Des chimistes allemands ont identifié plus de 7 700 formules chimiques différentes dans les bières

Les gens brassent de la bière depuis des millénaires et la chimie de base de la fermentation est bien comprise. Mais grâce à des techniques analytiques avancées, les scientifiques continuent d’en apprendre davantage sur les nombreux composés chimiques différents qui contribuent à la saveur et à l’arôme de différents types de bière. La dernière analyse de ce type est une gracieuseté d’une équipe de scientifiques allemands qui ont analysé plus de 400 bières commerciales de 40 pays. Les scientifiques ont identifié au moins 7 700 formules chimiques différentes et des dizaines de milliers de molécules uniques, selon un article récent publié dans la revue Frontiers in Chemistry. Et ils l’ont fait avec une nouvelle approche qui peut analyser un échantillon en seulement 10 minutes.

« La bière est un exemple d’une énorme complexité chimique », a déclaré le co-auteur Philippe Schmitt-Kopplin de l’Université technique de Munich et du Centre Helmholtz de Munich. « Et grâce aux récentes améliorations de la chimie analytique, comparables en puissance à la révolution en cours dans la technologie des écrans vidéo avec une résolution toujours croissante, nous pouvons révéler cette complexité avec des détails sans précédent. Aujourd’hui, il est facile de tracer de minuscules variations de chimie dans l’aliment processus de production, pour garantir la qualité ou pour détecter des falsifications cachées. »

Comme je l’ai écrit précédemment, toutes les bières contiennent du houblon, un agent aromatisant clé qui confère également des propriétés antimicrobiennes utiles. Pour fabriquer de la bière, les brasseurs écrasent et trempent les grains dans de l’eau chaude, ce qui convertit tout cet amidon en sucres. C’est traditionnellement l’étape où le houblon est ajouté à l’extrait liquide (moût) et bouilli. Cela transforme certaines des résines (acides alpha) du houblon en acides iso-alpha, produisant le soupçon d’amertume de la bière. La levure est ensuite ajoutée pour déclencher la fermentation, transformant les sucres en alcool. Certains brasseurs artisanaux préfèrent le houblonnage à sec – le houblon est ajouté pendant ou après la phase de fermentation, une fois le moût refroidi. Ils le font comme un moyen d’améliorer les saveurs de houblon sans obtenir une amertume excessive, car il n’y a pas d’isomérisation des acides alpha.

Un certain nombre d’études au cours des dernières années ont examiné différents aspects chimiques des bières. Par exemple, une étude de 2019 a révélé que la saveur houblonnée des bières à houblonnage tardif est en grande partie due à un composé appelé (3R)-linalol, qui confère des notes d’agrumes et de fleurs. D’autres composés aromatiques courants comprennent le myrcène (qui sent le géranium) et le géraniol parfumé à la rose. L’odorant de loin le plus puissant dans le houblon porte le surnom compliqué de 4-mercapto-4-méthylpentan-2-one (4MMP en abrégé); c’est ce qui donne à certaines bières artisanales cet arôme caractéristique de cassis.

Pour aider les brasseurs à mieux comprendre comment les bières aigres développent leurs saveurs complexes distinctives, les chimistes de l’Université de Redlands en Californie ont suivi divers composés chimiques qui contribuent à ces profils de saveur, en surveillant l’évolution de leurs concentrations au fil du temps au cours du processus de vieillissement. À l’aide de la spectroscopie RMN, ils ont étudié les niveaux d’acide acétique, d’acide lactique et d’acide succinique, qui sont tous produits lors de la fermentation de la levure et contribuent au profil de saveur distinctif d’une bière aigre. Les chimistes ont également utilisé la chromatographie liquide et la spectrométrie de masse à temps de vol pour identifier et suivre les changements dans les composés traces qui peuvent également contribuer au profil global de la saveur, tels que les composés phénoliques ou la vanilline.

Et plus tôt cette année, nous avons rendu compte des travaux de scientifiques allemands qui ont mis au point une méthode automatisée et efficace pour mesurer et suivre les traces de composés aromatiques appelés thiols (ou mercaptans). Ces composés comprennent le 4MMP susmentionné ainsi que le 3-mercapto-1-hexanol (3MH) et l’acétate de 3-mercaptohexyl (3MHA), qui confèrent respectivement des arômes de pamplemousse et de fruit de la passion/goyave.

Cette dernière étude de Schmitt-Kopplin et de ses collègues de l’Université technique de Munich se concentre sur l’influence de différentes sources d’amidon sur les signatures métaboliques d’une large gamme de bières. Les brasseurs allemands sont soumis à la loi sur la pureté, qui remonte à 1516 (bien qu’elle ait été modifiée au cours des siècles suivants). Cela signifie qu’ils ne peuvent rien utiliser dans leurs bières, à l’exception du malt, du houblon, de l’eau et de la levure.

Mais de nombreuses autres bières sont aujourd’hui produites via plusieurs procédés de brassage et matières premières différents. Il existe des bières de blé ainsi que des bières produites à partir d’autres grains maltés comme le maïs et le riz. Le riz est la clé du brassage des bières de riz indiennes (rien) et des bières sans gluten, par exemple, les brasseurs ajoutant du malt de riz caramélisé à ces dernières pour obtenir un arôme plus riche et une couleur ambrée.

Réseau de similarité spectrale de masse pour les composés chimiques dans les bières.

Pour leur analyse, Schmitt-Kopplin et al. soumis 400 échantillons de bière – achetée dans des épiceries locales – brassée du monde entier (États-Unis, Amérique latine, Europe, Afrique et Asie de l’Est) à deux techniques de spectrométrie de masse complémentaires. Ils ont utilisé la première méthode pour déterminer la diversité chimique des bières et pour prédire les formules chimiques des ions métabolites dans ces bières. Ils ont utilisé la deuxième technique pour déterminer la structure moléculaire exacte d’un sous-échantillon de 100 bières. Ils ont également pu reconstituer un réseau métabolique complet des réactions complexes qui se déroulent au cours du processus de brassage.

Les résultats : l’équipe a identifié plus de 7 700 formules chimiques, chacune avec jusqu’à 25 structures moléculaires différentes. Ainsi, une bière donnée contiendra des dizaines de milliers de molécules uniques contribuant à sa saveur, à son arôme et à d’autres qualités distinctives. C’est l’examen le plus approfondi à ce jour de l’impressionnante diversité chimique des styles de bière populaires, allant des lagers et des bières artisanales aux bières d’abbaye et aux gueuzes (qu’elles soient brassées à partir d’orge seule ou d’une combinaison d’orge avec du blé, du riz et du maïs). De plus, l’équipe a pu différencier les bières brassées avec du blé, du maïs et du riz par rapport à celles brassées uniquement avec de l’orge.

« Nous montrons que cette diversité provient de la variété des matières premières, du traitement et de la fermentation », a déclaré le co-auteur Stefan Pieczonka, étudiant diplômé de l’Université technique de Munich. « La complexité moléculaire est ensuite amplifiée par la soi-disant « réaction de Maillard » entre les acides aminés et les sucres qui donne également au pain, aux steaks de viande et à la guimauve grillée leur saveur « grillée ». Ce réseau réactionnel complexe est un axe passionnant de notre recherche, compte tenu de son importance pour la qualité des aliments, la saveur, ainsi que le développement de nouvelles molécules bioactives d’intérêt pour la santé. »

DOI: Frontiers in Chemistry, 2021. 10.3389/fchem.2021.715372 (À propos des DOI).

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