【黃河啤酒官方網(wǎng)站】研究使用現(xiàn)代高分辨率分析技術(shù)揭示了啤酒巨大的代謝復(fù)雜性。釀造啤酒的傳統(tǒng)至少可以追溯到公元前7000年，甚至可能追溯到農(nóng)業(yè)的發(fā)明，考慮到大多數(shù)谷物如果暴露在空氣中的酵母菌中可以自發(fā)發(fā)酵。

巴比倫國王漢謨拉比（公元前1792年至1750年的統(tǒng)治）的法典，其第108至111條法律規(guī)范了啤酒的銷售，表明幾千年來人們一直急于通過立法保障啤酒的質(zhì)量。例如，1516年的巴伐利亞"純潔法"（Reinheitsgebot），通常被認(rèn)為是世界上最古老的且仍然有效的一種審慎議定的食品法規(guī)，它的主要內(nèi)容是只允許大麥、水和啤酒花作為釀造啤酒的原料（并以沒收酒桶作為對(duì)違法行為的懲罰）。

現(xiàn)在，在《化學(xué)前沿》的一項(xiàng)最新研究中，啤酒的科學(xué)被提升到一個(gè)新的水平。來自德國的科學(xué)家使用最先進(jìn)的分析方法，揭示了世界各地商業(yè)啤酒的代謝復(fù)雜性--數(shù)以萬計(jì)的不同分子。

"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。"慕尼黑工業(yè)大學(xué)綜合食品組學(xué)平臺(tái)和慕尼黑亥姆霍茲中心分析生物地球化學(xué)研究單位負(fù)責(zé)人Philippe Schmitt-Kopplin教授說："今天，我們很容易追蹤整個(gè)食品生產(chǎn)過程中化學(xué)成分的微小變化，以保障質(zhì)量或檢測隱藏的摻雜物。"

Schmitt-Kopplin及其同事使用兩種強(qiáng)大的方法：直接灌注式傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜（DI-FTICR MS）和超高效液相色譜四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜（UPLC-ToF-MS）來揭示美國、拉丁美洲、歐洲、非洲和東亞釀造的467種啤酒中的全部代謝物。這些啤酒包括常見的拉格啤酒、手工啤酒和修道院啤酒、頂部發(fā)酵啤酒，以及用大麥作為唯一的發(fā)酵淀粉來源或大麥加上小麥、大米和玉米（玉米）釀造的Gueuzes。

這些方法具有互補(bǔ)的優(yōu)勢。DI-FTICR-MS直接揭示了所有啤酒的化學(xué)多樣性，并預(yù)測了其中代謝物離子的化學(xué)式。然后，作者在100種啤酒的子集上使用UPLC-ToF-MS來分析結(jié)果，并對(duì)可能的異構(gòu)體進(jìn)行解析。UPLC-ToF-MS使用色譜法首先分離具有相同質(zhì)量的離子，并將質(zhì)量離子碎片化為子離子，使得預(yù)測準(zhǔn)確的分子結(jié)構(gòu)成為可能。

作者將這些代謝物置于"化學(xué)空間"內(nèi)，每個(gè)代謝物通過一個(gè)單一的反應(yīng)與一個(gè)或多個(gè)其他的代謝物相聯(lián)系，例如在分子骨架上添加甲氧基、羥基、硫酸鹽或糖基，或?qū)⒁粋€(gè)不飽和鍵變成一個(gè)飽和鍵。這產(chǎn)生了一個(gè)導(dǎo)致最終產(chǎn)品的代謝物網(wǎng)絡(luò)的重建，包括近百個(gè)步驟，起點(diǎn)是來自原始谷物的分子，由氨基酸色氨酸合成。從這些分子中衍生出的次級(jí)代謝物是每種谷物所特有的。

作者發(fā)現(xiàn)了大約7700個(gè)具有獨(dú)特質(zhì)量和公式的離子，包括脂類、肽類、核苷酸、酚類、有機(jī)酸、磷酸鹽和碳水化合物，其中大約80%在化學(xué)數(shù)據(jù)庫中還沒有描述。由于每個(gè)公式在某些情況下可能涵蓋多達(dá)25個(gè)不同的分子結(jié)構(gòu)，這意味著有數(shù)萬個(gè)獨(dú)特的代謝物。

"在這里，我們揭示了啤酒中巨大的化學(xué)多樣性，有數(shù)萬種獨(dú)特的分子。我們表明，這種多樣性起源于原材料、加工和發(fā)酵的多樣性。然后，分子的復(fù)雜性被氨基酸和糖之間的所謂'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。"第一作者、慕尼黑工業(yè)大學(xué)博士生Stefan Pieczonka總結(jié)說："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。"