Workflow for the Assessment of Key Aroma Compounds of Pumpernickel Bread Variations

Význam tématu

Analýza aromatických složek pumpernickelového chleba umožňuje porozumět vlivu receptury na senzorické vlastnosti produktu. Díky detailnímu rozboru těkavých sloučenin vznikajících během Maillardovy reakce mohou výrobci optimalizovat chuťové a aromatické profily, což zvyšuje atraktivitu chleba pro spotřebitele a podporuje inovace v potravinářské výrobě.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a demonstrovat analytický workflow pro ne­cílenou i cílenou analýzu aromatických sloučenin pumpernickelového chleba s různými recepturami. Kombinace dvourozměrné plynové chromatografie (GCxGC) s TOFMS a automatizované statistické zpracování měla zajistit vysokou separační sílu, citlivost i rychlou identifikaci klíčových aroma látek a srovnání různých vzorků.

Použitá instrumentace

• GCxGC-TOFMS systém LECO Pegasus BT4D
• Komplexní GCxGC modulace s proměnlivou periodou (VMP)
• Solvent-assisted flavor evaporation (SAFE) pro extrakci těkavých látek
• Software ChromaTOF Tile pro statistickou analýzu dat

Použitá metodika

Vzorky tří variant pumpernickelového chleba byly extrahovány metylenechloridem a převedeny metodou SAFE. Chromatografická analýza proběhla na GC Agilent 7890 s kolónami Rxi-5MS (první rozměr) a Rxi-17MS (druhý rozměr). Parametry:

• Injector: split 1:100, 250 °C
• Mobilní fáze: helium 1,4 mL/min
• Oven program: 40 °C → 280 °C (5 °C/min) → 300 °C
• Modulace: VMP (2,1–3,7 s) s +11 °C a +15 °C offsetem
• MS detekce: m/z 40–400, 200 spekter/s, iontové zdroj 250 °C

Hlavní výsledky a diskuse

Chromatogramy prokázaly vysokou komplexitu těkavých složek. Díky dvourozměrnému dělení a rychlému detekčnímu režimu bylo možné rozlišit izobarické a blízce elující sloučeniny. Statistická analýza v ChromaTOF Tile odhalila složky s významnými rozdíly mezi recepturami. Identifikace hlavních odlišujících látek:

• Methional (potato aroma): nejvyšší koncentrace v recepturách 2 a 3.
• 2-pentyl-furan (máslo, zelené fazolky): nejvíce v receptuře 2.
• Dihydromaltol (karamelové aroma): výrazně v receptuře 1.

PCA ukázala tři odlišné klastry odpovídající variantám receptur a jejich charakteristickým aroma profilům.

Přínosy a praktické využití metody

Workflow poskytuje:

• Komplexní ne­cílenou analýzu těkavých sloučenin s vysokou citlivostí a rozlišením.
• Automatizovanou dekonvoluci a porovnání více chromatogramů.
• Rychlou identifikaci pomocí RI a NIST knihovny.

Tento přístup umožňuje potravinářským laboratořím optimalizovat receptury, sledovat kvalitu produktu a vyvíjet nové aroma profily podle požadavků trhu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření GCxGC-TOFMS v QA/QC pro potravinářství, využití strojového učení ke zlepšení třídění vzorků a predikci senzorických vlastností. Integrace s dalšími spektroskopickými technikami a mikroextrakčními metodami umožní ještě citlivější sledování stopových aroma sloučenin.

Závěr

Navržený workflow kombinuje SAFE extrakci, GCxGC-TOFMS a tile-based statistiku pro efektivní analýzu aromatu pumpernickelového chleba. Metoda poskytuje bohatá data o složení těkavých látek a usnadňuje porovnání receptur. Výsledky mohou vést k cílené modifikaci chuťových profilů a dalším inovacím v oblasti pečiva.

Reference

1. Majcher M. A. et al. Formation of Key Aroma Compounds during Preparation of Pumpernickel Bread. J. Agric. Food Chem. 2020, 68(38), 10352–10360.