Die Deutschen haben ihre Liebe zum Bier mit einer neuen detaillierten Studie über die einzigartigen Moleküle in Ales und Lagern aus der ganzen Welt auf die nächste Stufe gehoben.
Wissenschaftler in München haben fortschrittliche Massenspektrometrie-Techniken an 467 beliebten Bieren aus Europa, den USA und mehr angewendet.
Rund 80 Prozent der „Zehntausende“ von Molekülen, die sie entdeckten, seien noch nicht in chemischen Datenbanken beschrieben, sagten sie.
Ihre Analyse dauert nur 10 Minuten, um Tausende von Metaboliten pro Bier nachzuweisen, was sie zu einer leistungsstarken neuen Methode zur Qualitätskontrolle macht.
“Bier ist ein Beispiel für enorme chemische Komplexität”, sagte Studienautor Professor Philippe Schmitt-Kopplin von der Technischen Universität München.
“Dank der jüngsten Verbesserungen in der analytischen Chemie, vergleichbar mit der anhaltenden Revolution in der Technologie der Videodisplays mit immer höherer Auflösung, können wir diese Komplexität in noch nie dagewesenem Detail aufzeigen.”
Ihr hochmodernes Massenspektrometrie-Verfahren könnte zur Qualitätskontrolle in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden – etwa zur Identifizierung zweifelhafter Inhaltsstoffe im Bier, die gegen das Vorläufige Biergesetz von 1993 verstoßen.
Das Vorläufige Biergesetz war eine Überarbeitung des geheiligten, 500 Jahre alten deutschen Reinheitsgebots, bekannt als Reinheitsgebot.
Das ursprünglich vom Südbayern am 23. April 1516 erlassene Dekret besagte, dass bei der Bierherstellung „keine anderen Zutaten als Gerste, Hopfen und Wasser verwendet werden dürfen“ – obwohl die Deutschen später die Bedeutung der vierten Hauptzutat von Bier, der Hefe, erkannten .
Heutzutage seien Getränke, die als Bier verkauft werden, für eine Vielzahl von Brauarten und Rohstoffen offen, betonen die Forscher, was zu Verfälschungen führen könne.
„Heute ist es einfach, winzige chemische Schwankungen im gesamten Lebensmittelherstellungsprozess aufzuspüren, die Qualität zu sichern oder versteckte Verfälschungen aufzudecken“, sagt Schmitt-Kopplin.
Für die in Frontiers in Chemistry veröffentlichte Analyse verwendeten die Forscher 467 Biersorten, die in den USA, Lateinamerika, Europa, Afrika und Ostasien gebraut wurden, darunter Lagerbiere, Craft- und Abteibiere, obergärige Biere und belgische Gueuzes .
Sie verwendeten zwei leistungsstarke Methoden – direkte Infusions-Fourier-Transformations-Ionen-Zyklotron-Resonanz-Massenspektrometrie (DI-FTICR MS) und Ultra-Performance-Flüssigkeitschromatographie-Quadrupol-Flugzeit-Massenspektrometrie (UPLC-ToF-MS).
DI-FTICR-MS kann chemische Formeln für die Metaboliten-Ionen in Bieren vorhersagen, während UPLC-ToF-MS Chromatographie verwendet, um ihre genaue molekulare Struktur vorherzusagen.
Sie fanden etwa 7.700 Ionen mit einzigartigen Massen und Formeln, darunter Lipide, Peptide, Nukleotide, Phenole, organische Säuren, Phosphate und Kohlenhydrate – von denen etwa 80 Prozent noch nicht in chemischen Datenbanken beschrieben sind.
Da jede Formel in einigen Fällen bis zu 25 verschiedene molekulare Strukturen abdecken kann, führt dies zu Zehntausenden einzigartiger Metaboliten.
“Hier offenbaren wir eine enorme chemische Vielfalt über Biere hinweg mit Zehntausenden einzigartiger Moleküle”, sagte Erstautor Stefan Pieczonka, Doktorand an der Technischen Universität München.
„Wir zeigen, dass diese Vielfalt in der Vielfalt der Rohstoffe, der Verarbeitung und der Fermentation entsteht.“
Die molekulare Komplexität der Biere wird durch die sogenannte „Maillard-Reaktion“ zwischen Aminosäuren und Zucker verstärkt.
Die Maillard-Reaktion verleiht Brot, Steaks und gerösteten Marshmallows ihren gerösteten oder süßen malzigen Geschmack.
„Dieses komplexe Reaktionsnetzwerk ist angesichts seiner Bedeutung für die Lebensmittelqualität, den Geschmack und auch die Entwicklung neuartiger bioaktiver Moleküle von Interesse für die Gesundheit ein spannender Schwerpunkt unserer Forschung“, sagte Pieczonka.