Vi använder cookies för att förbättra din upplevelse.Genom att fortsätta surfa på denna webbplats godkänner du vår användning av cookies.Mer information.
En nyckelingrediens i öl är humle.I smakerna av många öl ger de en viktig balans för malt.De hjälper också till att fälla ut proteiner etc. under kokning.Humle har också konserverande egenskaper, som hjälper till att hålla ölen fräsch och fri från bakterier.
Det finns många sorters humle och en mängd olika smaker finns tillgängliga.Eftersom smaken kommer att minska med tiden måste humle förvaras försiktigt och användas när den är färsk.Därför behöver humlens kvalitet karakteriseras så att bryggaren kan utveckla och leverera den önskade produkten.
Det finns många föreningar i humle som kan påverka smaken, så aromkaraktäriseringen av humle är mycket komplicerad.Komponenterna i typisk humle listas i tabell 1, och tabell 2 listar några viktiga aromföreningar.
Den traditionella metoden för att bedöma humlens kvalitet är att låta en erfaren bryggare krossa lite humle med fingrarna, och sedan lukta på aromen som frigörs för att utvärdera humlen från sinnena.Detta är giltigt men inte objektivt och saknar den kvantitativa information som behövs för att fatta rätt beslut om hur humle ska användas.
Den här studien beskriver ett system som kan utföra objektiv kemisk analys av humlearomer genom att använda gaskromatografi/masspektrometri, samtidigt som användarna får en metod för att övervaka luktsensationen av varje komponent som elueras från den kromatografiska kolonnfunktionen.
Static headspace (HS) provtagning är mycket lämplig för att extrahera aromföreningar från humle.Som visas i figur 1, lägg den vägda humlen (partiklar eller blad) i en glasflaska och förslut den.
Figur 1. Humle som väntar på analys i headspace-provflaskan.Bildkälla: PerkinElmer Food Safety and Quality
Därefter värms flaskan i en ugn vid en inställd fast temperatur under en bestämd bestämd tidsperiod.Headspace-provtagningssystemet extraherar en del ånga från flaskan och för in den i GC-kolonnen för separation och analys.
Detta är mycket bekvämt, men statisk headspace-injektion ger bara en del av headspace-ångan till GC-kolonnen, så det är verkligen bäst för högkoncentrationsföreningar.
Det visar sig ofta att vid analys av komplexa prover är det låga innehållet av vissa komponenter avgörande för provets totala arom.
Headspace-fällsystemet används för att öka mängden prov som införs i GC-kolonnen.Med denna teknik passerar det mesta eller till och med hela ångan i utrymmet genom adsorptionsfällan för att samla upp och koncentrera VOC.Fällan värms sedan snabbt upp och de desorberade komponenterna överförs till GC-kolonnen.
Med denna metod kan mängden provånga som kommer in i GC-kolonnen ökas med upp till 100 gånger.Den är mycket lämplig för humlearomanalys.
Figurerna 2 till 4 är förenklade representationer av HS-fällans funktion - andra ventiler och rörledningar behövs också för att säkerställa att provångan når där den ska vara.
Figur 2. Schematiskt diagram över HS-fällsystemet, som visar att balansflaskan är trycksatt med bärgas.Bildkälla: PerkinElmer Food Safety and Quality
Figur 3. Schematisk bild av H2S-fällsystemet som visar frigörandet av trycksatt huvudutrymme från flaskan in i adsorptionsfällan.Bildkälla: PerkinElmer Food Safety and Quality
Figur 4. Schematiskt diagram av HS-fällsystemet, som visar att VOC som samlas upp i adsorptionsfällan termiskt desorberas och införs i GC-kolonnen.Bildkälla: PerkinElmer Food Safety and Quality
Principen är mycket lik den klassiska statiska headspacen i huvudsak, men efter ångtrycksättningen, i slutet av ampullens ekvilibreringssteg, töms den helt genom adsorptionsfällan.
För att effektivt tömma ut hela ångan i utrymmet genom adsorptionsfällan kan processen upprepas.När fällan väl har laddats värms den snabbt upp och den desorberade VOC överförs till GC-kolonnen.
Arbetshästen Clarus® 680 GC är ett idealiskt komplement till resten av systemet.Eftersom kromatografi inte är krävande kan enkla tekniker användas.Det är viktigt att ha tillräckligt med tid mellan intilliggande toppar för luktövervakning så att användaren kan skilja dem från varandra.
Att ladda så många prover som möjligt i den kromatografiska kolonnen utan överbelastning bidrar också till att ge användarens näsa den bästa möjligheten att upptäcka dem.Av denna anledning används en lång kolonn med en tjock stationär fas.
Använd en mycket polär Carbowax®-typ stationär fas för separation, eftersom många komponenter (ketoner, syror, estrar, etc.) i humle är mycket polära.
Eftersom kolonnavloppsvattnet behöver försörja MS och luktporten krävs någon form av splitter.Detta bör inte påverka kromatogrammets integritet på något sätt.Därför bör den vara mycket inert och ha en inre geometri med låg volym.
Använd tillsatsgas i splittern för att ytterligare stabilisera och kontrollera det delade flödet.S-SwaferTM är en utmärkt aktiv spektroskopisk enhet som är mycket lämplig för detta ändamål.
S-Swafer är konfigurerad att dela kolonnutflödet mellan MS-detektorn och SNFR-luktporten, som visas i figur 6. Delingsförhållandet mellan detektorn och luktporten definierar MS och SNFR genom att välja strypningsröret anslutet mellan byt uttag och luktporten.
Figur 6. S-Swafer konfigurerad för användning med Clarus SQ 8 GC/MS och SNFR.Bildkälla: PerkinElmer Food Safety and Quality
Swafer-programvaran som är ansluten till Swafer-systemet kan användas för att beräkna detta split-förhållande.Figur 7 visar hur du använder denna kalkylator för att bestämma arbetsförhållandena för S-Swafer för denna applikation.
Figur 7. Programvaran Swafer visar inställningarna som används för denna uppgift för karakterisering av humlearom.Bildkälla: PerkinElmer Food Safety and Quality
Masspektrometern är en viktig del av aromkarakteriseringssystemet.Det är viktigt att inte bara upptäcka och beskriva aromen av de olika komponenterna som eluerar från GC-kolonnen, utan också att fastställa vilka dessa komponenter är och hur mycket de kan finnas i humlen.
Av denna anledning är Clarus SQ 8 kvadrupolmasspektrometer ett idealiskt val.Det kommer snabbt att identifiera och kvantifiera komponenter med de klassiska spektra i det medföljande NIST-biblioteket.Programvaran kan också interagera med den luktinformation som beskrivs senare i denna forskning.
Bilden av SNFR-fästet visas i figur 8. Den är ansluten till GC genom en flexibel värmeöverföringsledning.Det delade kolonnavloppsvattnet strömmar genom det deaktiverade röret av smält kiseldioxid till glasnäsklämman.
Användaren kan fånga röstberättelsen genom den inbyggda mikrofonen och övervaka aromintensiteten hos aromföreningarna som elueras från GC-kolonnen genom att justera joysticken.
Figur 9 visar totaljonkromatogrammet (TIC) för fyra typiska humle från olika länder.En del av Hallertau i Tyskland markeras och utökas i figur 10.
Figur 9. Typiskt TIC-kromatogram av ett prov med fyra humlar.Bildkälla: PerkinElmer Food Safety and Quality
Som visas i figur 11 tillåter de kraftfulla egenskaperna hos MS specifika toppar att identifieras från deras masspektra genom att söka i NIST-biblioteket som ingår i Clarus SQ 8-systemet.
Figur 11. Massspektrumet för toppen markerat i figur 10. Bildkälla: PerkinElmer Food Safety and Quality
Figur 12 visar resultaten av denna sökning.De indikerar starkt att toppen som eluerar vid 36,72 minuter är 3,7-dimetyl-1,6-oktadien-3-ol, även känd som linalool.
Figur 12. Massbibliotekets sökresultat som visas i figur 11. Bildkälla: PerkinElmer Food Safety and Quality
Linalool är en viktig aromförening som kan ge en delikat blomdoft till öl.Genom att kalibrera GC/MS med en standardblandning av denna förening kan mängden linalool (eller någon annan identifierad förening) kvantifieras.
Fördelningskartan för humleegenskaper kan fastställas genom att ytterligare identifiera de kromatografiska topparna.Figur 13 visar fler toppar identifierade i Hallertau-kromatogrammet från Tyskland som visas i figur 9 tidigare.
Figur 13. Typiskt TIC-kromatogram av ett prov med fyra humlar.Bildkälla: PerkinElmer Food Safety and Quality
De annoterade topparna är huvudsakligen fettsyror, vilket indikerar graden av oxidation av humle i just detta prov.Den rika myrcentoppen är mindre än väntat.
Dessa observationer indikerar att detta prov är ganska gammalt (detta är sant - det här är ett gammalt prov som är felaktigt lagrat).Kromatogrammen för fyra ytterligare humleprover visas i figur 14.
Figur 14. TIC-kromatogrammet för ytterligare ett prov med fyra hopp.Bildkälla: PerkinElmer Food Safety and Quality
Figur 15 visar ett exempel på ett överhoppskromatogram, där ljudberättelse och intensitetsinspelning överlagras grafiskt.Ljudberättelsen lagras i ett standard WAV-filformat och kan spelas upp för operatören från denna skärm när som helst i det visade kromatogrammet med ett enkelt musklick.
Figur 15. Ett exempel på ett humlekromatogram som visas i TurboMass™-programvaran, med ljudberättelse och aromintensitet överlagrade grafiskt.Bildkälla: PerkinElmer Food Safety and Quality
Berättar WAV-filer kan också spelas upp från de flesta medieapplikationer, inklusive Microsoft® Media Player, som ingår i Windows® operativsystem.Vid inspelning kan ljuddata transkriberas till text.
Denna funktion utförs av programvaran Nuance® Dragon® Naturally speak som ingår i SNFR-produkten.
En typisk humleanalysrapport visar berättelsen som transkriberats av användaren och aromintensiteten registrerad av joysticken, som visas i tabell 9. Formatet på rapporten är en kommaavgränsad fil (CSV), lämplig för direktimport till Microsoft® Excel® eller annan applikationsprogramvara.
Tabell 9. En typisk utdatarapport visar texten som transkriberats från ljudberättelsen och motsvarande aromintensitetsdata.Källa: PerkinElmer Food Safety and Quality