據外媒報導，人們釀造啤酒已經有幾千年的歷史了，發酵的基本化學原理已被充分瞭解。 但是，由於先進的分析技術，科學家們繼續瞭解更多關於許多不同的化合物，這些化合物有助於不同種類的啤酒的味道和氣味的形成。 最新的此類分析是由一個德國科學家團隊提供的，他們分析了來自40個國家的400多種商業啤酒。 根據最近發表在《化學前沿》雜誌上的一篇論文，科學家們確定了至少7700個不同的化學配方和數萬個獨特的分子。

而且他們用一種新的方法做到了這一點，這種方法可以在短短10分鐘內分析出一個樣品。

慕尼黑工業大學和慕尼克亥姆霍茲中心的合著者Philippe Schmitt-Kopplin說：”啤酒是巨大化學複雜性的一個例子。 由於最近分析化學的改進，與正在進行的解析度不斷提高的視頻顯示技術的革命相比，我們可以以前所未有的細節揭示這種複雜性。 今天，我們很容易追蹤整個食品生產過程中化學成分的微小變化，以保障品質或檢測隱藏的摻雜物。 ”

所有的啤酒都含有啤酒花，這是一種關鍵的調味劑，也賦予了有用的抗菌特性。 為了製造啤酒，釀酒師在熱水中搗碎和浸泡穀物，將所有的澱粉轉化為糖。 傳統上，這是啤酒花被添加到液體提取物（麥芽汁）中並煮沸的階段。 這將使啤酒花中的一些樹脂（α酸）變成異α酸，產生啤酒的一絲苦味。 然後加入酵母來觸發發酵，將糖分變成酒精。 一些精釀啤酒商喜歡在發酵階段或之後，在麥芽汁冷卻后加入干啤酒花。 他們這樣做是為了增強啤酒花的味道，而不會產生過多的苦味，因為沒有α酸的異構化。

近年來的一些研究對啤酒的不同化學方面進行了調查。 例如，2019年的一項研究發現，晚期啤酒的啤酒花味道主要是由於一種叫做（3R）-芳樟醇的化合物，它賦予了柑橘和花香。 其他常見的芳香化合物包括肉豆蔻和玫瑰香味的天竺葵醇。 到目前為止，啤酒花中最有力的氣味劑是複雜的4-巯基-4-甲基戊-2-酮（簡稱4MMP）;它使某些手工啤酒具有獨特的黑醋栗香味。

為了幫助釀酒師更好地瞭解酸啤酒是如何形成其獨特的複雜味道的，加州雷德蘭茲大學的化學家們一直在跟蹤有助於這些味道的各種化合物，監測它們的濃度在陳釀過程中如何隨時間變化。 利用核磁共振光譜，他們研究了醋酸、乳酸和琥珀酸的水準，所有這些都是在酵母發酵過程中產生的，有助於形成酸啤酒的獨特風味。 化學家們還使用了液相色譜法和飛行時間質譜法來識別和跟蹤微量化合物的變化，這些微量化合物也可能有助於整體風味特徵，如酚類或香蘭素。

今年早些時候，德國科學家設計了一種自動、有效的方法來測量和跟蹤被稱為硫醇的微量香味化合物。 這些化合物包括前面提到的4MMP以及3-巯基-1-己醇（3MH）和3-巯基-1-己醇醋酸酯（3MHA），它們分別賦予葡萄柚和番石榴的香氣。

慕尼黑工業大學的Schmitt-Kopplin及其同事的這項最新研究側重於不同澱粉來源對各種啤酒的代謝特徵的影響。 德國啤酒商受《Purity Law》的約束，該法可以追溯到1516年（儘管在後來的幾個世紀中進行了修訂）。 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。

但今天的許多其他啤酒是通過幾種不同的釀造工藝和原料生產的。 有小麥啤酒，也有用玉米和大米等其他麥芽穀物生產的啤酒。 例如，大米是釀造印度大米啤酒（zutho）和無麩質啤酒的關鍵，釀酒師在後者中加入焦糖大米麥芽以獲得更豐富的香氣和琥珀色。

為了進行分析，Schmitt-Kopplin等人將400個來自世界各地（美國、拉丁美洲、歐洲、非洲和東亞）的啤酒樣品–從當地雜貨店購買–進行了兩種互補的質譜分析技術。 他們使用第一種方法來確定啤酒的化學多樣性，並預測這些啤酒中代謝物離子的化學式。 他們使用第二種技術來弄清100種啤酒的子樣本中的確切分子結構。 他們還能夠重建一個在釀造過程中發生的複雜反應的完整代謝網路。

結果：研究小組確定了超過7700個化學公式，每個公式有多達25個不同的分子結構。 因此，任何給定的啤酒將有數以萬計的獨特分子，有助於其獨特的味道、香氣和其他理想的品質。 這是迄今為止對流行啤酒風格的令人印象深刻的化學多樣性的最深入研究，從拉格啤酒和精釀啤酒到修道院啤酒等（無論是單獨由大麥釀造，還是由大麥與小麥、大米和玉米的組合）。 此外，研究小組還能夠區分用小麥、玉米和大米釀造的啤酒與只用大麥釀造的啤酒。

“我們表明，這種多樣性起源於原料、加工和發酵的多樣性，”共同作者、慕尼黑工業大學的研究生Stefan Pieczonka說。 “分子的複雜性隨後被氨基酸和糖類之間的所謂’Maillard反應’所放大，這種反應也使麵包、肉排和烤棉花糖具有’烤’的味道。 這種複雜的反應網路是我們研究的一個令人興奮的焦點，因為它對食品質量、風味以及對健康感興趣的新型生物活性分子的發展具有重要意義。 ”