Bleiacetat wird in eine Formel eingegeben, mit der der prozentuale ?-Säuregehalt der Probe errechnet wird.
Beim frischen Hopfen korrelieren die Ergebnisse mit dem tatsächlichen ?-Säuregehalt der Probe.

Wenn dagegen der Hopfen oder das Hopfenprodukt alt und oxidiert ist, verfälschen die Alterungskomponenten das Ergebnis der Analyse.