Hopfen

Hopfen ist eine mehrjährige, krautige Kletterpflanze mit bis zu 6–8 m langen, windenden Trieben. Die tief gelappten, rau behaarten Blätter sind gegenständig angeordnet. Hopfen ist zweihäusig, das heißt, es gibt männliche und weibliche Pflanzen. Für die Bierproduktion werden nur die weiblichen Blütenstände genutzt – die sogenannten Hopfendolden. Sie enthalten Bitterstoffe (v. a. Alpha-Säuren) und ätherische Öle, die für das Aroma und die Haltbarkeit von Bier essenziell sind.

Ursprung und Verbreitung

Hopfen ist in der gemäßigten Zone der Nordhalbkugel beheimatet und kommt wild in Auwäldern vor. Seine Nutzung reicht bis in die Antike zurück, aber erst im Mittelalter begann der gezielte Anbau für die Bierherstellung. Heute wird Hopfen weltweit angebaut, mit den größten Anbaugebieten in Deutschland (Hallertau), den USA und Tschechien.

Genom

Das Genom von Humulus lupulus, der Kulturpflanze Hopfen, ist bemerkenswert groß und komplex. Mit einer geschätzten Größe von etwa 2,8 Milliarden Basenpaaren zählt es zu den größeren Pflanzengenomen. Es ist diploid organisiert, das heißt, jede Zelle enthält zwei homologe Chromosomensätze, was für eine Vielzahl genetischer Variationen zwischen verschiedenen Sorten sorgt. Das Genom ist stark von repetitiven Sequenzen geprägt – über 60 % bestehen aus sich wiederholenden DNA-Elementen, insbesondere transponierbaren Elementen. Diese machen die Assemblierung technisch anspruchsvoll, liefern aber zugleich wichtige Hinweise auf die evolutive Dynamik des Genoms.

Besonders im Fokus der Forschung stehen Genbereiche, die für die Biosynthese von Bitterstoffen wie Humulon und Lupulon sowie für die Produktion ätherischer Öle verantwortlich sind. Diese Stoffe sind von zentraler Bedeutung für die Bierherstellung, da sie Bitterkeit, Aroma und mikrobiologische Stabilität beeinflussen. Analysen zeigen, dass diese biosynthetisch aktiven Gene teilweise in Clustern vorliegen und durch Genduplikationen sowie strukturelle Variationen zwischen Haplotypen moduliert werden können.

Moderne genomische Studien, etwa durch phasierte Genomassemblierungen der Hopfensorte „Cascade“, ermöglichen zunehmend präzisere Einblicke in strukturelle Varianten, Genfamilien und regulatorische Elemente. Diese Daten bilden eine wichtige Grundlage für molekulare Züchtung – etwa zur Entwicklung neuer Sorten mit verbessertem Aromaprofil, erhöhter Krankheitsresistenz oder besserer Anpassungsfähigkeit an klimatische Veränderungen. Das Verständnis der Genomstruktur ist somit nicht nur von grundlagenwissenschaftlichem Interesse, sondern hat auch unmittelbare agronomische und wirtschaftliche Relevanz.

Wirtschaftliche Bedeutung

Hopfen (Humulus lupulus) ist eine ökonomisch bedeutende Kulturpflanze, deren Hauptverwendungszweck traditionell in der Bierproduktion liegt. Dort sorgt er nicht nur für die charakteristische Bitterkeit und das Aromaprofil, sondern wirkt auch mikrobiologisch stabilisierend, was die Haltbarkeit des Bieres verlängert. Die in den Hopfendrüsen (Lupulindrüsen) enthaltenen Bitterstoffe (v. a. Humulone und Lupulone) sowie diverse ätherische Öle wie Myrcen, Humulen und Caryophyllen prägen das sensorische Profil unterschiedlicher Biersorten.

Neben der Brauindustrie findet Hopfen zunehmend Beachtung in der Pharmazie und Naturheilkunde. Die weiblichen Blütenstände (Hopfenzapfen) enthalten bioaktive Verbindungen mit beruhigender, schlaffördernder und angstlösender Wirkung. Insbesondere das Prenylnaringenin, ein starkes Phytoöstrogen, und Xanthohumol, ein Polyphenol mit antioxidativen und potenziell krebshemmenden Eigenschaften, sind Gegenstand aktueller pharmakologischer Forschung. Diese Inhaltsstoffe kommen auch in der Kosmetikindustrie zum Einsatz, etwa in hautberuhigenden und entzündungshemmenden Präparaten.

Darüber hinaus steigt die Nachfrage nach Hopfenextrakten in neuen Marktsegmenten. Dazu zählen alkoholfreie Getränke, Hopfentees, Tonics sowie Nahrungsergänzungsmittel, die auf die gesundheitsfördernden Effekte der Hopfeninhaltsstoffe abzielen. Auch in der Tierernährung und als natürlicher Aromastoff in der Lebensmittelindustrie wird Hopfen zunehmend eingesetzt.

Im Jahr 2022 lag die weltweite Hopfenproduktion bei rund 130.000 Tonnen, wovon etwa 40 % in Deutschland erzeugt wurden – insbesondere in der Hallertau, dem weltweit größten zusammenhängenden Hopfenanbaugebiet. Weitere bedeutende Anbauländer sind die USA, Tschechien, China und Slowenien. Der internationale Hopfenmarkt unterliegt dabei starken Schwankungen, abhängig von Ernteerträgen, Bierkonsumtrends und Klimabedingungen. Zunehmend rücken auch Themen wie Nachhaltigkeit, resiliente Sortenzüchtung und biologische Produktion in den Fokus der Hopfenwirtschaft.

Publikationen

• Natsume, S. et al. (2014). "The Draft Genome of Hop (Humulus lupulus), an Essence for Brewing." Plant and Cell Physiology, 56(3), 428–441.
• Padgitt-Cobb, L. K. et al. (2019): A phased, diploid assembly of the Cascade hop (Humulus lupulus) genome reveals patterns of structural variation and haplotype diversity. The Plant Genome, 12(3).

Quellen

• R. Lieberei und C. Reisdorf (2007) Nutzpflanzenkunde, Thieme-Verlag, 7. Auflage
• Barth, H. J., Klinke, C., & Schmidt, C. (1994). Der große Hopfenatlas: Geschichte und Geographie einer Kulturpflanze.