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, totalsupport, supportacids, acidsmalt, maltinstruments, instrumentsalcohol, alcoholcolor, coloribu, ibuorganic, 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, alcoholcolor, coloribu, ibuorganic, organicethanol
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
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