啤酒的化學(xué)分析(啤酒理化分析）

據(jù)外媒報(bào)道，人類(lèi)釀造啤酒已經(jīng)有上千年的歷史，發(fā)酵的基本化學(xué)原理已經(jīng)被充分了解。然而，由于先進(jìn)的分析技術(shù)，科學(xué)家們繼續(xù)了解許多不同的化合物，這些化合物有助于形成不同種類(lèi)啤酒的味道和氣味。最新的此類(lèi)分析是由一組德國(guó)科學(xué)家提供的，他們分析了來(lái)自40個(gè)的400多種商業(yè)啤酒。根據(jù)最近發(fā)表在雜志《化學(xué)前沿》上的一篇論文，科學(xué)家們確定了至少7700種不同的化學(xué)式和數(shù)萬(wàn)種獨(dú)特的分子。

他們用一種新方法做到了這一點(diǎn)，這種方法可以在10分鐘內(nèi)分析一個(gè)樣本。

慕尼黑工業(yè)大學(xué)慕尼黑亥姆霍茲中心的合著者菲利普施密特-科普林說(shuō)：“啤酒是化學(xué)非常復(fù)雜的一個(gè)例子。由于最近分析化學(xué)的改進(jìn)，與分辨率不斷提高的視頻顯示技術(shù)的持續(xù)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，我們很容易追溯整個(gè)食品生產(chǎn)過(guò)程中化學(xué)成分的細(xì)微變化，以確保質(zhì)量或檢測(cè)隱藏的雜質(zhì)?！?/p>

所有的啤酒都含有啤酒花，啤酒花是一種重要的調(diào)味劑，也具有有益的抗菌特性。為了制造啤酒，釀酒師將谷物搗碎并浸泡在熱水中，將所有淀粉轉(zhuǎn)化為糖。傳統(tǒng)上，這是將啤酒花加入液體提取物(麥芽汁)并煮沸的階段。這會(huì)使啤酒花中的一些樹(shù)脂(-酸)變成異-酸，產(chǎn)生啤酒的苦味。然后加入酵母引發(fā)發(fā)酵，將糖轉(zhuǎn)化為酒精。一些手工釀造者喜歡在發(fā)酵過(guò)程中或發(fā)酵后麥芽汁冷卻后加入干啤酒花。他們這樣做是為了增加啤酒花的味道，而不會(huì)產(chǎn)生太多的苦味，因?yàn)闆](méi)有酸的異構(gòu)化。

近年來(lái)，一些研究調(diào)查了啤酒的不同化學(xué)方面。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葉醇。到目前為止，啤酒花中氣味最強(qiáng)的是絡(luò)合物4-巰基-4-甲基戊-2-酮(簡(jiǎn)稱(chēng)4 MMP它使一些手工啤酒具有獨(dú)特的黑醋栗風(fēng)味。

為了幫助釀酒商更好地了解酸啤酒是如何形成其獨(dú)特而復(fù)雜的味道的，加利福尼亞州雷德蘭茲大學(xué)的化學(xué)家們一直在跟蹤各種有助于這些味道的化合物，并監(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，他們研究了乙酸、乳酸和琥珀酸的水平，所有這些物質(zhì)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。化學(xué)家還使用液相色譜和飛行時(shí)間質(zhì)譜來(lái)識(shí)別和跟蹤痕量化合物的變化，這些化合物也可能有助于整體風(fēng)味特征，如酚類(lèi)或香草醛。

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)為硫醇的微量芳香化合物。這些化合物包括前述的4MMP、3-巰基-1-己醇(3MH)和3-巰基-1-己醇乙酸酯(3MHA)，它們分別給出葡萄柚和番石榴的香味。

慕尼黑工業(yè)大學(xué)的Schmitt-Kopplin及其同事的最新研究重點(diǎn)是不同淀粉來(lái)源對(duì)各種啤酒代謝特性的影響。德國(guó)啤酒廠受《Purity Law》約束，可追溯到1516年(雖然后來(lái)幾個(gè)世紀(jì)有所修改)。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。

但是今天許多其他啤酒是由幾種不同的釀造工藝和原料生產(chǎn)的。有小麥啤酒，也有用其他發(fā)芽谷物如玉米和大米生產(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，其中釀酒師添加焦糖大米麥芽，以獲得更豐富的香氣和琥珀色。

為了進(jìn)行分析，Schmitt-Kopplin等人對(duì)來(lái)自世界各地(美洲、拉丁美洲、歐洲、非洲和東亞)的400份啤酒樣品進(jìn)行了兩種互補(bǔ)的質(zhì)譜分析技術(shù)，這些樣品購(gòu)自當(dāng)?shù)氐碾s貨店。他們用種方法確定了啤酒的化學(xué)多樣性，并預(yù)測(cè)了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)在100種啤酒的子樣本中找出了確切的分子結(jié)構(gòu)。他們還能夠重建釀造過(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7700多個(gè)化學(xué)式，每個(gè)化學(xué)式有多達(dá)25種不同的分子結(jié)構(gòu)。因此，任何給定的啤酒都會(huì)有成千上萬(wàn)的獨(dú)特分子，這些分子有助于其獨(dú)特的味道、香味和其他理想的品質(zhì)。這是迄今為止對(duì)流行啤酒風(fēng)格令人印象深刻的化學(xué)多樣性的最深入的研究，從貯藏啤酒和精釀啤酒到修道院啤酒等。(無(wú)論是單獨(dú)用大麥釀造，還是與小麥、大米、玉米混合釀造)。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和只用大麥釀造的啤酒。

“我們表明，這種多樣性源于原材料、加工和發(fā)酵的多樣性，”合著者、慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究生斯特凡皮耶宗卡(Stefan Pieczonka)說(shuō)?！叭缓蠓肿拥膹?fù)雜性被氨基酸和糖之間所謂的‘美拉德反應(yīng)’放大，這也使面包、牛排和烤棉花糖嘗起來(lái)像是‘烤’的。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)味和開(kāi)發(fā)對(duì)健康感興趣的新生物活性分子具有重要意義?！?/p>