Vi bruker informasjonskapsler for å forbedre opplevelsen din.Ved å fortsette å surfe på denne nettsiden godtar du vår bruk av informasjonskapsler.Mer informasjon.
En nøkkelingrediens i øl er humle.I smakene til mange øl gir de en viktig balanse for malt.De bidrar også til å felle ut proteiner etc. under koking.Humle har også konserverende egenskaper, som bidrar til å holde ølet friskt og fritt for bakterier.
Det finnes mange typer humle og en rekke smaker er tilgjengelige.Siden smaken vil avta over tid, må humle oppbevares forsiktig og brukes når den er fersk.Derfor må kvaliteten på humle karakteriseres slik at bryggeren kan utvikle og levere ønsket produkt.
Det er mange forbindelser i humle som kan påvirke smaken, så aromakarakteriseringen av humle er svært komplisert.Komponentene til typisk humle er oppført i tabell 1, og tabell 2 viser noen viktige aromaforbindelser.
Den tradisjonelle metoden for å vurdere kvaliteten på humle er å la en erfaren brygger knuse litt humle med fingrene, og deretter lukte på aromaen som frigjøres for å vurdere humlen fra sansene.Dette er gyldig, men ikke objektivt, og mangler den kvantitative informasjonen som trengs for å ta den riktige avgjørelsen om hvordan humle skal brukes.
Denne studien skisserer et system som kan utføre objektiv kjemisk analyse av humlearomaer ved å bruke gasskromatografi/massespektrometri, samtidig som det gir brukerne en metode for å overvåke luktfølelsen til hver komponent som elueres fra den kromatografiske kolonnefunksjonen.
Static headspace (HS) prøvetaking er svært egnet for å trekke ut aromaforbindelser fra humle.Som vist i figur 1, legg den veide humlen (partikler eller blader) i et hetteglass og forsegl det.
Figur 1. Humle som venter på analyse i headspace-prøveflasken.Bildekilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Deretter varmes hetteglasset opp i en ovn ved en innstilt fast temperatur i en bestemt fast tidsperiode.Headspace-prøvetakingssystemet trekker ut noe damp fra hetteglasset og introduserer det i GC-kolonnen for separering og analyse.
Dette er veldig praktisk, men statisk headspace-injeksjon gir bare en del av headspace-dampen til GC-kolonnen, så det er faktisk best for høykonsentrasjonsforbindelser.
Det er ofte funnet at i analysen av komplekse prøver, er det lave innholdet av visse komponenter avgjørende for den generelle aromaen til prøven.
Headspace-fellesystemet brukes til å øke mengden prøve som føres inn i GC-kolonnen.Ved å bruke denne teknologien, passerer det meste eller til og med hele dampen i headspace gjennom adsorpsjonsfellen for å samle og konsentrere VOC.Fellen blir deretter raskt oppvarmet, og de desorberte komponentene overføres til GC-kolonnen.
Ved å bruke denne metoden kan mengden prøvedamp som kommer inn i GC-kolonnen økes med opptil 100 ganger.Den egner seg veldig godt til humlearomaanalyse.
Figurene 2 til 4 er forenklede representasjoner av driften av HS-fellen - andre ventiler og rør er også nødvendig for å sikre at prøvedampen når der den skal være.
Figur 2. Skjematisk diagram av HS-fellesystemet, som viser balanseglasset under trykk med bæregass.Bildekilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Figur 3. Skjematisk diagram av H2S-fellesystemet som viser frigjøring av trykksatt headspace fra hetteglasset inn i adsorpsjonsfellen.Bildekilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Figur 4. Skjematisk diagram av HS-fellesystemet, som viser at VOC oppsamlet i adsorpsjonsfellen er termisk desorbert og introdusert i GC-kolonnen.Bildekilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Prinsippet er veldig likt det klassiske statiske headspace i essens, men etter damptrykksettingen, på slutten av ampulleekvilibreringstrinnet, tømmes det fullstendig gjennom adsorpsjonsfellen.
For effektivt å tømme hele dampen i headspace gjennom adsorpsjonsfellen, kan prosessen gjentas.Når fellen er lastet, varmes den raskt opp og desorbert VOC overføres til GC-kolonnen.
Arbeidshesten Clarus® 680 GC er et ideelt supplement til resten av systemet.Siden kromatografi ikke er krevende, kan enkle teknikker brukes.Det er viktig å ha tilstrekkelig tid mellom tilstøtende topper for luktovervåking slik at brukeren kan skille dem fra hverandre.
Å laste så mange prøver som mulig inn i den kromatografiske kolonnen uten overbelastning bidrar også til å gi brukerens nese den beste muligheten til å oppdage dem.Av denne grunn brukes en lang kolonne med en tykk stasjonær fase.
Bruk en veldig polar Carbowax®-type stasjonær fase for separasjon, fordi mange komponenter (ketoner, syrer, estere, etc.) i humle er veldig polare.
Siden kolonneavløpet trenger å forsyne MS og luktporten, er det nødvendig med en form for splitter.Dette bør ikke påvirke integriteten til kromatogrammet på noen måte.Derfor bør den være svært inert og ha en indre geometri med lavt volum.
Bruk etterfyllingsgass i splitteren for ytterligere å stabilisere og kontrollere den delte strømningshastigheten.S-SwaferTM er en utmerket aktiv spektroskopisk enhet som er svært egnet for dette formålet.
S-Swaferen er konfigurert til å dele kolonneavløpet mellom MS-detektoren og SNFR-luktporten, som vist i figur 6. Delingsforholdet mellom detektoren og luktporten definerer MS og SNFR ved å velge restriktorrøret koblet mellom bytt uttak og luktporten.
Figur 6. S-Swafer konfigurert for bruk med Clarus SQ 8 GC/MS og SNFR.Bildekilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Swafer-verktøyet som er koblet til Swafer-systemet kan brukes til å beregne dette splittforholdet.Figur 7 viser hvordan du bruker denne kalkulatoren til å bestemme arbeidsforholdene til S-Swafer for denne applikasjonen.
Figur 7. Swafer-programvaren viser innstillingene som brukes for denne oppgaven med karakterisering av humlearoma.Bildekilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Massespektrometeret er en sentral del av aromakarakteriseringssystemet.Det er viktig ikke bare å oppdage og beskrive aromaen til de ulike komponentene som elueres fra GC-kolonnen, men også å bestemme hva disse komponentene er og hvor mye de kan inneholde i humlen.
Av denne grunn er Clarus SQ 8 kvadrupol massespektrometer et ideelt valg.Den vil raskt identifisere og kvantifisere komponenter ved å bruke de klassiske spektrene i det medfølgende NIST-biblioteket.Programvaren kan også samhandle med luktinformasjonen beskrevet senere i denne forskningen.
Bildet av SNFR-festet er vist i figur 8. Det er koblet til GC gjennom en fleksibel varmeoverføringsledning.Det delte kolonneavløpet strømmer gjennom det deaktiverte smeltede silikarøret til glassneseklemmen.
Brukeren kan fange talefortellingen gjennom den innebygde mikrofonen, og overvåke aromaintensiteten til aromaforbindelsene som elueres fra GC-kolonnen ved å justere joysticken.
Figur 9 viser det totale ionekromatogrammet (TIC) av fire typiske humler fra forskjellige land.En del av Hallertau i Tyskland er fremhevet og utvidet i figur 10.
Figur 9. Typisk TIC-kromatogram av en fire-hop prøve.Bildekilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Som vist i figur 11, tillater de kraftige funksjonene til MS spesifikke topper å bli identifisert fra deres massespektre ved å søke i NIST-biblioteket inkludert i Clarus SQ 8-systemet.
Figur 11. Massespekteret til toppen uthevet i figur 10. Bildekilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Figur 12 viser resultatene av dette søket.De indikerer sterkt at toppen som elueres etter 36,72 minutter er 3,7-dimetyl-1,6-oktadien-3-ol, også kjent som linalool.
Figur 12. Massebibliotekets søkeresultater vist i figur 11. Bildekilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Linalool er en viktig aromaforbindelse som kan gi en delikat blomsterduft til øl.Ved å kalibrere GC/MS med en standardblanding av denne forbindelsen, kan mengden linalool (eller en hvilken som helst annen identifisert forbindelse) kvantifiseres.
Fordelingskartet over humlekarakteristikker kan etableres ved ytterligere å identifisere de kromatografiske toppene.Figur 13 viser flere topper identifisert i Hallertau-kromatogrammet til Tyskland vist i figur 9 tidligere.
Figur 13. Typisk TIC-kromatogram av en fire-hop prøve.Bildekilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
De annoterte toppene er hovedsakelig fettsyrer, noe som indikerer graden av oksidasjon av humle i denne spesielle prøven.Den rike myrcentoppen er mindre enn forventet.
Disse observasjonene indikerer at denne prøven er ganske gammel (dette er sant - dette er en gammel prøve som er feil lagret).Kromatogrammene til fire ekstra humleprøver er vist i figur 14.
Figur 14. TIC-kromatogrammet til en ytterligere fire-hop prøve.Bildekilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Figur 15 viser et eksempel på et hoppkromatogram, der lydfortelling og intensitetsopptak er grafisk overlagret.Lydfortellingen er lagret i et standard WAV-filformat og kan spilles av til operatøren fra denne skjermen når som helst i det viste kromatogrammet med et enkelt museklikk.
Figur 15. Et eksempel på et humlekromatogram sett i TurboMass™-programvaren, med lydfortelling og aromaintensitet overlagret grafisk.Bildekilde: PerkinElmer Food Safety and Quality
Narration WAV-filer kan også spilles av fra de fleste medieapplikasjoner, inkludert Microsoft® Media Player, som er inkludert i Windows®-operativsystemet.Ved opptak kan lyddata transkriberes til tekst.
Denne funksjonen utføres av Nuance® Dragon® Naturally speak-programvaren som er inkludert i SNFR-produktet.
En typisk humleanalyserapport viser fortellingen som er transkribert av brukeren og aromaintensiteten registrert av styrespaken, som vist i tabell 9. Formatet på rapporten er en kommadelt verdi (CSV)-fil, egnet for direkte import til Microsoft® Excel® eller annen applikasjonsprogramvare.
Tabell 9. En typisk utdatarapport viser teksten som er transkribert fra lydfortellingen og de tilsvarende aromaintensitetsdataene.Kilde: PerkinElmer Food Safety and Quality