Le Choix du Houblon pour la bière : de la chimie aux flaveurs

Les Composés Chimiques du Houblon (Humulus Lupulus) pour la bière et leurs propriétés : des acides alphas et bêtas, des résines aux flaveurs des huiles essentielles

Le houblon est un produit de Terroir, avec plus de 250 variétés recensées à travers le monde. Chaque cultivar apporte par sa composition chimique des changements organoleptiques qui influencent le caractère de la bière notamment dans ses arômes. Le taux d'acide alpha et les propriétés organoleptiques sont ainsi différents d'un terroir à un autre, d'un continent à l'autre pour la même variété. Par exemple, la variété de houblon Brewers Gold cultivée aux Etats-Unis est utilisée comme amérisant dans la bière ; cultivée en Alsace elle a perdu en acides alphas et a gagné en parfum et est employée comme aromatique. Les cultivars doivent être ainsi considérés comme distincts. En Europe, les houblons ont un profil épicé et herbeux, quand ceux de Grande Bretagne sont plus boisés et fruités, tandis que les houblons américains sont plutôt résineux et citriques.

Composition du Houblon - Les Résines du Houblon - Les Huiles essentielles du Houblon - Les Polyphénols du Houblon

Depuis les années 1990, les cultures de houblons amérisants sont progressivement supplantées par des houblons avec un taux d'alpha élevé. C'est également depuis cette époque que des centaines de composés aromatiques ont été découverts dans le houblon, et que l'on comprend mieux les phénomènes biochimiques des différentes substances. La grande classification actuelle du Houblon selon ses propriétés Amérisants/Aromatiques tend à être étendue, en se basant sur le contenu d'acides Alphas (amérisant, Alpha élevé, Alpha Très élevé) et la composition en huile (aromatique, arôme fin).

Le choix du houblon en brasserie, s'il est d'abord facteur d'un style de bière et d'un terroir, et donc de variétés (cultivars) associées, devient également relatif aux propriétés chimiques, notamment en ce qui concerne les acides alphas, pour son rôle dans l'amertume, la conservation et la tenue de la mouse, ou bien celles des huiles essentielles qu'il contient, pour les flaveurs que l'on souhaite obtenir.

Mises à jour chaque année, selon la production, ces données de composition qui figurent généralement sur les fiches techniques et paquets de houblon sont ainsi utiles à comprendre.

Exemple : Composés chimiques du Houblon Aramis sur le site du Comptoir Agricole.

Composition du Houblon :

Un cône de Houblon femelle séché se compose pour la plus grande partie de cellulose, environ 43%. Les résines contenues dans la lupuline dont sont tirés les acides alphas et bêtas sont présentes à hauteur de 15 à 30% de la masse quand les huiles essentielles responsables des arômes n'en représentent que 0,5 à 3% et les polyphénols 4%.

A - Les Résines :

Lors de la phase d'ébullition, les acides alphas et bêtas contenus dans les résines molles et dures sont isomérisées dans le moût à une température d'environ 70°. Ce sont ces acides qui donnent l'amertume à la bière. C'est pourquoi les houblons aux alphas très élevés sont plus utilisés comme amérisants.

A1- Acides Alphas α

Les acides alphas sont considérés comme le constituant le plus important des résines en apportant l'amertume aux moûts. Trois molécules principales se libèrent lorsque le houblon bout puis s'isomérisent : l'humulone (35 à 70%) qui donne une amertume douce, la cohumulone (20 à 65%) apporte une  amertume dure et l'adhumulone (10 à 15%) une amertume faible.

L'isomérisation successive de l'humulone par exemple donne l'iso-humulone, puis la cis-isohumulone et la trans-isohumulone. Les acides isoalphas contribuent à la stabilité de la bière et ont un pouvoir antiseptique. Ils sont également responsables de la bonne tenue de la mousse. Mais c'est aussi l'iso-humulone qui, en réagissant à la lumière, peut donner un mauvais goût à la bière et explique ainsi le choix de la couleur brune pour les bouteilles de bière.

Il semble que certains récepteurs du goût réagissent à l'iso-humulone quand d'autres réagissent à l'humulone.

A2 - Acides Bêtas β

Les acides bêtas quant à eux ne s'isomérisent pas durant l'ébullition. Les pouvoirs amérisant et antibactérien des Acides Bêtas ne s'activent que lors de leur oxydation durant la fermentation et le stockage.

Alors que les acides alphas se dégradent avec le temps, la présence d'acides bêtas les contrebalance en garantissant un meilleur taux d'amertume à moyen-long terme.

Les molécules dérivant des acides bêtas sont la lupulone, la colupulone, l'adlupulone, la prelupulone et la postlupulone. L'hulupones est quant à elle le produit de la dégradation (oxydation intermédiaire) de l'acide bêta.

A3 – Xanthohumol

Le Xanthohumol est l'un des composés principal des résines dures bien que l'on en trouve seulement des traces dans la bière. Il a des propriétés anti-oxydantes, anti-inflammatoires et anticancéreuses et stimule la synthèse du collagène et de l'élastine permettant ainsi le retardement du vieillissement de la peau tout en facilitant la cicatrisation. Pour ces raisons, des tests tentent depuis quelques années d'en augmenter la présence dans la bière.

B - Les Huiles essentielles du Houblon

Les huiles essentielles sont très volatiles et résistent peu à l'ébullition, c'est pourquoi les houblons aromatiques sont ajoutés en fin de cuisson, dans le dernier quart d'heure, ou bien tout simplement à froid par le houblonnage à cru / Dry Hopping. C'est d'ailleurs à froid, durant la fermentation secondaire, qu'elles révèlent toutes leurs flaveurs.

Les huiles essentielles se composent d'hydrocarbures et de soufre dont dérivent les composés oxygénés responsables des flaveurs.

B1 – Hydrocarbures (ou Hydrocarbones)

Ceux sont les huiles essentielles principales, jusqu'à 90% du total, dont proviennent les dérivés oxygénés. Ils sont généralement indiqués sur les fiches techniques et les paquets de Houblon.

Caryophyllène (sesquiterpènes) : Présent dans les houblons nobles comme le Golding ou l'Hallertau, ses arômes sont épicés, poivrés, terreux avec des notes de boisé. Il est produit également par le giroflier, le chanvre cultivé et le romarin.

Farnésène (sesquiterpènes) : Plus ou moins présente selon le cultivar, il apporte de puissantes notes fruitées et florales. On le retrouve également dans des fruits comme la pomme, l'orange,  le citron vert, le pamplemousse et la poire.

Humulène (sesquiterpènes) : Avec des arômes épicés et herbacés, on le retrouve surtout dans les houblons aromatiques et « nobles » d'Europe continentale. On retrouve l'humulène également dans la sauge, des espèces de ginseng, la menthe verte, la famille du gingembre (Zingiberaceae), et est l'un des composés chimiques qui contribue au goût de la coriandre vietnamienne et à l'arôme caractéristique du Cannabis sativa.

Myrcène (monoterpènes) : considéré comme très aromatique, il est paradoxalement plus présent dans les houblons amérisants ou au taux d'alphas élevé. Ayant plutôt un arôme de fleurs, ses dérivés ont des caractéristiques fruitées ou florales comme le linalool ou le géraniol mais aussi le citral, le nérol et le limolène. On le retrouve dans les variétés américaines comme l'amarillo, le cascade, le crystal ou bien le simcoe. Il peut être extrait d'autres plantes de la famille des lauracées, ainsi que du pin, du genévrier, de zingiberacées (gingembre, curcuma, cardamome), de menthe, de sauge, de carvi, de fenouil, d'estragon, d'aneth, de persil, d'armoise, d'angélique, de chanvre, d'ylang-ylang, et de serpolet.

B2 - Dérivés Oxygénés et Ester 

Des centaines de composés d'huiles essentielles ont été identifiés même si on ne connait pas encore le rôle de chacun. Ce sont de ces dérivés que proviennent les flaveurs, on en distingue une centaine, exemple :

- Linalol (ou linalool) : flaveur de citron et de bergamote pouvant également évoquer le muguet. Le linalol semble agir en synergie avec le géraniol et le citronellol.

- Géraniol : floral, il évoque la rose et  le géranium (comme son nom le suggère).

- Citronellol : proche du géraniol, il rappelle le citron mais aussi la pomme et la pêche. Le bêta-citronellol qui évoque le citron vert est produit par l'interaction du géraniol avec la levure.

- l'Hexanal et la famille des Aldehydes donnent des arômes verts et herbeux.

- Limonène : offre des flaveurs d'agrumes.

- Pinène : parfum de résine de pins

- Vanilline : responsable de l'arôme vanille.

- les Esters : ils apportent un goût fruité. Selon l'acétate ils évoquent la banane, l'ananas, la pomme et même l'anis.

Vous trouverez ci-dessous un tableau comprenant les principales substances et leurs flaveurs respectives  :

source : Universités de Weihenstephan (Allemagne) et de Kyoto (Japon) 

Polyphénols (Tannins) :

Les polyphénols, représentants de 1 à 4% du poids du houblon, ont plusieurs rôles : Ils peuvent contribuer à l'amertume et à l'astringence de la bière, ils semblent en effet interagir avec les acides iso-alphas en renforçant l'amertume même lors de leur dissolution au cours d'un houblonnage à cru. Mais les Polyphénols dont les Flavonols et les Flavans, participent aussi à la stabilité des flaveurs grâce à leurs capacités anti-oxydantes, les houblons aromatiques en contiennent d'ailleurs davantage que les houblons amérisants.

Les Houblons Disponibles :             

Choisir un houblon pour une bière est presque alchimique et d'une manière générale lorsque vous substituez ou ajoutez un houblon, mieux vaut en choisir un au profil aromatique similaire ou complémentaire plutôt que de se baser uniquement sur le taux d'acides alphas et de co-humulone. Entre le choix des houblons disponibles et les techniques de brassages (à chaud/à cru, cônes/pellets, ordre d'ajouts), une multitude de possibilité s'offre aux brasseurs, même si le choix du local s'impose souvent comme une évidence.

Sources/références :

Humulus lupulus – a story that begs to be told. A review - Almaguer C., Schönberger C., Gastl M., Arendt E. K. and Becker T. (2014), -  J. Inst. Brew., 120: 289–314. DOI: 10.1002/jib.160
125th Anniversary Review: The Role of Hops in Brewing - C. Schönberger et T. Kostelecky - IBD : http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/j.2050-0416.2011.tb00471.x/epdf
Hop Aroma and Hoppy Beer Flavor: Chemical Backgrounds and Analytical Tools-A Review. Rettberg, Biendl & Garbe (2018) : https://doi.org/10.1080/03610470.2017.1402574
Choosing Hops - Larry Lesterud : https://byo.com/mead/item/461-choosing-hops
Preserving Hop Aroma - http://www.homebrewersassociation.org/attachments/presentations/pdf/2013/1715-10%20...Not%20Every%20Beer%20is%20a%20Stone%20Enjoy%20By%20IPA%20-%20Stan%20Hieronymus.pdf
Comparing and Selecting Hops & Grains : http://www.ciltech.com/muggsy/Comparing%20and%20Selecting%20Hops%20&%20Grains.htm
Hop Quality – A Brewer’s Perspective - Thomas H. Shellhammer Ph.D - Oregon State University.
Tout savoir sur le Houblon : http://brasserieduvallon.fr/tout-savoir-sur-le-houblon/
Les saveurs gastronomiques de la bière - David Lévesque Gendron & Martin Thibault - Éditions Druide : https://www.editionsdruide.com/livres/les-saveurs-gastronomiques-de-la-biere
The Oxford Companion to Beer - Oliver Garret - Oxford University Press
Brewing: Science and Practice - D E Briggs,P A Brookes,R Stevens,C A Boulton - CRC Press Book
Flavor, Fragrance, and Odor Analysis, Second Edition - Ray Marsili - CRC Press Book
Beer in Health and Disease Prevention - Victor R. Preedy - Academic Press

Mise à jour de références :

Les composés phénoliques du houblon, Humulus lupulus L. : Lutte contrela résistance microbienne et perspectives industrielle ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/84a0d0d3-b5c8-4f10-9b38-735b56783205
Phenolic Compounds from Humulus lupulus as Natural Antimicrobial Products : https://europepmc.org/article/PMC/6472001
Why Humulinones are Key Bitter ConstituentsOnly After Dry Hopping: Comparison With OtherBelgian Style : https://dial.uclouvain.be/pr/boreal/object/boreal%3A227567/datastream/PDF_01/view
Fate of Bitter Compounds through Dry-Hopped Beer Aging. Why cis-Humulinones Should be as Feared as trans-Isohumulones? : https://dial.uclouvain.be/pr/boreal/object/boreal%3A227570/datastream/PDF_01/view

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V.F.