Έρευνα που δημοσιεύθηκε στο διεθνές περιοδικό Beverages δείχνει ότι ο συνδυασμός πολλαπλών αναλυτικών δεδομένων βελτιώνει την ακρίβεια ταξινόμησης της μπύρας
Η ταξινόμηση της μπίρας αποτελεί διαχρονικά σύνθετο ζήτημα για την επιστήμη τροφίμων, καθώς πρόκειται για προϊόν με ιδιαίτερα πολύπλοκη χημική σύσταση που διαμορφώνεται από τις πρώτες ύλες, τις θερμικές επεξεργασίες, τη ζύμη και τις συνθήκες ζύμωσης. Η σύγχρονη ζυθοποιία χαρακτηρίζεται από μεγάλη ποικιλία στυλ και τεχνικών, γεγονός που καθιστά ανεπαρκείς τις παραδοσιακές προσεγγίσεις ταξινόμησης που βασίζονται σε μεμονωμένους δείκτες ή μόνο σε οργανοληπτικά χαρακτηριστικά. Η ανάγκη για αξιόπιστα, αντικειμενικά και αναπαραγώγιμα εργαλεία χημικού χαρακτηρισμού είναι κρίσιμη τόσο για τον ποιοτικό έλεγχο όσο και για τη διασφάλιση της αυθεντικότητας και της ορθής επισήμανσης των προϊόντων. Στο πλαίσιο αυτό, η πολυμπλοκ χημειομετρία (multi-block chemometrics) αναδεικνύεται ως σύγχρονη μεθοδολογική λύση, καθώς επιτρέπει την ταυτόχρονη αξιοποίηση ετερογενών αναλυτικών δεδομένων και την αποκάλυψη υποκείμενων προτύπων που σχετίζονται με τη διαδικασία παραγωγής.
Η μελέτη εκπονήθηκε από ερευνητικές ομάδες ελληνικών πανεπιστημίων και συγκεκριμένα από το Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής, το Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών και το Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο Αθηνών, ενώ τα αποτελέσματά της δημοσιεύθηκαν στο διεθνές επιστημονικό περιοδικό Beverages του εκδοτικού οίκου MDPI . Η διεπιστημονική συνεργασία εργαστηρίων χημείας τροφίμων, βιοϊατρικής μηχανικής και διατροφής επέτρεψε την εφαρμογή προηγμένων αναλυτικών τεχνικών και υπολογιστικών εργαλείων σε ένα αντιπροσωπευτικό σύνολο δειγμάτων μπίρας της ελληνικής αγοράς.
Στο πλαίσιο της έρευνας αναλύθηκαν συνολικά 58 μπίρες από τοπικές αγορές στην Αθήνα οι οποίες ταξινομήθηκαν με βάση τον τύπο ζύμωσης και το είδος τους. Η αναλυτική προσέγγιση βασίστηκε σε τέσσερα διακριτά σύνολα δεδομένων: το φαινολικό προφίλ που προσδιορίστηκε με αέρια χρωματογραφία–φασματομετρία μάζας, τις αντιοξειδωτικές και αντιρριζικές ιδιότητες μέσω φασματοφωτομετρικών δοκιμών, τις χρωματομετρικές παραμέτρους CIELAB και βασικές φυσικοχημικές παραμέτρους όπως pH, οργανικά οξέα και περιεκτικότητα σε αλκοόλη. Τα δεδομένα αυτά κανονικοποιήθηκαν και ενσωματώθηκαν σε πολυμπλοκ χημειομετρικά μοντέλα, τα οποία συνδύασαν μη επιβλεπόμενες και επιβλεπόμενες τεχνικές ανάλυσης.
Η αρχική διερεύνηση πραγματοποιήθηκε με Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών, η οποία ανέδειξε σαφή τάση διαχωρισμού μεταξύ μπιρών άνω και κάτω ζύμωσης. Ο διαχωρισμός αυτός αποδόθηκε κυρίως σε φαινολικά οξέα όπως το π-κουμαρικό, το γαλλικό και το συριγγικό, καθώς και στο μηλικό οξύ και το pH, στοιχεία που συνδέονται άμεσα με τη βυνοποίηση και τη μεταβολική δραστηριότητα της ζύμης. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ο τύπος ζύμωσης δεν αποτελεί απλώς τεχνολογική κατηγορία, αλλά αποτυπώνεται με σαφήνεια στο χημικό αποτύπωμα του τελικού προϊόντος.
Στη συνέχεια εφαρμόστηκαν επιβλεπόμενα μοντέλα μηχανικής μάθησης, όπως Random Forest και ExtraTrees, τα οποία πέτυχαν ακρίβεια περίπου 93% στην ταξινόμηση με βάση τον τύπο ζύμωσης. Η συμμετρική κατανομή των σφαλμάτων υποδεικνύει ότι οι λίγες λανθασμένες ταξινομήσεις σχετίζονται με μπίρες οριακού χαρακτήρα ή υβριδικές πρακτικές παραγωγής και όχι με συστηματική αδυναμία του μοντέλου. Το εύρημα αυτό επιβεβαιώνει τη χρησιμότητα της πολυμπλοκ προσέγγισης σε περιπτώσεις όπου τα όρια μεταξύ κατηγοριών δεν είναι απόλυτα διακριτά.
Παρόμοια ανάλυση πραγματοποιήθηκε και για τη διάκριση μεταξύ ale και lager. Αν και ο διαχωρισμός ήταν λιγότερο έντονος, το μοντέλο πέτυχε ακρίβεια περίπου 90%. Στην περίπτωση αυτή, καθοριστικό ρόλο έπαιξαν μεταβλητές όπως η χρωματική παράμετρος C*, η τυροσόλη, το οξικό οξύ και το ομοβανιλικό οξύ, οι οποίες συνδέονται τόσο με τις πρώτες ύλες όσο και με τις οξειδωτικές και μεταβολικές διεργασίες κατά τη ζύμωση και την ωρίμανση. Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν ότι το στυλ μπίρας αντικατοπτρίζεται σε ένα σύνολο χημικών χαρακτηριστικών και όχι σε έναν μεμονωμένο δείκτη.
Συνολικά, η μελέτη τεκμηριώνει ότι η πολυμπλοκ χημειομετρία αποτελεί αναγκαίο εργαλείο για την αξιόπιστη ταξινόμηση και τον χημικό χαρακτηρισμό της μπίρας. Η συνδυαστική αξιοποίηση φαινολικών, αντιοξειδωτικών, χρωματομετρικών και φυσικοχημικών δεδομένων προσφέρει ολοκληρωμένη εικόνα της βιοχημικής πολυπλοκότητας του προϊόντος και επιτρέπει υψηλή ακρίβεια χωρίς λάθη. Η προσέγγιση αυτή ανταποκρίνεται στις σύγχρονες ανάγκες της ζυθοποιίας και θέτει σαφή βάση για εφαρμογές ποιοτικού ελέγχου και πιστοποίησης αυθεντικότητας.
Πηγή: Beverages https://www.mdpi.com/2306-5710/12/1/15
