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Um ingrediente chave da cerveja é o lúpulo.Nos sabores de muitas cervejas, proporcionam um equilíbrio vital para o malte.Eles também ajudam a precipitar proteínas, etc., durante a fervura.O lúpulo também possui propriedades conservantes, que ajudam a manter a cerveja fresca e livre de bactérias.
Existem muitos tipos de lúpulo e uma variedade de sabores disponíveis.Como o sabor diminuirá com o tempo, o lúpulo deve ser armazenado com cuidado e utilizado quando fresco.Portanto, a qualidade do lúpulo precisa ser caracterizada para que o cervejeiro possa desenvolver e entregar o produto desejado.
Existem muitos compostos no lúpulo que podem afetar o sabor, por isso a caracterização do aroma do lúpulo é muito complicada.Os componentes do lúpulo típico estão listados na Tabela 1, e a Tabela 2 lista alguns compostos aromáticos principais.
O método tradicional de avaliar a qualidade do lúpulo é deixar um cervejeiro experiente esmagar alguns lúpulos com os dedos e depois sentir o aroma liberado para avaliar o lúpulo com os sentidos.Isto é válido, mas não objetivo, e carece das informações quantitativas necessárias para tomar a decisão correta sobre como usar o lúpulo.
Este estudo descreve um sistema que pode realizar análises químicas objetivas de aromas de lúpulo usando cromatografia gasosa/espectrometria de massa, ao mesmo tempo que fornece aos usuários um método para monitorar a sensação olfativa de cada componente eluído da coluna cromatográfica.
A amostragem por headspace estático (HS) é muito adequada para extrair compostos aromáticos do lúpulo.Conforme mostrado na Figura 1, coloque o lúpulo pesado (partículas ou folhas) em um frasco de vidro e feche-o.
Figura 1. Lúpulo aguardando análise no frasco de amostra headspace.Fonte da imagem: PerkinElmer Segurança e Qualidade Alimentar
Em seguida, o frasco é aquecido num forno a uma temperatura fixa definida durante um período de tempo fixo definido.O sistema de amostragem headspace extrai algum vapor do frasco e o introduz na coluna GC para separação e análise.
Isso é muito conveniente, mas a injeção estática no headspace fornece apenas uma parte do vapor do headspace para a coluna de GC, portanto é realmente melhor para compostos de alta concentração.
É frequentemente descoberto que na análise de amostras complexas, o baixo teor de certos componentes é crítico para o aroma geral da amostra.
O sistema headspace trap é usado para aumentar a quantidade de amostra introduzida na coluna GC.Usando esta tecnologia, a maior parte ou mesmo todo o vapor do headspace passa pela armadilha de adsorção para coletar e concentrar VOC.A armadilha é então rapidamente aquecida e os componentes dessorvidos são transferidos para a coluna GC.
Usando este método, a quantidade de vapor de amostra que entra na coluna do GC pode ser aumentada em até 100 vezes.É muito adequado para análise de aroma de lúpulo.
As Figuras 2 a 4 são representações simplificadas da operação do purgador de HS – outras válvulas e tubulações também são necessárias para garantir que o vapor da amostra chegue onde deveria estar.
Figura 2. Diagrama esquemático do sistema de armadilha de HS, mostrando o frasco de equilíbrio sendo pressurizado com gás de arraste.Fonte da imagem: PerkinElmer Segurança e Qualidade Alimentar
Figura 3. Diagrama esquemático do sistema de armadilha de H2S mostrando a liberação do headspace pressurizado do frasco para a armadilha de adsorção.Fonte da imagem: PerkinElmer Segurança e Qualidade Alimentar
Figura 4. Diagrama esquemático do sistema de armadilha de HS, mostrando que o VOC coletado na armadilha de adsorção é dessorvido termicamente e introduzido na coluna de GC.Fonte da imagem: PerkinElmer Segurança e Qualidade Alimentar
O princípio é muito semelhante ao headspace estático clássico em essência, mas após a pressurização do vapor, no final da etapa de equilíbrio do frasco, ele é completamente esvaziado através da armadilha de adsorção.
Para esgotar efetivamente todo o vapor do espaço livre através da armadilha de adsorção, o processo pode ser repetido.Depois que o purgador é carregado, ele é rapidamente aquecido e o VOC dessorvido é transferido para a coluna GC.
O robusto Clarus® 680 GC é um complemento ideal para o resto do sistema.Como a cromatografia não é exigente, podem ser utilizadas técnicas simples.É importante ter tempo suficiente entre picos adjacentes para monitoramento olfativo, para que o usuário possa distingui-los uns dos outros.
Carregar o maior número possível de amostras na coluna cromatográfica sem sobrecarregá-las também ajuda a fornecer ao nariz do usuário a melhor oportunidade de detectá-las.Por esta razão, é utilizada uma coluna longa com uma fase estacionária espessa.
Use uma fase estacionária muito polar do tipo Carbowax® para separação, pois muitos componentes (cetonas, ácidos, ésteres, etc.) do lúpulo são muito polares.
Como o efluente da coluna precisa abastecer o MS e a porta olfativa, é necessária alguma forma de divisor.Isto não deve afetar de forma alguma a integridade do cromatograma.Portanto, deve ser altamente inerte e ter uma geometria interna de baixo volume.
Use gás complementar no divisor para estabilizar e controlar ainda mais a vazão dividida.S-SwaferTM é um excelente dispositivo espectroscópico ativo muito adequado para essa finalidade.
O S-Swafer é configurado para dividir o efluente da coluna entre o detector MS e a porta olfativa do SNFR, conforme mostrado na Figura 6. A proporção de divisão entre o detector e a porta olfativa define o MS e o SNFR selecionando o tubo restritor conectado entre o saída de troca e porta olfativa.
Figura 6. S-Swafer configurado para uso com Clarus SQ 8 GC/MS e SNFR.Fonte da imagem: PerkinElmer Segurança e Qualidade Alimentar
O software utilitário Swafer anexado ao sistema Swafer pode ser usado para calcular esta taxa de divisão.A Figura 7 mostra como usar esta calculadora para determinar as condições de trabalho do S-Swafer para esta aplicação.
Figura 7. O software utilitário Swafer mostra as configurações usadas para esta tarefa de caracterização de aroma de lúpulo.Fonte da imagem: PerkinElmer Segurança e Qualidade Alimentar
O espectrômetro de massa é uma parte fundamental do sistema de caracterização de aroma.É importante não apenas detectar e descrever o aroma dos vários componentes que eluem da coluna GC, mas também determinar quais são esses componentes e quanto eles podem estar contidos no lúpulo.
Por esta razão, o espectrômetro de massa quadrupolo Clarus SQ 8 é a escolha ideal.Ele identificará e quantificará rapidamente os componentes usando os espectros clássicos da biblioteca NIST fornecida.O software também pode interagir com as informações olfativas descritas posteriormente nesta pesquisa.
A imagem do acessório SNFR é mostrada na Figura 8. Ele é conectado ao GC através de uma linha flexível de transferência de aquecimento.O efluente da coluna dividida flui através do tubo de sílica fundida desativada até a pinça de nariz de vidro.
O usuário pode capturar a narração de voz através do microfone embutido e monitorar a intensidade do aroma dos compostos aromáticos eluídos da coluna GC ajustando o joystick.
A Figura 9 mostra o cromatograma iônico total (TIC) de quatro lúpulos típicos de diferentes países.Uma parte de Hallertau na Alemanha é destacada e ampliada na Figura 10.
Figura 9. Cromatograma TIC típico de uma amostra de quatro saltos.Fonte da imagem: PerkinElmer Segurança e Qualidade Alimentar
Conforme mostrado na Figura 11, os recursos poderosos do MS permitem que picos específicos sejam identificados a partir de seus espectros de massa, pesquisando a biblioteca NIST incluída no sistema Clarus SQ 8.
Figura 11. O espectro de massa do pico destacado na Figura 10. Fonte da imagem: PerkinElmer Food Safety and Quality
A Figura 12 mostra os resultados desta pesquisa.Eles indicam fortemente que o pico que elui aos 36,72 minutos é 3,7-dimetil-1,6-octadien-3-ol, também conhecido como linalol.
Figura 12. Os resultados da pesquisa na biblioteca de massa mostrados na Figura 11. Fonte da imagem: PerkinElmer Food Safety and Quality
Linalol é um importante composto aromático que pode proporcionar uma delicada fragrância floral à cerveja.Ao calibrar o GC/MS com uma mistura padrão deste composto, a quantidade de linalol (ou qualquer outro composto identificado) pode ser quantificada.
O mapa de distribuição das características do lúpulo pode ser estabelecido através da identificação adicional dos picos cromatográficos.A Figura 13 mostra mais picos identificados no cromatograma Hallertau da Alemanha mostrado na Figura 9 anteriormente.
Figura 13. Cromatograma TIC típico de uma amostra de quatro saltos.Fonte da imagem: PerkinElmer Segurança e Qualidade Alimentar
Os picos anotados são principalmente ácidos graxos, indicando o grau de oxidação do lúpulo nesta amostra específica.O rico pico de mirceno é menor do que o esperado.
Estas observações indicam que esta amostra é bastante antiga (isto é verdade – esta é uma amostra antiga que está armazenada incorretamente).Os cromatogramas de quatro amostras adicionais de lúpulo são mostrados na Figura 14.
Figura 14. O cromatograma TIC de mais uma amostra de quatro saltos.Fonte da imagem: PerkinElmer Segurança e Qualidade Alimentar
A Figura 15 mostra um exemplo de cromatograma saltado, onde a narração de áudio e a gravação de intensidade são sobrepostas graficamente.A narração de áudio é armazenada em um formato de arquivo WAV padrão e pode ser reproduzida para o operador a partir desta tela em qualquer ponto do cromatograma exibido com um simples clique do mouse.
Figura 15. Exemplo de cromatograma de lúpulo visualizado no software TurboMass™, com narração de áudio e intensidade de aroma sobrepostas graficamente.Fonte da imagem: PerkinElmer Segurança e Qualidade Alimentar
Os arquivos WAV de narração também podem ser reproduzidos na maioria dos aplicativos de mídia, incluindo o Microsoft® Media Player, que está incluído no sistema operacional Windows®.Ao gravar, os dados de áudio podem ser transcritos em texto.
Esta função é executada pelo software Nuance® Dragon® Naturally speak incluído no produto SNFR.
Um relatório típico de análise de lúpulo mostra a narrativa transcrita pelo usuário e a intensidade do aroma registrada pelo joystick, conforme mostrado na Tabela 9. O formato do relatório é um arquivo de valores separados por vírgula (CSV), adequado para importação direta para Microsoft®. Excel® ou outro software aplicativo.
Tabela 9. Um relatório de saída típico mostra o texto transcrito da narração em áudio e os dados de intensidade do aroma correspondentes.Fonte: PerkinElmer Segurança e Qualidade Alimentar