A tanulmány modern, nagy felbontású elemzéseket használt a sör óriási metabolikus összetettségének feltárására.
A sörfőzés hagyománya legalább ie 7000-re nyúlik vissza, és talán még a mezőgazdaság feltalálásáig is, tekintve, hogy a legtöbb gabona spontán erjedni képes, ha levegőben szálló élesztőkkel érintkezik. Hammurapi babiloni király törvénykönyve (i.e. 1792–1750), akinek a 108–111. törvényei szabályozzák a sörértékesítést, azt mutatja, hogy az emberek évezredek óta törekedtek a sör minőségének törvényi szabályozással történő megőrzésére. Például az 1516-os bajor „Reinheitsgebot” („Tisztasági törvény”), amelyet gyakran a világ legrégebbi, máig működőképes élelmiszerszabályozásának tartanak – módosításokkal – csak árpát, vizet és komlót engedélyez a sörfőzéshez (a hordók elkobzásával). büntetésként a kihágásért).
Most egy nemrégiben készült tanulmányban Határok a kémiában, a sör tudománya új szintre emelkedik. A német tudósok a legmodernebb analitikai módszereket alkalmaznak a világ minden tájáról származó kereskedelmi sörök metabolikus összetettségének – több tízezer különböző molekulájának – feltárására.
Óriási kémiai összetettség
„A sör a hatalmas kémiai összetettség példája. Az analitikai kémia legújabb fejlesztéseinek köszönhetően, amelyek teljesítménye összemérhető az egyre növekvő felbontású videomegjelenítők technológiájában zajló forradalommal, ezt a bonyolultságot példátlan részletességgel tárhatjuk fel. Ma már könnyű nyomon követni a kémia apró eltéréseit az élelmiszer-előállítási folyamat során, megőrizni a minőséget vagy észlelni a rejtett hamisításokat” – mondta Philippe Schmitt-Kopplin professzor, a tudósító, a Müncheni Műszaki Egyetem Átfogó Élelmiszertechnikai Platformjának és az Analitikai Intézet vezetője. BioGeoChemistry kutatóegység a müncheni Helmholtz Központban.
Schmitt-Kopplin és munkatársai két hatékony módszert – a közvetlen infúziós Fourier-transzformációs ionciklotron-rezonancia tömegspektrometriát (DI-FTICR MS) és az ultra-teljesítményű folyadékkromatográfiás kvadrupól repülési idő tömegspektrometriát (UPLC-ToF-MS) – használtak a a metabolitok teljes skálája az Egyesült Államokban és Latin-Amerikában főzött 467 féle sörben, Európa, Afrika és Kelet-Ázsia. Ezek közé tartoztak a lágerek, kézműves és apátsági sörök, felsőerjesztésű sörök és árpából főzött gueuze-k, mint az egyetlen erjesztési keményítőforrás, vagy árpa, valamint búza, rizs és kukorica (kukorica).
A módszerek egymást kiegészítő erősséggel bírnak. A DI-FTICR-MS közvetlenül feltárta az összes sör kémiai sokféleségét, és megjósolta a bennük lévő metabolitionok kémiai képleteit. A szerzők ezután az UPLC-ToF-MS-t használták egy 100 sörből álló alcsoporton, hogy az eredményeket a lehetséges izomerek felbontásával elemezzék. Az UPLC-ToF-MS kromatográfiával először szétválasztja az azonos tömegű ionokat, majd a tömegionokat leányionokká fragmentálja, lehetővé téve a pontos molekulaszerkezet előrejelzését.
A szerzők ezeket a metabolitokat a „kémiai téren” belül helyezték el, mindegyik egy vagy több másikhoz kapcsolódva egyetlen reakció révén, például metoxi-, hidroxil-, szulfát- vagy cukorcsoport hozzáadásával a molekulavázhoz, vagy egy telítetlen kötést telített kötéssé alakítunk. Ez a végtermékhez vezető metabolithálózat rekonstrukcióját eredményezte, amely közel száz lépésből állt, és az eredeti gabonafélékből származó molekulákból indultak ki, amelyeket aminoból szintetizáltak. sav triptofán. Ezekből származnak másodlagos metabolitok, amelyek mindegyik gabonafélére egyediek.
Hatékony módszer a minőségellenőrzésre
„Mintánként mindössze 10 percet igénybe vevő tömegspektrometriás módszerünknek nagyon hatékonynak kell lennie az élelmiszeripar minőségellenőrzésében, és megalapoznia kell az élelmiszer-ellenőrzéshez szükséges új molekuláris markereket és nem célzott metabolitprofilokat” – mondta Schmitt-Kopplin.
A szerzők hozzávetőleg 7700 egyedi tömegű és képletű iont találtak, köztük lipideket, peptideket, nukleotidokat, fenolokat, szerves savakat, foszfátokat és szénhidrátokat, amelyek körülbelül 80%-át még nem írják le a kémiai adatbázisokban. Mivel egyes formulák egyes esetekben akár 25 különböző molekulaszerkezetet is lefedhetnek, ez több tízezer egyedi metabolitot jelent.
„Itt a sörök óriási kémiai sokféleségét mutatjuk be, több tízezer egyedi molekulával. Megmutatjuk, hogy ez a sokféleség az alapanyagok sokféleségéből, a feldolgozásból és az erjesztésből ered. A molekuláris komplexitást ezután felerősíti az úgynevezett „Maillard-reakció” között aminosavak és cukrok, amelyek a kenyérnek, a hússteaknek és a pirított mályvacukornak is „pörkölt” ízt adnak. Ez a komplex reakcióhálózat a kutatásunk izgalmas fókuszpontja, tekintettel az élelmiszerek minőségére, ízére, valamint új, az egészség szempontjából fontos bioaktív molekulák kifejlesztésére vonatkozó fontosságára” – zárta az első szerző, Stefan Pieczonka, a Müncheni Műszaki Egyetem PhD-hallgatója. .
Hivatkozás: Stefan A. Pieczonka, Sophia Paravicini, Michael Rychlik és Philippe Schmitt-Kopplin „A német tisztasági törvény nyomán: A búza, a kukorica és a rizs metabolikus jeleinek megkülönböztetése a sörben”, 20. július 2021. Határok a kémiában.
DOI: 10.3389/fchem.2021.715372
