L'estudi va utilitzar analítiques modernes d'alta resolució per revelar una enorme complexitat metabòlica de la cervesa.
La tradició de l'elaboració de cervesa es remunta almenys a l'any 7000 aC i potser fins i tot a la invenció de l'agricultura, tenint en compte que la majoria dels cereals poden fermentar espontàniament si s'exposen a llevats en l'aire. El codi del rei babilònic Hammurabi (govern 1792 a 1750 aC), les lleis del qual 108 a 111 regulen la venda de cervesa, mostra que la gent ha estat ansiosa per salvaguardar la qualitat de la cervesa mitjançant la legislació durant mil·lennis. Per exemple, la 'Reinheitsgebot' ('Llei de puresa') de Baviera de 1516, sovint considerada com la regulació alimentària encara més antiga del món, amb modificacions, només permet l'ordi, l'aigua i el llúpol com a ingredients per fer cervesa (amb la confiscació de les bótes). com a pena per la transgressió).
Ara, en un estudi recent a Fronteres en Química, la ciència de la cervesa es porta a un nou nivell. Científics alemanys utilitzen mètodes analítics d'última generació per revelar la complexitat metabòlica -desenes de milers de molècules diferents- de les cerveses comercials d'arreu del món.
Enorme complexitat química
“La cervesa és un exemple d'enorme complexitat química. I gràcies a les recents millores en química analítica, comparables en potència a la revolució en curs en la tecnologia de les pantalles de vídeo amb una resolució cada cop més gran, podem revelar aquesta complexitat amb un detall sense precedents. Avui és fàcil rastrejar petites variacions en la química al llarg del procés de producció d'aliments, per salvaguardar la qualitat o detectar adulteracions ocultes", va dir l'autor corresponent, el professor Philippe Schmitt-Kopplin, cap de la Plataforma Integral de Foodomics de la Universitat Tècnica de Munic i de l'Analytical. Unitat de recerca BioGeoChemistry al Helmholtz Center de Munic.
Schmitt-Kopplin i els seus col·legues van utilitzar dos mètodes potents: l'espectrometria de massa de ressonància de ciclotró d'ions de transformació de Fourier (DI-FTICR MS) i l'espectrometria de massa de temps de vol quadripol de cromatografia líquida d'ultra rendiment (UPLC-ToF-MS) per revelar el gamma completa de metabòlits en 467 tipus de cervesa elaborades als EUA, Amèrica Llatina, Europa, Àfrica i Àsia oriental. Aquestes incloïen lager, cerveses artesanes i d'abadia, cerveses d'alta fermentació i gueuzes elaborades amb ordi com a única font de midó per a la fermentació, o ordi més blat, arròs i blat de moro (blat de moro).
Els mètodes tenen punts forts complementaris. DI-FTICR-MS va revelar directament la diversitat química de totes les cerveses i va predir fórmules químiques per als ions metabòlits que hi contenen. Després, els autors van utilitzar UPLC-ToF-MS en un subconjunt de 100 cerveses per analitzar els resultats amb resolució sobre els possibles isòmers. UPLC-ToF-MS utilitza la cromatografia per separar primer ions amb masses idèntiques i la fragmentació dels ions en massa a ions fills, cosa que permet predir l'estructura molecular exacta.
Els autors van situar aquests metabòlits en relació dins de l'"espai químic", cadascun enllaçat amb un o més d'altres mitjançant una única reacció, per exemple, l'addició d'un grup metoxi, hidroxil, sulfat o sucre a la columna vertebral molecular. o convertir un enllaç insaturat en un enllaç saturat. Això va donar lloc a una reconstrucció d'una xarxa de metabòlits que condueix al producte final, que consta de prop d'un centenar d'etapes amb un punt de partida en molècules dels cereals originals, sintetitzades a partir de l'amino. àcid triptòfan. D'aquests se'n deriven metabòlits secundaris, únics de cada cereal.
Mètode potent per al control de qualitat
"El nostre mètode d'espectrometria de masses, que només triga 10 minuts per mostra, hauria de ser molt potent per al control de qualitat a la indústria alimentària i establir la base de nous marcadors moleculars i perfils de metabòlits no dirigits necessaris en la inspecció d'aliments", va dir Schmitt-Kopplin.
Els autors van trobar aproximadament 7700 ions amb masses i fórmules úniques, inclosos lípids, pèptids, nucleòtids, fenòlics, àcids orgànics, fosfats i hidrats de carboni, dels quals al voltant del 80% encara no es descriuen a les bases de dades químiques. Com que cada fórmula en alguns casos pot cobrir fins a 25 estructures moleculars diferents, això es tradueix en desenes de milers de metabòlits únics.
"Aquí revelem una enorme diversitat química a través de les cerveses, amb desenes de milers de molècules úniques. Mostrem que aquesta diversitat s'origina en la varietat de matèries primeres, processament i fermentació. La complexitat molecular s'amplifica després per l'anomenada "reacció de Maillard" entre aminoàcids i els sucres que també donen al pa, als filets de carn i al marshmallow torrat el seu sabor "torrat". Aquesta complexa xarxa de reaccions és un focus apassionant de la nostra investigació, donada la seva importància per a la qualitat, el sabor dels aliments i també el desenvolupament de noves molècules bioactives d'interès per a la salut", va concloure el primer autor Stefan Pieczonka, estudiant de doctorat a la Universitat Tècnica de Munic. .
Referència: "A la pista de la llei de puresa alemanya: distingir les signatures metabòliques del blat, el blat de moro i l'arròs a la cervesa" de Stefan A. Pieczonka, Sophia Paravicini, Michael Rychlik i Philippe Schmitt-Kopplin, 20 de juliol de 2021, Fronteres en Química.
DOI: 10.3389/fchem.2021.715372
