德國(guó)化學(xué)家確定啤酒中超過(guò)7700種不同的化學(xué)配方

【黃河啤酒官方網(wǎng)站】據(jù)外媒報(bào)道，人們釀造啤酒已經(jīng)有幾千年的歷史了，發(fā)酵的基本化學(xué)原理已被充分了解。但是，由于先進(jìn)的分析技術(shù)，科學(xué)家們繼續(xù)了解更多關(guān)于許多不同的化合物，這些化合物有助于不同種類(lèi)的啤酒的味道和氣味的形成。最新的此類(lèi)分析是由一個(gè)德國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)提供的，他們分析了來(lái)自40個(gè)國(guó)家的400多種商業(yè)啤酒。根據(jù)最近發(fā)表在《化學(xué)前沿》雜志上的一篇論文，科學(xué)家們確定了至少7700個(gè)不同的化學(xué)配方和數(shù)萬(wàn)個(gè)獨(dú)特的分子。

而且他們用一種新的方法做到了這一點(diǎn)，這種方法可以在短短10分鐘內(nèi)分析出一個(gè)樣品。

慕尼黑工業(yè)大學(xué)和慕尼黑亥姆霍茲中心的合著者Philippe Schmitt-Kopplin說(shuō)：“啤酒是巨大化學(xué)復(fù)雜性的一個(gè)例子。由于最近分析化學(xué)的改進(jìn)，與正在進(jìn)行的分辨率不斷提高的視頻顯示技術(shù)的革命相比，我們可以以前所未有的細(xì)節(jié)揭示這種復(fù)雜性。今天，我們很容易追蹤整個(gè)食品生產(chǎn)過(guò)程中化學(xué)成分的微小變化，以保障質(zhì)量或檢測(cè)隱藏的摻雜物?！?/p>

所有的啤酒都含有啤酒花，這是一種關(guān)鍵的調(diào)味劑，也賦予了有用的抗菌特性。為了制造啤酒，釀酒師在熱水中搗碎和浸泡谷物，將所有的淀粉轉(zhuǎn)化為糖。傳統(tǒng)上，這是啤酒花被添加到液體提取物（麥芽汁）中并煮沸的階段。這將使啤酒花中的一些樹(shù)脂（α酸）變成異α酸，產(chǎn)生啤酒的一絲苦味。然后加入酵母來(lái)觸發(fā)發(fā)酵，將糖分變成酒精。一些精釀啤酒商喜歡在發(fā)酵階段或之后，在麥芽汁冷卻后加入干啤酒花。他們這樣做是為了增強(qiáng)啤酒花的味道，而不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的苦味，因?yàn)闆](méi)有α酸的異構(gòu)化。

近年來(lái)的一些研究對(duì)啤酒的不同化學(xué)方面進(jìn)行了調(diào)查。例如，2019年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，晚期啤酒的啤酒花味道主要是由于一種叫做(3R)-芳樟醇的化合物，它賦予了柑橘和花香。其他常見(jiàn)的芳香化合物包括肉豆蔻和玫瑰香味的天竺葵醇。到目前為止，啤酒花中最有力的氣味劑是復(fù)雜的4-巰基-4-甲基戊-2-酮（簡(jiǎn)稱(chēng)4MMP）；它使某些手工啤酒具有獨(dú)特的黑醋栗香味。

為了幫助釀酒師更好地了解酸啤酒是如何形成其獨(dú)特的復(fù)雜味道的，加州雷德蘭茲大學(xué)的化學(xué)家們一直在跟蹤有助于這些味道的各種化合物，監(jiān)測(cè)它們的濃度在陳釀過(guò)程中如何隨時(shí)間變化。利用核磁共振光譜，他們研究了醋酸、乳酸和琥珀酸的水平，所有這些都是在酵母發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的，有助于形成酸啤酒的獨(dú)特風(fēng)味?；瘜W(xué)家們還使用了液相色譜法和飛行時(shí)間質(zhì)譜法來(lái)識(shí)別和跟蹤微量化合物的變化，這些微量化合物也可能有助于整體風(fēng)味特征，如酚類(lèi)或香蘭素。

今年早些時(shí)候，德國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)、有效的方法來(lái)測(cè)量和跟蹤被稱(chēng)為硫醇的微量香味化合物。這些化合物包括前面提到的4MMP以及3-巰基-1-己醇（3MH）和3-巰基-1-己醇醋酸酯（3MHA），它們分別賦予葡萄柚和番石榴的香氣。

慕尼黑工業(yè)大學(xué)的Schmitt-Kopplin及其同事的這項(xiàng)最新研究側(cè)重于不同淀粉來(lái)源對(duì)各種啤酒的代謝特征的影響。德國(guó)啤酒商受《Purity Law》的約束，該法可以追溯到1516年（盡管在后來(lái)的幾個(gè)世紀(jì)中進(jìn)行了修訂）。這意味著除了麥芽、啤酒花、水和酵母，他們不能在啤酒中使用任何東西。

但今天的許多其他啤酒是通過(guò)幾種不同的釀造工藝和原料生產(chǎn)的。有小麥啤酒，也有用玉米和大米等其他麥芽谷物生產(chǎn)的啤酒。例如，大米是釀造印度大米啤酒（zutho）和無(wú)麩質(zhì)啤酒的關(guān)鍵，釀酒師在后者中加入焦糖大米麥芽以獲得更豐富的香氣和琥珀色。

為了進(jìn)行分析，Schmitt-Kopplin等人將400個(gè)來(lái)自世界各地（美國(guó)、拉丁美洲、歐洲、非洲和東亞）的啤酒樣品--從當(dāng)?shù)仉s貨店購(gòu)買(mǎi)--進(jìn)行了兩種互補(bǔ)的質(zhì)譜分析技術(shù)。他們使用第一種方法來(lái)確定啤酒的化學(xué)多樣性，并預(yù)測(cè)這些啤酒中代謝物離子的化學(xué)式。他們使用第二種技術(shù)來(lái)弄清100種啤酒的子樣本中的確切分子結(jié)構(gòu)。他們還能夠重建一個(gè)在釀造過(guò)程中發(fā)生的復(fù)雜反應(yīng)的完整代謝網(wǎng)絡(luò)。

結(jié)果：研究小組確定了超過(guò)7700個(gè)化學(xué)公式，每個(gè)公式有多達(dá)25個(gè)不同的分子結(jié)構(gòu)。因此，任何給定的啤酒將有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的獨(dú)特分子，有助于其獨(dú)特的味道、香氣和其他理想的品質(zhì)。這是迄今為止對(duì)流行啤酒風(fēng)格的令人印象深刻的化學(xué)多樣性的最深入研究，從拉格啤酒和精釀啤酒到修道院啤酒等（無(wú)論是單獨(dú)由大麥釀造，還是由大麥與小麥、大米和玉米的組合）。此外，研究小組還能夠區(qū)分用小麥、玉米和大米釀造的啤酒與只用大麥釀造的啤酒。

“我們表明，這種多樣性起源于原料、加工和發(fā)酵的多樣性，”共同作者、慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究生Stefan Pieczonka說(shuō)?！胺肿拥膹?fù)雜性隨后被氨基酸和糖類(lèi)之間的所謂'Maillard反應(yīng)'所放大，這種反應(yīng)也使面包、肉排和烤棉花糖具有'烤'的味道。這種復(fù)雜的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)是我們研究的一個(gè)令人興奮的焦點(diǎn)，因?yàn)樗鼘?duì)食品質(zhì)量、風(fēng)味以及對(duì)健康感興趣的新型生物活性分子的發(fā)展具有重要意義?！?/p>