几千年来，人们一直在酿造啤酒，发酵的基本化学原理已广为人知。但是，由于先进的分析技术，科学家们继续了解更多有关影响不同种类啤酒风味和香气的许多不同化合物的信息。最新的此类分析由德国科学家团队提供，他们分析了来自 40 个国家/地区的 400 多种商业啤酒。根据最近发表在《化学前沿》杂志上的一篇论文，科学家们确定了至少 7,700 种不同的化学式和数万种独特的分子。他们用一种新方法做到了这一点，该方法可以在短短 10 分钟内分析一个样本。
“啤酒是巨大化学复杂性的一个例子，”慕尼黑工业大学和慕尼黑亥姆霍兹中心的合著者菲利普·施密特-科普林说。“而且由于分析化学的最新改进，其功率可与分辨率不断提高的视频显示技术的持续革命相媲美，我们可以以前所未有的细节揭示这种复杂性。今天很容易追踪整个食品中化学的微小变化生产过程，以保证质量或检测隐藏的掺假。”
正如我之前所写的，所有啤酒都含有啤酒花，这是一种关键的调味剂，也赋予了有用的抗菌特性。酿造啤酒时，酿酒师在热水中捣碎和浸泡谷物，将所有淀粉转化为糖。传统上，这是将啤酒花添加到液体提取物(麦芽汁)中并煮沸的阶段。这会将啤酒花中的一些树脂(α 酸)转化为异 α 酸，从而产生啤酒的苦味。然后添加酵母以触发发酵，将糖转化为酒精。一些精酿啤酒商更喜欢干啤酒花——啤酒花是在发酵阶段或发酵阶段之后，在麦芽汁冷却后添加的。他们这样做是为了增强啤酒花的味道而不会产生过多的苦味，因为没有α酸的异构化。
近年来的许多研究调查了啤酒的不同化学方面。例如，2019 年的一项研究发现，晚投啤酒的酒花味主要是由于一种叫做 (3R)-芳樟醇的化合物，它赋予柑橘和花香。其他常见的芳香化合物包括月桂烯(闻起来像天竺葵)和玫瑰香的香叶醇。到目前为止，啤酒花中最有效的气味是复杂的名称 4-mercapto-4-methylpentan-2-one(简称 4MMP)。这就是为什么某些精酿啤酒具有独特的黑醋栗香气。
为了帮助酿酒商更好地了解酸啤酒如何形成其独特的复杂风味，加利福尼亚州雷德兰兹大学的化学家一直在跟踪导致这些风味特征的各种化合物，监测它们的浓度在老化过程中如何随时间变化。使用核磁共振光谱，他们研究了醋酸、乳酸和琥珀酸的含量，所有这些都是在酵母发酵时产生的，并有助于酸啤酒的独特风味。化学家还使用液相色谱法和飞行时间质谱法来识别和跟踪痕量化合物的变化，这些化合物也有助于整体风味特征，例如酚类物质或香草醛。
今年早些时候，我们报道了德国科学家的工作，他们设计了一种自动化、高效的方法来测量和跟踪称为硫醇(或硫醇)的痕量香气化合物。这些化合物包括上述 4MMP 以及 3-巯基-1-己醇 (3MH) 和 3-巯基己基乙酸酯 (3MHA)，它们分别赋予葡萄柚和百香果/番石榴香气。
慕尼黑工业大学 Schmitt-Kopplin 及其同事的这项最新研究侧重于不同淀粉来源对各种啤酒代谢特征的影响。德国酿酒商受制于可追溯到 1516 年的纯度法(尽管在后来的几个世纪中进行了修订)。这意味着除了麦芽、啤酒花、水和酵母之外，他们不能在啤酒中使用任何东西。
但是今天许多其他啤酒是通过几种不同的酿造工艺和原材料生产的。有小麦啤酒以及由玉米和大米等其他麦芽谷物生产的啤酒。大米是酿造印度大米啤酒 (zutho) 和无麸质啤酒的关键，例如，酿酒商向后者添加焦糖大米麦芽以获得更浓郁的香气和琥珀色。
对于他们的分析，Schmitt-Kopplin等人。对从世界各地(美国、拉丁美洲、欧洲、非洲和东亚)酿造的 400 份啤酒样品(从当地杂货店购买)进行了两种互补的质谱技术。他们使用第一种方法来确定啤酒的化学多样性并预测这些啤酒中代谢物离子的化学式。他们使用第二种技术来确定 100 瓶啤酒的子样本中的确切分子结构。他们还能够重建酿造过程中发生的复杂反应的完整代谢网络。
结果：该团队确定了 7,700 多个化学式，每个化学式都有多达 25 种不同的分子结构。因此，任何给定的啤酒都会有数以万计的独特分子，为其独特的风味、香气和其他理想品质做出贡献。这是对流行啤酒风格令人印象深刻的化学多样性的最深入的了解，从拉格啤酒和精酿啤酒到修道院啤酒和 geuzes(无论是单独用大麦酿造，还是大麦与小麦、大米和玉米的组合)。此外，该团队能够区分用小麦、玉米和大米酿造的啤酒与单独用大麦酿造的啤酒。
“我们表明，这种多样性源于原材料、加工和发酵的多样性，”共同作者、慕尼黑技术大学研究生Stefan Pieczonka 说。“然后通过氨基酸和糖之间所谓的‘美拉德反应’放大分子复杂性，这也使面包、肉牛排和烤棉花糖具有‘烤’味。这种复杂的反应网络是我们研究的一个令人兴奋的焦点，鉴于其对食品质量、风味以及开发对健康感兴趣的新型生物活性分子的重要性。”
