Bilim İnsanları Bira İçerisinde %80’inin Kimyasal Veri Tabanlarında Henüz Tanımlanmayan On Binlerce Farklı Molekül Tespit Etti
Bilim insanları tarafından yapılan bu çalışmada, biranın muazzam metabolik karmaşıklığını ortaya çıkarmak için modern yüksek çözünürlüklü analizler kullanıldı.
Bira mayalama geleneği, çoğu tahılın havadaki mayalara maruz kaldığında kendiliğinden fermente olabileceği göz önüne alındığında, en az MÖ 7000’e ve hatta belki de tarımın başlangıcına kadar uzanır. 108’den 111’e kadar olan yasaları bira satışlarını düzenleyen Babil kralı Hammurabi’nin yasaları (kural 1792 – 1750 BCE), insanların binlerce yıldır yasalar yoluyla biranın kalitesini koruma konusunda çok kararlı olduklarını gösteriyor. Örneğin, 1516 tarihli Bavyera ‘Reinheitsgebot’ (‘Saflık Yasası’), dünyanın en eski ve değişiklerle hala işlevsel gıda düzenlemesi olarak kabul edilir. Bu yasa da bira yapımında yalnızca arpa, su ve şerbetçiotuna izin verir. İhlal yapılırsa fıçılara el konulur.
Şimdi, Frontiers in Chemistry’de yakın zamanda yapılan bir çalışmada, bira bilimi yeni bir düzeye taşınıyor. Almanya’dan bilim insanları, dünyanın dört bir yanından gelen ticari biraların metabolik karmaşıklığını – on binlerce farklı molekülü – ortaya çıkarmak için son teknolojik analiz yöntemleri kullanıyor.
Muazzam Kimyasal Karmaşıklık
Münih Teknik Üniversitesi’ndeki Kapsamlı Gıda Bilimleri Platformu ve Münih’teki Helmholtz Merkezi’ndeki Analitik BiyoGeoKimya araştırma biriminin başkanı olan ilgili yazar Prof Philippe Schmitt-Kopplin, “Bira, muazzam kimyasal karmaşıklığın bir örneğidir. Analitik kimyadaki son gelişmeler sayesinde, sürekli artan çözünürlüğe sahip video görüntüleme teknolojisindeki süregelen devrimle karşılaştırılabilir güçte ve bu karmaşıklığı benzeri görülmemiş ayrıntılarla ortaya koyabiliyoruz. Bugün, kaliteyi korumak veya gizli sahtelikleri tespit etmek için gıda üretim süreci boyunca kimyadaki küçük varyasyonları izlemek çok kolay.” dedi.
Schmitt-Kopplin ve meslektaşları, ABD, Latin Amerika, Avrupa, Afrika ve Doğu Asya’da üretilen 467 çeşit mayalanmış biradaki tüm metabolitleri ortaya çıkarmak için doğrudan infüzyon Fourier transform iyon siklotron rezonans kütle spektrometrisi (DI-FTICR MS) ve ultra performanslı sıvı kromatografisi kuadrupol uçuş zamanlı kütle spektrometrisi (UPLC-ToF-MS) olarak iki güçlü yöntem kullandı. Bunlar arasında lager, zanaat ve manastır biraları, en iyi fermente edilmiş biralar ve fermantasyon için tek nişasta kaynağı olarak arpadan mayalanan gueuze veya arpa artı buğday, pirinç ve mısır (darı) vardı.
Kullanılan bu yöntemlerin birbirlerini tamamlayıcı güçleri vardı. DI-FTICR-MS, tüm biralardaki kimyasal çeşitliliği ve içlerindeki metabolit iyonları için öngörülen kimyasal formülleri doğrudan ortaya çıkardı. Araştırmanın yazarları daha sonra sonuçları olası izomerler üzerinde çözünürlükle analiz etmek için 100 biradan oluşan bir alt kümede UPLC-ToF-MS’yi kullandılar. Kesin olarak moleküler yapıyı tahmin etmek için UPLC-ToF-MS, ilk önce özdeş kütlelere sahip iyonları ayırmak ve kütle iyonlarının yavru iyonlara parçalanması için kromatografi kullanıldı.
Araştırmanın yazarları, bu metabolitleri, her biri tek bir reaksiyonla bir veya daha fazla diğerine bağlı olan ‘kimyasal boşluk’ içine yerleştirdi. Bu yerleştirme örneği, moleküler omurgaya bir metoksi-, hidroksil-, sülfat- veya şeker grubunun eklenmesi veya doymamış bir bağın doymuş bir bağa dönüştürülmesi gibiydi. Bu, amino asit triptofandan sentezlenen orijinal tahıllardan moleküllerde bir başlangıç noktası ile yaklaşık yüz adımdan oluşan nihai ürüne giden bir metabolit ağının yeniden yapılandırılmasını sağladı. Bunlardan türetilen, her tahıla özgü ikincil metabolitler idi.
Kalite Kontrol İçin Güçlü Yöntem
Schmitt-Kopplin, “Numune başına sadece 10 dakika süren kütle spektrometrisi yöntemimiz, gıda endüstrisinde kalite kontrolü için çok güçlü olmalı ve gıda maddesi denetiminde ihtiyaç duyulan yeni moleküler belirteçlerin ve hedeflenmemiş metabolit profillerinin temelini oluşturmalı” dedi.
Araştırmanın yazarları, lipidler, peptitler, nükleotitler, fenolikler, organik asitler, fosfatlar ve karbonhidratlar dahil olmak üzere benzersiz kütlelere ve formüllere sahip yaklaşık 7700 iyon buldular ve bunların yaklaşık %80’i henüz kimyasal veri tabanlarında tanımlanmadı. Her formül bazı durumlarda 25’e kadar farklı moleküler yapıyı kapsadığından, bu on binlerce benzersiz metabolit anlamına geliyor.
Münih Teknik Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olan araştırmanın ilk yazarı Stefan Pieczonka, “Burada, on binlerce benzersiz molekülle biralar arasında muazzam bir kimyasal çeşitliliği ortaya koyuyoruz. Bu çeşitliliğin hammadde, işleme ve fermantasyon çeşitliliğinden kaynaklandığını gösteriyoruz. Moleküler karmaşıklık daha sonra amino asitler ve şekerler arasındaki “Maillard reaksiyonu” tarafından güçlendirilir ve aynı zamanda ekmek, et bifteği ve kızarmış marshmallow’a “kızarmış” lezzetlerini verir. Bu karmaşık reaksiyon ağı, gıda kalitesi, lezzet ve aynı zamanda sağlık için ilgi çekici yeni biyoaktif moleküllerin geliştirilmesi için önemi göz önüne alındığında, araştırmamızın heyecan verici bir odak noktasıdır.” dedi.
Kaynak: scitechdaily.com
