Używamy plików cookie, aby poprawić Twoje doświadczenia.Kontynuując przeglądanie tej witryny, wyrażasz zgodę na używanie przez nas plików cookie.Więcej informacji.
Kluczowym składnikiem piwa jest chmiel.W smaku wielu piw zapewniają niezbędną równowagę słodu.Pomagają także wytrącać białka itp. podczas gotowania.Chmiel ma również właściwości konserwujące, które pomagają zachować świeżość piwa i wolne od bakterii.
Dostępnych jest wiele rodzajów chmielu i różnorodnych smaków.Ponieważ z biegiem czasu smak chmielu będzie się pogarszał, chmiel należy przechowywać ostrożnie i używać, gdy jest świeży.Dlatego należy scharakteryzować jakość chmielu, aby piwowar mógł opracować i dostarczyć pożądany produkt.
W chmielu znajduje się wiele związków, które mogą wpływać na smak, dlatego charakterystyka aromatu chmielu jest bardzo skomplikowana.Składniki typowego chmielu wymieniono w tabeli 1, a w tabeli 2 wymieniono niektóre kluczowe związki aromatyczne.
Tradycyjna metoda oceny jakości chmielu polega na tym, że doświadczony piwowar rozgniata w palcach część chmielu, a następnie powącha uwalniający się aromat i ocenia chmiel zmysłami.Jest to uzasadnione, ale nieobiektywne i brakuje w nim informacji ilościowych niezbędnych do podjęcia właściwej decyzji w sprawie wykorzystania chmielu.
W tym badaniu przedstawiono system, który może przeprowadzić obiektywną analizę chemiczną aromatów chmielowych za pomocą chromatografii gazowej/spektrometrii mas, zapewniając jednocześnie użytkownikom metodę monitorowania wrażeń węchowych każdego składnika wyeluowanego z kolumny chromatograficznej.
Próbkowanie statyczne nad roztworem (HS) jest bardzo odpowiednie do ekstrakcji związków aromatycznych z chmielu.Jak pokazano na rysunku 1, włóż odważony chmiel (cząsteczki lub liście) do szklanej fiolki i zamknij ją.
Rysunek 1. Chmiel oczekujący na analizę w butelce z próbką typu headspace.Źródło obrazu: PerkinElmer Bezpieczeństwo i jakość żywności
Następnie fiolkę podgrzewa się w piekarniku w ustalonej temperaturze przez ustalony okres czasu.System pobierania próbek typu headspace pobiera część pary z fiolki i wprowadza ją do kolumny GC w celu rozdzielenia i analizy.
Jest to bardzo wygodne, ale statyczny wtrysk fazy nad roztworem zapewnia jedynie część pary nad roztworem do kolumny GC, więc jest rzeczywiście najlepszy w przypadku związków o wysokim stężeniu.
Często okazuje się, że w analizie złożonych próbek niska zawartość niektórych składników ma kluczowe znaczenie dla ogólnego aromatu próbki.
System pułapki typu headspace stosowany jest w celu zwiększenia ilości próbki wprowadzanej do kolumny GC.Dzięki tej technologii większość lub nawet cała para nad roztworem przechodzi przez pułapkę adsorpcyjną w celu zebrania i zagęszczenia LZO.Pułapkę następnie szybko ogrzewa się, a zdesorbowane składniki przenosi się na kolumnę GC.
Dzięki tej metodzie ilość par próbki wchodzących do kolumny GC można zwiększyć nawet 100-krotnie.Bardzo dobrze nadaje się do analizy aromatu chmielowego.
Rysunki od 2 do 4 to uproszczone przedstawienie działania pułapki HS – potrzebne są także inne zawory i rurociągi, aby zapewnić, że próbka oparów dotrze tam, gdzie powinna.
Rysunek 2. Schemat ideowy systemu pułapki HS, przedstawiający fiolkę równoważącą znajdującą się pod ciśnieniem gazem nośnym.Źródło obrazu: PerkinElmer Bezpieczeństwo i jakość żywności
Rysunek 3. Schemat ideowy systemu pułapki H2S przedstawiający uwalnianie przestrzeni nad cieczą pod ciśnieniem z fiolki do pułapki adsorpcyjnej.Źródło obrazu: PerkinElmer Bezpieczeństwo i jakość żywności
Rysunek 4. Schemat ideowy systemu pułapki HS, pokazujący, że LZO zebrane w pułapce adsorpcyjnej są desorbowane termicznie i wprowadzane do kolumny GC.Źródło obrazu: PerkinElmer Bezpieczeństwo i jakość żywności
Zasada jest w zasadzie bardzo podobna do klasycznej statycznej przestrzeni nad roztworem, ale po zwiększeniu ciśnienia pary, na końcu etapu równoważenia fiolki, fiolka jest całkowicie opróżniana przez pułapkę adsorpcyjną.
Aby skutecznie usunąć całą parę nad cieczą przez pułapkę adsorpcyjną, proces można powtórzyć.Po załadowaniu pułapki jest ona szybko podgrzewana, a zdesorbowane LZO są przenoszone do kolumny GC.
Koń roboczy Clarus® 680 GC jest idealnym uzupełnieniem reszty systemu.Ponieważ chromatografia nie jest wymagająca, można zastosować proste techniki.Ważne jest, aby zachować wystarczający czas pomiędzy sąsiednimi szczytami w celu monitorowania węchowego, aby użytkownik mógł je od siebie rozróżnić.
Załadowanie jak największej liczby próbek do kolumny chromatograficznej bez przeciążania również pomaga zapewnić nosowi użytkownika najlepszą możliwość ich wykrycia.Z tego powodu stosuje się długą kolumnę z grubą fazą stacjonarną.
Do separacji należy używać bardzo polarnej fazy stacjonarnej typu Carbowax®, ponieważ wiele składników (ketony, kwasy, estry itp.) w chmielu jest bardzo polarnych.
Ponieważ ścieki z kolumny muszą zasilać MS i port węchowy, wymagana jest jakaś forma rozdzielacza.Nie powinno to w żaden sposób wpływać na integralność chromatogramu.Dlatego powinien być wysoce obojętny i mieć geometrię wewnętrzną o małej objętości.
Użyj gazu uzupełniającego w rozdzielaczu, aby jeszcze bardziej ustabilizować i kontrolować natężenie przepływu rozdzielanego.S-SwaferTM to doskonałe aktywne urządzenie spektroskopowe, które doskonale nadaje się do tego celu.
S-Swafer jest skonfigurowany tak, aby rozdzielać wyciek z kolumny pomiędzy detektor MS i port węchowy SNFR, jak pokazano na rysunku 6. Współczynnik podziału pomiędzy detektorem a portem węchowym definiuje MS i SNFR poprzez wybór rurki ograniczającej podłączonej pomiędzy zamień wylot z portem węchowym.
Rysunek 6. S-Swafer skonfigurowany do użytku z Clarus SQ 8 GC/MS i SNFR.Źródło obrazu: PerkinElmer Bezpieczeństwo i jakość żywności
Do obliczenia współczynnika podziału można użyć oprogramowania narzędziowego Swafer dołączonego do systemu Swafer.Rysunek 7 pokazuje, jak używać tego kalkulatora do określenia warunków pracy S-Swafer dla tego zastosowania.
Rycina 7. Oprogramowanie użytkowe Swafer pokazuje ustawienia użyte w zadaniu charakteryzowania aromatu chmielowego.Źródło obrazu: PerkinElmer Bezpieczeństwo i jakość żywności
Spektrometr masowy jest kluczową częścią systemu charakteryzowania aromatu.Ważne jest nie tylko wykrycie i opisanie aromatu różnych składników wydzielanych z kolumny GC, ale także określenie, jakie to są składniki i w jakiej ilości mogą być zawarte w chmielu.
Z tego powodu kwadrupolowy spektrometr mas Clarus SQ 8 jest idealnym wyborem.Szybko zidentyfikuje i zidentyfikuje składniki ilościowo przy użyciu klasycznych widm z dostarczonej biblioteki NIST.Oprogramowanie może również wchodzić w interakcję z informacjami węchowymi opisanymi w dalszej części tego badania.
Obraz przystawki SNFR pokazano na rysunku 8. Jest ona połączona z GC za pomocą elastycznej linii przesyłu ciepła.Odciek z rozdzielonej kolumny przepływa przez rurkę z dezaktywowanej topionej krzemionki do szklanego zacisku nosowego.
Użytkownik może przechwycić narrację głosową za pomocą wbudowanego mikrofonu i monitorować intensywność aromatu związków aromatycznych wyeluowanych z kolumny GC, regulując joystick.
Rysunek 9 przedstawia całkowity chromatogram jonowy (TIC) czterech typowych chmielu z różnych krajów.Część Hallertau w Niemczech została wyróżniona i powiększona na rysunku 10.
Rysunek 9. Typowy chromatogram TIC próbki czteroskokowej.Źródło obrazu: PerkinElmer Bezpieczeństwo i jakość żywności
Jak pokazano na rysunku 11, zaawansowane funkcje MS pozwalają na identyfikację konkretnych pików na podstawie ich widm masowych poprzez przeszukiwanie biblioteki NIST dołączonej do systemu Clarus SQ 8.
Rycina 11. Widmo masowe piku zaznaczonego na Rycinie 10. Źródło obrazu: PerkinElmer Food Safety and Quality
Rysunek 12 przedstawia wyniki tego wyszukiwania.Wyraźnie wskazują, że pik wyeluowany przy 36,72 minucie to 3,7-dimetylo-1,6-oktadien-3-ol, znany również jako linalool.
Rysunek 12. Wyniki wyszukiwania w bibliotece masowej pokazane na rysunku 11. Źródło obrazu: PerkinElmer Food Safety and Quality
Linalool jest ważnym związkiem aromatyzującym, który może nadać piwu delikatny kwiatowy zapach.Kalibrując GC/MS za pomocą standardowej mieszaniny tego związku, można określić ilościowo ilość linalolu (lub dowolnego innego zidentyfikowanego związku).
Mapę rozkładu cech chmielu można ustalić poprzez dalszą identyfikację pików chromatograficznych.Figura 13 przedstawia więcej pików zidentyfikowanych na chromatogramie Hallertau w Niemczech pokazanym wcześniej na Figurze 9.
Rysunek 13. Typowy chromatogram TIC próbki czteroskokowej.Źródło obrazu: PerkinElmer Bezpieczeństwo i jakość żywności
Opisane piki to głównie kwasy tłuszczowe, co wskazuje na stopień utlenienia chmielu w tej konkretnej próbce.Bogaty szczyt mircenu jest mniejszy niż oczekiwano.
Obserwacje te wskazują, że próbka ta jest dość stara (to prawda – jest to próbka stara, niewłaściwie przechowywana).Chromatogramy czterech dodatkowych próbek chmielu pokazano na Rycinie 14.
Rysunek 14. Chromatogram TIC kolejnej próbki czteroskokowej.Źródło obrazu: PerkinElmer Bezpieczeństwo i jakość żywności
Rysunek 15 przedstawia przykład chromatogramu pomijanego, w którym narracja dźwiękowa i nagranie intensywności są nałożone graficznie.Narracja audio jest zapisywana w standardowym formacie pliku WAV i może zostać odtworzona operatorowi z tego ekranu w dowolnym miejscu wyświetlanego chromatogramu za pomocą prostego kliknięcia myszą.
Rysunek 15. Przykład chromatogramu chmielowego oglądanego w oprogramowaniu TurboMass™, z nałożoną graficznie narracją audio i intensywnością aromatu.Źródło obrazu: PerkinElmer Bezpieczeństwo i jakość żywności
Pliki WAV z narracją można także odtwarzać za pomocą większości aplikacji multimedialnych, w tym programu Microsoft® Media Player, który jest częścią systemu operacyjnego Windows®.Podczas nagrywania dane audio można transkrybować na tekst.
Tę funkcję realizuje oprogramowanie Nuance® Dragon® Naturally Speak zawarte w produkcie SNFR.
Typowy raport z analizy chmielu przedstawia narrację przepisaną przez użytkownika i intensywność aromatu zarejestrowaną za pomocą joysticka, jak pokazano w Tabeli 9. Format raportu to plik o wartościach rozdzielanych przecinkami (CSV), odpowiedni do bezpośredniego importu do systemu Microsoft® Excel® lub inna aplikacja.
Tabela 9. Typowy raport wyjściowy przedstawia tekst przepisany z narracji audio i odpowiadające mu dane dotyczące intensywności aromatu.Źródło: Bezpieczeństwo i jakość żywności PerkinElmer