Wij gebruiken cookies om uw ervaring te verbeteren.Door verder te surfen op deze website gaat u akkoord met ons gebruik van cookies.Meer informatie.
Een belangrijk ingrediënt in bier is hop.In de smaken van veel bieren zorgen ze voor een essentieel evenwicht voor mout.Ze helpen ook bij het neerslaan van eiwitten enz. tijdens het koken.Hop heeft ook conserverende eigenschappen, die ervoor zorgen dat het bier fris en vrij van bacteriën blijft.
Er zijn veel soorten hop en er zijn verschillende smaken beschikbaar.Omdat de smaak na verloop van tijd afneemt, moet hop zorgvuldig worden bewaard en vers worden gebruikt.Daarom moet de kwaliteit van hop gekarakteriseerd worden, zodat de brouwer het gewenste product kan ontwikkelen en leveren.
Er zijn veel verbindingen in hop die de smaak kunnen beïnvloeden, dus de aromakarakterisering van hop is erg ingewikkeld.De componenten van typische hop staan ​​vermeld in Tabel 1, en Tabel 2 somt enkele belangrijke aromaverbindingen op.
De traditionele methode om de kwaliteit van hop te beoordelen is door een ervaren brouwer wat hop met zijn vingers te laten vermalen en vervolgens het aroma te ruiken dat vrijkomt om de hop met de zintuigen te beoordelen.Dit is valide, maar niet objectief, en het ontbeert de kwantitatieve informatie die nodig is om de juiste beslissing te nemen over het gebruik van hop.
Deze studie schetst een systeem dat een objectieve chemische analyse van hoparoma's kan uitvoeren door gebruik te maken van gaschromatografie/massaspectrometrie, terwijl het gebruikers ook een methode biedt om de reuksensatie van elke component die uit de chromatografische kolom wordt geëlueerd te monitoren.
Statische headspace (HS)-bemonstering is zeer geschikt voor het extraheren van aromastoffen uit hop.Zoals weergegeven in figuur 1, doet u de gewogen hop (deeltjes of bladeren) in een glazen flesje en sluit u dit af.
Figuur 1. Hop wacht op analyse in de monsterfles in de kopruimte.Bron afbeelding: PerkinElmer Voedselveiligheid en kwaliteit
Vervolgens wordt het flesje gedurende een bepaalde vaste tijdsduur in een oven op een vaste temperatuur verwarmd.Het bemonsteringssysteem in de kopruimte onttrekt wat damp uit het flesje en introduceert dit in de GC-kolom voor scheiding en analyse.
Dit is erg handig, maar statische injectie in de kopruimte levert slechts een deel van de damp in de kopruimte naar de GC-kolom, dus het is inderdaad het beste voor verbindingen met een hoge concentratie.
Vaak blijkt dat bij de analyse van complexe monsters het lage gehalte aan bepaalde componenten van cruciaal belang is voor het algehele aroma van het monster.
Het headspace trap-systeem wordt gebruikt om de hoeveelheid monster die in de GC-kolom wordt geïntroduceerd te vergroten.Met behulp van deze technologie passeert de meeste of zelfs de gehele damp in de kopruimte de adsorptieval om VOS te verzamelen en te concentreren.De val wordt vervolgens snel verwarmd en de gedesorbeerde componenten worden overgebracht naar de GC-kolom.
Met deze methode kan de hoeveelheid monsterdamp die de GC-kolom binnenkomt tot wel 100 keer worden vergroot.Het is zeer geschikt voor hoparomaanalyse.
Figuren 2 tot en met 4 zijn vereenvoudigde weergaven van de werking van de HS-afscheider; er zijn ook andere kleppen en leidingen nodig om ervoor te zorgen dat de monsterdamp de plaats bereikt waar deze zou moeten zijn.
Figuur 2. Schematisch diagram van het HS-valsysteem, waarbij het balansflesje onder druk wordt gezet met draaggas.Bron afbeelding: PerkinElmer Voedselveiligheid en kwaliteit
Figuur 3. Schematisch diagram van het H2S-valsysteem dat het vrijkomen van onder druk staande vrije ruimte uit het flesje in de adsorptieval laat zien.Bron afbeelding: PerkinElmer Voedselveiligheid en kwaliteit
Figuur 4. Schematisch diagram van het HS-valsysteem, waaruit blijkt dat de VOC die in de adsorptieval wordt verzameld, thermisch wordt gedesorbeerd en in de GC-kolom wordt geïntroduceerd.Bron afbeelding: PerkinElmer Voedselveiligheid en kwaliteit
Het principe lijkt in wezen sterk op de klassieke statische vrije ruimte, maar na het onder druk brengen van de damp, aan het einde van de evenwichtsstap van het flesje, wordt deze volledig geleegd via de adsorptieval.
Om de volledige damp in de kopruimte effectief via de adsorptieval af te voeren, kan het proces worden herhaald.Zodra de val is geladen, wordt deze snel verwarmd en wordt de gedesorbeerde VOC overgebracht naar de GC-kolom.
Het werkpaard Clarus® 680 GC is een ideale aanvulling op de rest van het systeem.Omdat chromatografie niet veeleisend is, kunnen eenvoudige technieken worden gebruikt.Het is belangrijk om voldoende tijd te hebben tussen aangrenzende pieken voor olfactorische monitoring, zodat de gebruiker ze van elkaar kan onderscheiden.
Het laden van zoveel mogelijk monsters in de chromatografische kolom zonder overbelasting helpt ook om de neus van de gebruiker de beste mogelijkheid te bieden om ze te detecteren.Om deze reden wordt een lange kolom met een dikke stationaire fase gebruikt.
Gebruik voor de scheiding een zeer polaire stationaire fase van het Carbowax®-type, omdat veel componenten (ketonen, zuren, esters, enz.) in hop zeer polair zijn.
Omdat het effluent van de kolom de MS en de reukpoort moet voeden, is een vorm van splitter vereist.Dit mag op geen enkele manier de integriteit van het chromatogram aantasten.Daarom moet het zeer inert zijn en een interne geometrie met een laag volume hebben.
Gebruik make-upgas in de splitter om de splitstroomsnelheid verder te stabiliseren en te controleren.S-SwaferTM is een uitstekend actief spectroscopisch apparaat dat zeer geschikt is voor dit doel.
De S-Swafer is geconfigureerd om het effluent van de kolom te splitsen tussen de MS-detector en de SNFR-olfactorische poort, zoals weergegeven in Figuur 6. De splitsingsverhouding tussen de detector en de olfactorische poort definieert de MS en SNFR door de restrictorbuis te selecteren die is aangesloten tussen de wisseluitgang en de reukpoort.
Afbeelding 6. S-Swafer geconfigureerd voor gebruik met Clarus SQ 8 GC/MS en SNFR.Bron afbeelding: PerkinElmer Voedselveiligheid en kwaliteit
Voor het berekenen van deze splitsingsratio kan gebruik worden gemaakt van de Swafer-hulpprogrammasoftware die aan het Swafer-systeem is gekoppeld.Figuur 7 laat zien hoe u deze calculator kunt gebruiken om de werkomstandigheden van de S-Swafer voor deze toepassing te bepalen.
Figuur 7. De Swafer-hulpprogrammasoftware toont de instellingen die zijn gebruikt voor deze taak voor het karakteriseren van hoparoma's.Bron afbeelding: PerkinElmer Voedselveiligheid en kwaliteit
De massaspectrometer is een belangrijk onderdeel van het aromakarakteriseringssysteem.Het is niet alleen belangrijk om het aroma van de verschillende componenten die uit de GC-kolom elueren te detecteren en te beschrijven, maar ook om te bepalen wat deze componenten zijn en hoeveel ze in de hop aanwezig kunnen zijn.
Om deze reden is de Clarus SQ 8 quadrupool massaspectrometer een ideale keuze.Het zal componenten snel identificeren en kwantificeren met behulp van de klassieke spectra in de meegeleverde NIST-bibliotheek.De software kan ook communiceren met de reukinformatie die later in dit onderzoek wordt beschreven.
De afbeelding van het SNFR-hulpstuk wordt weergegeven in Figuur 8. Het is verbonden met de GC via een flexibele verwarmingsoverdrachtsleiding.Het effluent van de gesplitste kolom stroomt door de gedeactiveerde buis van gesmolten silica naar de glazen neusklem.
De gebruiker kan het gesproken verhaal vastleggen via de ingebouwde microfoon en de aroma-intensiteit van de aromaverbindingen die uit de GC-kolom worden geëlueerd controleren door de joystick aan te passen.
Figuur 9 toont het totale ionenchromatogram (TIC) van vier typische hopsoorten uit verschillende landen.Een deel van Hallertau in Duitsland is gemarkeerd en uitgebreid in Figuur 10.
Figuur 9. Typisch TIC-chromatogram van een monster met vier hoppen.Bron afbeelding: PerkinElmer Voedselveiligheid en kwaliteit
Zoals weergegeven in Figuur 11 maken de krachtige eigenschappen van MS het mogelijk om specifieke pieken te identificeren aan de hand van hun massaspectra door te zoeken in de NIST-bibliotheek die bij het Clarus SQ 8-systeem wordt geleverd.
Figuur 11. Het massaspectrum van de piek gemarkeerd in figuur 10. Bron van afbeelding: PerkinElmer Food Safety and Quality
Figuur 12 toont de resultaten van deze zoekopdracht.Ze geven er sterk aan dat de piek die bij 36,72 minuten elueert, 3,7-dimethyl-1,6-octadieen-3-ol is, ook bekend als linalool.
Figuur 12. De zoekresultaten van de massabibliotheek weergegeven in figuur 11. Bron van afbeelding: PerkinElmer Food Safety and Quality
Linalool is een belangrijke aromaverbinding die een delicate bloemige geur aan bier kan geven.Door de GC/MS te kalibreren met een standaardmengsel van deze verbinding, kan de hoeveelheid linalool (of een andere geïdentificeerde verbinding) worden gekwantificeerd.
De verspreidingskaart van hopkenmerken kan worden vastgesteld door de chromatografische pieken verder te identificeren.Figuur 13 toont meer pieken die zijn geïdentificeerd in het Hallertau-chromatogram van Duitsland, dat eerder in Figuur 9 is getoond.
Figuur 13. Typisch TIC-chromatogram van een monster met vier hoppen.Bron afbeelding: PerkinElmer Voedselveiligheid en kwaliteit
De geannoteerde pieken zijn voornamelijk vetzuren, wat de mate van oxidatie van hop in dit specifieke monster aangeeft.De rijke myrceenpiek is kleiner dan verwacht.
Deze waarnemingen geven aan dat dit monster vrij oud is (dit is waar: dit is een oud monster dat niet goed is opgeslagen).De chromatogrammen van vier extra hopmonsters worden getoond in Figuur 14.
Figuur 14. Het TIC-chromatogram van nog een monster met vier hoppen.Bron afbeelding: PerkinElmer Voedselveiligheid en kwaliteit
Figuur 15 toont een voorbeeld van een skip-chromatogram, waarbij gesproken tekst en intensiteitsopname grafisch over elkaar heen worden gelegd.De gesproken tekst wordt opgeslagen in een standaard WAV-bestandsformaat en kan vanaf dit scherm op elk punt in het weergegeven chromatogram met een simpele muisklik worden afgespeeld voor de operator.
Figuur 15. Een voorbeeld van een hopchromatogram bekeken in TurboMass™-software, met gesproken commentaar en aroma-intensiteit grafisch over elkaar heen gelegd.Bron afbeelding: PerkinElmer Voedselveiligheid en kwaliteit
WAV-bestanden met commentaar kunnen ook worden afgespeeld vanuit de meeste mediatoepassingen, waaronder Microsoft® Media Player, dat deel uitmaakt van het Windows®-besturingssysteem.Tijdens het opnemen kunnen audiogegevens worden omgezet in tekst.
Deze functie wordt uitgevoerd door de Nuance® Dragon® Naturally speak-software die bij het SNFR-product wordt geleverd.
Een typisch hopanalyserapport toont het door de gebruiker getranscribeerde verhaal en de aroma-intensiteit vastgelegd door de joystick, zoals weergegeven in Tabel 9. Het formaat van het rapport is een bestand met door komma's gescheiden waarden (CSV), geschikt voor directe import in Microsoft® Excel® of andere applicatiesoftware.
Tabel 9. Een typisch uitvoerrapport toont de tekst die is getranscribeerd uit de gesproken tekst en de bijbehorende gegevens over de aroma-intensiteit.Bron: PerkinElmer Voedselveiligheid en kwaliteit