Differentiation of Regular and Barrel-Aged Maple Syrups with ChromaTOF Tile

Význam tématu

Barrel-aging v charred dubových sudech po bourbonu přináší do potravin a nápojů nové aromatické a chuťové vlastnosti. Analýza těchto změn je klíčová pro pochopení chemických mechanismů interakcí mezi produktem a dřevem sudu, optimalizaci výrobních postupů a zajištění konzistentní kvality finálního výrobku.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo porovnat chemické složení běžného javorového sirupu a javorového sirupu zrajícího v sudech po bourbonu. Klíčové úkoly zahrnovaly separaci komplexních směsí látek, identifikaci třídou odlišných chemických markerů a statistickou analýzu odlišností mezi oběma skupinami vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

Pro extrakci aromatických sloučenin byl použit HS-SPME (vlhkostním vyrovnávacím vlákno PDMS/DVB/Carboxen). Analytické oddělení proběhlo pomocí dvoudimenzionální plynové chromatografie GCxGC s tepelným modulátorem QuadJet a detekcí pomocí time-of-flight hmotnostního spektrometru Pegasus BT 4D.

• Autosampler: LECO L-PAL 3
• Kolony: HP-5 MS (30 m × 0,25 mm × 0,25 µm) a Rxi-17SilMS (0,45 m × 0,25 mm × 0,25 µm)
• Proud nosného plynu: He 1,4 mL/min
• Teplotní program: 40 °C (2 min) → 10 °C/min → 280 °C
• Modulace: 2 s s navýšením o 15 °C nad druhou pecí
• MS rozsah: 35–550 m/z, 200 spekter/s, zdroj 250 °C, transfer line 300 °C
• Software: ChromaTOF pro akvizici a ChromaTOF Tile pro diferenciální analýzu

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza odhalila řadu chemických markerů, které se statisticky významně liší mezi skupinami:

• Pyrazin – detekován jen v běžném sirupu (nutty aroma), jen obtížně odlišitelný v TIC bez XIC m/z 80.
• Isoamylalkohol – vyšší koncentrace v bourbon barrel-aged sirupu (fermented/whisky aroma), potvrzeno m/z 55 a RI.
• Další třídy sloučenin: alkoholy, estery, alkany převládají v sudově zráném sirupu; azolová jádra, sírové sloučeniny, aldehydy a ketony ve vyšší míře v běžném sirupu.

Statistické zpracování pomocí PCA (139 proměnných) vedlo k jasnému rozdělení obou typů sirupů na PC1, která zachytila většinu variability. Analýza složek zátěže zdůraznila konzistentní trend podle funkční skupiny.

Přínosy a praktické využití metody

• Nepotřebuje cílené standardy pro všechny analyty – GCxGC-TOFMS umožňuje široké neselektivní oddělení a identifikaci.
• ChromaTOF Tile urychluje odhalení statisticky významných rozdílů i u nízkoúrovňových signálů.
• Workflow je aplikovatelné na různé potravinářské a nápojové matrice pro monitoring procesních změn nebo kvality.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace strojového učení pro automatické rozpoznání vzorů v neselektivních datech GCxGC-TOFMS.
• Rozšíření databází složených aromatických a funkčních molekul pro spolehlivější identifikace.
• Kvantitativní metodiky pro přesné stanovení klíčových markerů aroma v procesu vývoje nových výrobků.
• Aplikace na další potravinové produkty (káva, čaj, med) a nápoje (vína, destiláty, pivo).

Závěr

GCxGC-TOFMS ve spojení s ChromaTOF Tile poskytlo robustní a rychlý přístup k neselektivní diferenciální analýze javorových sirupů. Metoda umožnila odhalit jak jednotlivé chemické značky, tak funkční skupinové trendy související s bourbon barrel-agingem, což přispívá k lepšímu pochopení vlivu sudového zrání na aroma a chuť výrobku.

Reference

Form No. 203-821-634 LECO Corporation (2021) Application Note: Differentiation of Regular and Barrel-Aged Maple Syrups with ChromaTOF Tile.