El estudio utilizó análisis modernos de alta resolución para revelar la enorme complejidad metabólica de la cerveza.
La tradición de la elaboración de cerveza se remonta al menos al 7000 a. C. y tal vez incluso a la invención de la agricultura, considerando que la mayoría de los cereales pueden fermentar espontáneamente si se exponen a levaduras en el aire. El código del rey babilónico Hammurabi (regla de 1792 a 1750 a. C.), cuyas leyes 108 a 111 regulan las ventas de cerveza, muestra que la gente ha estado ansiosa por salvaguardar la calidad de la cerveza a través de la legislación durante milenios. Por ejemplo, la 'Reinheitsgebot' ('Ley de Pureza') bávara de 1516, a menudo considerada la regulación alimentaria aún funcional (con modificaciones) más antigua del mundo, permite únicamente la cebada, el agua y el lúpulo como ingredientes para la elaboración de cerveza (con la confiscación de los barriles). como castigo por la transgresión).
Ahora, en un estudio reciente en Frontiers in Chemistry , la ciencia de la cerveza es llevada a un nuevo nivel. Científicos de Alemania utilizan métodos analíticos de última generación para revelar la complejidad metabólica (decenas de miles de moléculas diferentes) de las cervezas comerciales de todo el mundo.
Enorme complejidad química
“La cerveza es un ejemplo de enorme complejidad química. Y gracias a las mejoras recientes en la química analítica, comparables en poder a la revolución en curso en la tecnología de pantallas de video con una resolución cada vez mayor, podemos revelar esta complejidad con un detalle sin precedentes. Hoy en día es fácil rastrear pequeñas variaciones en la química a lo largo del proceso de producción de alimentos, para salvaguardar la calidad o detectar adulteraciones ocultas”, dijo el autor correspondiente, el Prof. Philippe Schmitt-Kopplin, director de la Plataforma Integral de Foodomics en la Universidad Técnica de Munich y de la Analytical Unidad de investigación BioGeoChemistry en el Centro Helmholtz en Munich.
Para revelar el gama completa de metabolitos en 467 tipos de cerveza elaborada en los EE. UU., América Latina, Europa, África y el este de Asia. Estos incluían lagers, cervezas artesanales y de abadía, cervezas de alta fermentación y gueuzes elaboradas a partir de cebada como única fuente de almidón para la fermentación, o cebada más trigo, arroz y maíz.
Los métodos tienen puntos fuertes complementarios. DI-FTICR-MS reveló directamente la diversidad química en todas las cervezas y predijo fórmulas químicas para los iones de metabolitos en ellas. Luego, los autores utilizaron UPLC-ToF-MS en un subconjunto de 100 cervezas para analizar los resultados con resolución sobre los posibles isómeros. UPLC-ToF-MS utiliza la cromatografía para separar primero los iones con masas idénticas y la fragmentación de los iones de masa en iones secundarios, lo que permite predecir la estructura molecular exacta.
Los autores colocaron estos metabolitos en relación dentro del "espacio químico", cada uno vinculado a uno o más a través de una sola reacción, por ejemplo, la adición de un grupo metoxi, hidroxilo, sulfato o azúcar a la estructura molecular. o convertir un enlace no saturado en un enlace saturado. Esto produjo una reconstrucción de una red de metabolitos que condujo al producto final, que consta de casi cien pasos con un punto de partida en las moléculas de los cereales originales, sintetizados a partir del aminoácido triptófano. De ellos se derivan metabolitos secundarios, exclusivos de cada cereal.
Potente método de control de calidad
“Nuestro método de espectrometría de masas, que toma solo 10 minutos por muestra, debería ser muy poderoso para el control de calidad en la industria alimentaria y establecer la base de nuevos marcadores moleculares y perfiles de metabolitos no específicos necesarios en la inspección de alimentos”, dijo Schmitt-Kopplin.
Los autores encontraron aproximadamente 7700 iones con masas y fórmulas únicas, incluidos lípidos, péptidos, nucleótidos, fenoles, ácidos orgánicos, fosfatos y carbohidratos, de los cuales alrededor del 80 % aún no se describen en las bases de datos químicas. Debido a que cada fórmula puede, en algunos casos, cubrir hasta 25 estructuras moleculares diferentes, esto se traduce en decenas de miles de metabolitos únicos.
“Aquí revelamos una enorme diversidad química en las cervezas, con decenas de miles de moléculas únicas. Mostramos que esta diversidad se origina en la variedad de materias primas, procesamiento y fermentación. Luego, la complejidad molecular se amplifica por la llamada "reacción de Maillard" entre los aminoácidos y los azúcares, que también le da al pan, los filetes de carne y los malvaviscos tostados su sabor "tostado". Esta red de reacción compleja es un foco emocionante de nuestra investigación, dada su importancia para la calidad de los alimentos, el sabor y también el desarrollo de nuevas moléculas bioactivas de interés para la salud”, concluyó el primer autor Stefan Pieczonka, estudiante de doctorado en la Universidad Técnica de Munich. .
Referencia:"Tras la pista de la ley de pureza alemana:distinguir las firmas metabólicas del trigo, el maíz y el arroz en la cerveza" por Stefan A. Pieczonka, Sophia Paravicini, Michael Rychlik y Philippe Schmitt-Kopplin, 20 de julio de 2021, Frontiers en Química .
DOI:10.3389/fchem.2021.715372
