Simultaneous Analysis of Vicinal Diketones, Volatile Compounds and Ethanol Content in Beer with a Single Headspace Injection (Shimadzu Beer 3-in-1 Analyzer)
Aplikace | 2020 | ShimadzuInstrumentace
Analýza piva pomocí plynové chromatografie je klíčová pro kontrolu kvality a zajištění správných senzorických vlastností. Sledují se zejména vicinální diketony, které způsobují nežádoucí máslovou příchuť, dále široké spektrum těkavých organických sloučenin (esters, aldehydy, alkoholy) ovlivňujících aroma a konečně obsah ethanolu, který je legislativně regulován.
Cílem bylo vyvinout a ověřit univerzální metodu pro současné stanovení vicinálních diketonu, těkavých sloučenin a ethanolu z jednoho vzorku piva pomocí jediné hlavyprostorové injekce. Použit byl nový přístroj Shimadzu Beer 3-in-1 Analyzer, kombinující HS-10 autosampler a GC-2014 s dvoucestným kolonním adaptérem.
Pro přípravu standardů a vzorků byly využity postupy ASBC Beer-4, Beer-25 a Beer-48. Vzorek piva (5 ml) se mísil se směsí vnitřních standardů (2,3-hexanedion, n-propanol, n-butanol) a kyselým roztokem CuSO4 v 20ml HS vialkách.
Všechny sledované analytické signály byly separovány pod 20 minut s lineárními kalibracemi (r2 ≥ 0,998). Stanovení tří komerčních piv ukázalo: acetaldehyd 6,6–12,8 ppm, ethylacetát 10,6–12,0 ppm, isoamylacetát 0,4–1,0 ppm, isoamylalkohol 52–62 ppm, diacetyl 25–37 ppb, 2,3-pentanedion 5–9 ppb, ethanol 4,1–5,9 % obj.
Porovnání headspace a přímé injekce ethanolových vzorků prokázalo, že HS metoda dosahuje srovnatelné či lepší shody s deklarovanou hodnotou ABV na etiketě. Opakovatelnost byla velmi dobrá (RSD < 3 % pro ethanol, < 5 % pro diketony, < 8 % pro VOC). U diketonu se mírné zlepšení tvaru píků dosáhlo použitím stabilwaxové kolony.
Metoda výrazně zkracuje čas měření, protože umožňuje jednoinjekční simultánní analýzu více tříd sloučenin. Využití dusíku jako nosného i makeup plynu snižuje provozní náklady. Metoda je ideální pro malé i střední pivovary pro rychlou kontrolu fermentace a senzorických parametrů.
Další optimalizace může spočívat v úpravě teplotního programu pro zlepšení rozlišení kontaminujících píků a zkrácení doby analýzy. Metoda by se mohla rozšířit na stanovení dalších heterocyklů nebo sírových sloučenin v pivu. V dlouhodobém výhledu je možné provozovat plně automatizovaný systém s online monitoringem fermentačního tanku.
Přístroj Shimadzu Beer 3-in-1 Analyzer prokázal vysokou výkonnost a spolehlivost při měření ethanolu, VOC a vicinálních diketonu v pivu jedinou hlavyprostorovou injekcí. Metoda přináší významné časové a nákladové úspory a nabízí konzistentní výsledky s dobrou opakovatelností.
GC, HeadSpace
ZaměřeníPotraviny a zemědělství
VýrobceShimadzu
Souhrn
Význam tématu
Analýza piva pomocí plynové chromatografie je klíčová pro kontrolu kvality a zajištění správných senzorických vlastností. Sledují se zejména vicinální diketony, které způsobují nežádoucí máslovou příchuť, dále široké spektrum těkavých organických sloučenin (esters, aldehydy, alkoholy) ovlivňujících aroma a konečně obsah ethanolu, který je legislativně regulován.
Cíle a přehled studie
Cílem bylo vyvinout a ověřit univerzální metodu pro současné stanovení vicinálních diketonu, těkavých sloučenin a ethanolu z jednoho vzorku piva pomocí jediné hlavyprostorové injekce. Použit byl nový přístroj Shimadzu Beer 3-in-1 Analyzer, kombinující HS-10 autosampler a GC-2014 s dvoucestným kolonním adaptérem.
Použitá metodika a instrumentace
Pro přípravu standardů a vzorků byly využity postupy ASBC Beer-4, Beer-25 a Beer-48. Vzorek piva (5 ml) se mísil se směsí vnitřních standardů (2,3-hexanedion, n-propanol, n-butanol) a kyselým roztokem CuSO4 v 20ml HS vialkách.
- Autosampler: Shimadzu HS-10 (45 min při 60 °C)
- GC: Shimadzu GC-2014 se split/splitless injektorem (split 1:20)
- Kolony: SH-Stabilwax (30 m × 0,32 mm × 1 µm) na FID a SH-Rxi-5Sil-MS (30 m × 0,32 mm × 1 µm) na ECD
- Detektory: FID (200 °C, H2, vzduch, N2 makeup) a ECD (200 °C, N2 makeup 12 ml/min)
- Plynové podmínky: dusík, konstantní lineární rychlost 35 cm/s
- Teplotní program kolony: 40 °C (2,5 min), +10 °C/min do 170 °C (4 min)
Hlavní výsledky a diskuse
Všechny sledované analytické signály byly separovány pod 20 minut s lineárními kalibracemi (r2 ≥ 0,998). Stanovení tří komerčních piv ukázalo: acetaldehyd 6,6–12,8 ppm, ethylacetát 10,6–12,0 ppm, isoamylacetát 0,4–1,0 ppm, isoamylalkohol 52–62 ppm, diacetyl 25–37 ppb, 2,3-pentanedion 5–9 ppb, ethanol 4,1–5,9 % obj.
Porovnání headspace a přímé injekce ethanolových vzorků prokázalo, že HS metoda dosahuje srovnatelné či lepší shody s deklarovanou hodnotou ABV na etiketě. Opakovatelnost byla velmi dobrá (RSD < 3 % pro ethanol, < 5 % pro diketony, < 8 % pro VOC). U diketonu se mírné zlepšení tvaru píků dosáhlo použitím stabilwaxové kolony.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda výrazně zkracuje čas měření, protože umožňuje jednoinjekční simultánní analýzu více tříd sloučenin. Využití dusíku jako nosného i makeup plynu snižuje provozní náklady. Metoda je ideální pro malé i střední pivovary pro rychlou kontrolu fermentace a senzorických parametrů.
Budoucí trendy a možnosti využití
Další optimalizace může spočívat v úpravě teplotního programu pro zlepšení rozlišení kontaminujících píků a zkrácení doby analýzy. Metoda by se mohla rozšířit na stanovení dalších heterocyklů nebo sírových sloučenin v pivu. V dlouhodobém výhledu je možné provozovat plně automatizovaný systém s online monitoringem fermentačního tanku.
Závěr
Přístroj Shimadzu Beer 3-in-1 Analyzer prokázal vysokou výkonnost a spolehlivost při měření ethanolu, VOC a vicinálních diketonu v pivu jedinou hlavyprostorovou injekcí. Metoda přináší významné časové a nákladové úspory a nabízí konzistentní výsledky s dobrou opakovatelností.
Reference
- American Society of Brewing Chemists. Methods of Analysis Beer-4, Alcohol. 2004.
- American Society of Brewing Chemists. Methods of Analysis Beer-25, Diacetyl. 2014.
- American Society of Brewing Chemists. Methods of Analysis Beer-48, Headspace GC-FID Analysis of Beer Volatiles. 2012.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Shimadzu’s Total Support for Beer Analysis
2017|Shimadzu|Brožury a specifikace
Shimadzu’s Total Support for Beer Analysis C10G-E049 Analytical and Testing Instruments for Beer Shimadzu’s Total Support for Beer Analysis World Map of Shimadzu Sales, Service, Manufacturing, and R&D Facilities Sales and Service Manufacturing R&D Shimadzu’s Total Support for Beer Analysis…
Klíčová slova
beer, beershimadzu, shimadzuanalysis, analysisbrewing, brewingtesting, testingtotal, totalacids, acidssupport, supportmalt, maltinstruments, instrumentsalcohol, alcoholibu, ibucolor, colororganic, organicethanol
Shimadzu’s Total Support for Beer Analysis
2017|Shimadzu|Příručky
Shimadzu’s Total Support for Beer Analysis C10G-E049 Analytical and Testing Instruments for Beer Shimadzu’s Total Support for Beer Analysis World Map of Shimadzu Sales, Service, Manufacturing, and R&D Facilities Sales and Service Manufacturing R&D Shimadzu’s Total Support for Beer Analysis…
Klíčová slova
beer, beershimadzu, shimadzuanalysis, analysisbrewing, brewingtesting, testingtotal, totalsupport, supportacids, acidsmalt, maltinstruments, instrumentsalcohol, alcoholibu, ibucolor, colororganic, organicethanol
Analysis of Diacetyl and 2,3-pentanedione in Beer Using Nexis™ GC-2030
2019|Shimadzu|Aplikace
Application News Analysis of Diacetyl and 2,3-pentanedione in Beer Using Nexis™ GC-2030 Chromatogram and Calibration Curves of Standard Samples The chromatogram and calibration curves of standard samples are shown in Fig. 1 and Fig. 2, respectively. A. Hashimoto, Y.…
Klíčová slova
vdk, vdkdiacetyl, diacetylfermentation, fermentationbottling, bottlingbeer, beermain, mainchromatogram, chromatogramquantitative, quantitativepressurization, pressurizationyeasts, yeastsbefore, beforesamples, samplesratio, ratiovial, vialafter
Analysis of Diacetyl and 2,3-Pentanedione in Beer Using Brevis GC-2050 (Carrier Gas: N2)
2024|Shimadzu|Aplikace
Gas Chromatograph HS-20 NX/Brevis™ GC-2050 Application News Analysis of Diacetyl and 2,3-Pentanedione in Beer Using Brevis™ GC-2050 (Carrier Gas: N2) Akara Hashimoto1, Suzuki Arisa1, Shiro Yamada2 1 Shimadzu Corporation, 2 Far Yeast Brewing Company User Benefits Quantitation of diacetyl…
Klíčová slova
diacetyl, diacetylvdk, vdkfermentation, fermentationafter, aftersecondary, secondarybeer, beeraftersecondary, aftersecondaryvdks, vdksratio, ratiobefore, beforehopping, hoppingdry, drytreatment, treatmentstandard, standardnews