Vi bruger cookies til at forbedre din oplevelse.Ved at fortsætte med at browse på denne hjemmeside accepterer du vores brug af cookies.Mere information.
En nøgleingrediens i øl er humle.I smagen af ​​mange øl giver de en vital balance for malt.De er også med til at udfælde proteiner etc. under kogningen.Humle har desuden konserverende egenskaber, som hjælper med at holde øllet frisk og fri for bakterier.
Der er mange slags humle og en række forskellige smagsvarianter.Da smagen vil aftage med tiden, skal humle opbevares omhyggeligt og bruges, når den er frisk.Derfor skal humlens kvalitet karakteriseres, så bryggeren kan udvikle og levere det ønskede produkt.
Der er mange forbindelser i humle, der kan påvirke smagen, så aromakarakteriseringen af ​​humle er meget kompliceret.Komponenterne i typisk humle er anført i tabel 1, og tabel 2 viser nogle vigtige aromaforbindelser.
Den traditionelle metode til at vurdere humlens kvalitet er at lade en erfaren brygger knuse noget humle med fingrene og derefter lugte den frigivne aroma for at vurdere humlen ud fra sanserne.Dette er gyldigt, men ikke objektivt, og mangler den kvantitative information, der er nødvendig for at træffe den rigtige beslutning om, hvordan humle skal bruges.
Denne undersøgelse skitserer et system, der kan udføre objektiv kemisk analyse af humlearomaer ved at bruge gaskromatografi/massespektrometri, og samtidig give brugerne en metode til at overvåge lugtesansen af ​​hver komponent, der elueres fra den kromatografiske kolonnefunktion.
Static headspace (HS) prøvetagning er meget velegnet til at udvinde aromaforbindelser fra humle.Som vist i figur 1, læg den vejede humle (partikler eller blade) i et hætteglas og forsegl det.
Figur 1. Humle venter på analyse i headspace-prøveflasken.Billedkilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Dernæst opvarmes hætteglasset i en ovn ved en indstillet fast temperatur i et bestemt fast tidsrum.Headspace-prøvetagningssystemet ekstraherer noget damp fra hætteglasset og indfører det i GC-kolonnen til adskillelse og analyse.
Dette er meget praktisk, men statisk headspace-injektion giver kun en del af headspace-dampen til GC-kolonnen, så det er faktisk bedst til højkoncentrationsforbindelser.
Det viser sig ofte, at i analysen af ​​komplekse prøver er det lave indhold af visse komponenter afgørende for prøvens samlede aroma.
Headspace-fældesystemet bruges til at øge mængden af ​​prøve, der indføres i GC-kolonnen.Ved at bruge denne teknologi passerer det meste eller endda hele headspace-dampen gennem adsorptionsfælden for at opsamle og koncentrere VOC.Fælden opvarmes derefter hurtigt, og de desorberede komponenter overføres til GC-søjlen.
Ved at bruge denne metode kan mængden af ​​prøvedamp, der kommer ind i GC-kolonnen, øges med op til 100 gange.Den er meget velegnet til humlearomaanalyse.
Figur 2 til 4 er forenklede repræsentationer af HS-fældens funktion - andre ventiler og rørledninger er også nødvendige for at sikre, at prøvedampen når, hvor den skal være.
Figur 2. Skematisk diagram af HS-fældesystemet, der viser balancehætteglasset under tryk med bæregas.Billedkilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Figur 3. Skematisk diagram af H2S-fældesystemet, der viser frigivelsen af ​​tryksat headspace fra hætteglasset ind i adsorptionsfælden.Billedkilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Figur 4. Skematisk diagram af HS-fældesystemet, der viser, at VOC opsamlet i adsorptionsfælden er termisk desorberet og indført i GC-kolonnen.Billedkilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Princippet minder i det væsentlige meget om det klassiske statiske headspace, men efter damptrykket, ved slutningen af ​​hætteglas-ækvilibreringstrinnet, tømmes det fuldstændigt gennem adsorptionsfælden.
For effektivt at udtømme hele headspace-dampen gennem adsorptionsfælden, kan processen gentages.Når fælden er fyldt, opvarmes den hurtigt, og den desorberede VOC overføres til GC-kolonnen.
Arbejdshesten Clarus® 680 GC er et ideelt supplement til resten af ​​systemet.Da kromatografi ikke er krævende, kan simple teknikker bruges.Det er vigtigt at have tilstrækkelig tid mellem tilstødende toppe til lugtovervågning, så brugeren kan skelne dem fra hinanden.
Indlæsning af så mange prøver som muligt i den kromatografiske kolonne uden overbelastning hjælper også med at give brugerens næse den bedste mulighed for at detektere dem.Af denne grund bruges en lang søjle med en tyk stationær fase.
Brug en meget polær Carbowax®-type stationær fase til adskillelse, fordi mange komponenter (ketoner, syrer, estere osv.) i humle er meget polære.
Da kolonnespildevandet skal forsyne MS og lugteporten, er en form for splitter påkrævet.Dette bør ikke påvirke integriteten af ​​kromatogrammet på nogen måde.Derfor bør den være meget inert og have en indre geometri med lavt volumen.
Brug efterfyldningsgas i splitteren for yderligere at stabilisere og kontrollere den delte flowhastighed.S-SwaferTM er en fremragende aktiv spektroskopisk enhed, der er meget velegnet til dette formål.
S-Swaferen er konfigureret til at opdele søjleafløbet mellem MS-detektoren og SNFR-lugteporten, som vist i figur 6. Opdelingsforholdet mellem detektoren og lugteporten definerer MS og SNFR ved at vælge restriktorrøret forbundet mellem skift udtag og lugteporten.
Figur 6. S-Swafer konfigureret til brug med Clarus SQ 8 GC/MS og SNFR.Billedkilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Swafer-værktøjssoftwaren, der er knyttet til Swafer-systemet, kan bruges til at beregne dette splitforhold.Figur 7 viser, hvordan du bruger denne lommeregner til at bestemme arbejdsforholdene for S-Swafer til denne applikation.
Figur 7. Swafer-værktøjssoftwaren viser de indstillinger, der bruges til denne humlearomakarakteriseringsopgave.Billedkilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Massespektrometeret er en vigtig del af aromakarakteriseringssystemet.Det er vigtigt ikke kun at detektere og beskrive aromaen af ​​de forskellige komponenter, der eluerer fra GC-kolonnen, men også at bestemme, hvad disse komponenter er, og hvor meget de kan være indeholdt i humlen.
Af denne grund er Clarus SQ 8 quadrupole massespektrometer et ideelt valg.Det vil hurtigt identificere og kvantificere komponenter ved hjælp af de klassiske spektre i det medfølgende NIST-bibliotek.Softwaren kan også interagere med de olfaktoriske oplysninger, der er beskrevet senere i denne forskning.
Billedet af SNFR-tilslutningen er vist i figur 8. Den er forbundet til GC'en gennem en fleksibel varmeoverførselsledning.Spildevandet fra den delte kolonne strømmer gennem det deaktiverede smeltede silicarør til glasnæseklemmen.
Brugeren kan fange stemmefortællingen gennem den indbyggede mikrofon og overvåge aromaintensiteten af ​​de aromaforbindelser, der elueres fra GC-kolonnen, ved at justere joysticket.
Figur 9 viser det totale ionkromatogram (TIC) af fire typiske humle fra forskellige lande.En del af Hallertau i Tyskland er fremhævet og udvidet i figur 10.
Figur 9. Typisk TIC-kromatogram af en fire-hop prøve.Billedkilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Som vist i figur 11 tillader de kraftfulde egenskaber ved MS at identificere specifikke toppe fra deres massespektre ved at søge i NIST-biblioteket inkluderet i Clarus SQ 8-systemet.
Figur 11. Massespektret af toppen fremhævet i figur 10. Billedkilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Figur 12 viser resultaterne af denne søgning.De indikerer kraftigt, at toppen, der elueres efter 36,72 minutter, er 3,7-dimethyl-1,6-octadien-3-ol, også kendt som linalool.
Figur 12. Massebibliotekets søgeresultater vist i figur 11. Billedkilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Linalool er en vigtig aromaforbindelse, der kan give en delikat blomsterduft til øl.Ved at kalibrere GC/MS med en standardblanding af denne forbindelse kan mængden af ​​linalool (eller enhver anden identificeret forbindelse) kvantificeres.
Fordelingskortet for humlekarakteristika kan etableres ved yderligere at identificere de kromatografiske toppe.Figur 13 viser flere toppe identificeret i Hallertau-kromatogrammet fra Tyskland vist i figur 9 tidligere.
Figur 13. Typisk TIC-kromatogram af en fire-hop prøve.Billedkilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
De annoterede toppe er hovedsageligt fedtsyrer, hvilket indikerer graden af ​​oxidation af humle i denne særlige prøve.Den rige myrcentop er mindre end forventet.
Disse observationer indikerer, at denne prøve er ret gammel (dette er sandt - dette er en gammel prøve, der er forkert opbevaret).Kromatogrammerne af fire yderligere humleprøver er vist i figur 14.
Figur 14. TIC-kromatogrammet af en yderligere fire-hop prøve.Billedkilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Figur 15 viser et eksempel på et overspringskromatogram, hvor lydfortælling og intensitetsoptagelse er grafisk overlejret.Lydfortællingen er gemt i et standard WAV-filformat og kan afspilles til operatøren fra denne skærm på et hvilket som helst tidspunkt i det viste kromatogram med et simpelt museklik.
Figur 15. Et eksempel på et humlekromatogram set i TurboMass™-software, med lydfortælling og aromaintensitet overlejret grafisk.Billedkilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Narration WAV-filer kan også afspilles fra de fleste medieapplikationer, inklusive Microsoft® Media Player, som er inkluderet i Windows®-operativsystemet.Ved optagelse kan lyddata transskriberes til tekst.
Denne funktion udføres af Nuance® Dragon® Naturally speak-softwaren, der er inkluderet i SNFR-produktet.
En typisk humleanalyserapport viser fortællingen transskriberet af brugeren og aromaintensiteten registreret af joysticket, som vist i tabel 9. Rapportens format er en kommasepareret værdi (CSV) fil, der er egnet til direkte import til Microsoft® Excel® eller anden applikationssoftware.
Tabel 9. En typisk outputrapport viser teksten transskriberet fra lydfortællingen og de tilsvarende aromaintensitetsdata.Kilde: PerkinElmer Fødevaresikkerhed og -kvalitet