FASTER GAS CHROMATOGRAPHY AND ITS USE IN BREWING. PART 2. – THE DETERMINATION OF HIGH VOLATILE BEER FLAVOURS AFTER HEADSPACE EXTRACTION

Význam tématu

Rychlá a spolehlivá analýza vysoce těkavých senzoricky aktivních látek v pivu je klíčová pro řízení kvality, detekci nežádoucích defektů a optimalizaci pivovarských procesů. Zkrácení doby měření umožňuje rychlejší rozhodování v produkčním provozu i v laboratořích QA/QC.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo porovnat výkon nových kapilárních kolon s vnitřním průměrem 0,18 mm a klasických 0,32 mm pro headspace stanovení dimethylsulfidu, acetaldehydu, nižších alkoholů a těkavých esterů v pivu. Studie hodnotila chromatografické rozlišení, čas analýzy a reprodukovatelnost při stejných podmínkách matricové extrakce.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzy se použil plynový chromatograf Carlo Erba 5300 Mega Series vybavený plamenoionizačním detektorem (FID) a smyčkovým headspace dávkovačem Dani HSS 3950. Extrakce byla prováděna statickou headspace metodou.
V přehledné formě:

• Vzorky: komerční ležák ochlazený na 4 °C
• Kolony: J&W DB-WAX 60 m×0,32 mm (0,25 µm) versus J&W DB-WAX 20 m×0,18 mm (0,18 µm)
• Nosičový plyn: helium 5.0, split 1:100 vs. 1:575
• Oven program: 45 °C (1–4 min) → 10–34 °C/min → 60–135 °C
• Detekce: FID při 250 °C

Hlavní výsledky a diskuse

Chromatografické rozlišení na obou typech kolon bylo srovnatelné. Kapilára 0,18 mm zkrátila dobu analýzy pro dimethylsulfid z 2,95 min na 1,06 min (rychlostní zisk 2,8×) a pro acetaldehyd a těkavé látky z 12,30 min na 4,97 min (zisk 2,5×). Reprodukovatelnost retenčních časů (RSD < 0,5 %) i relativních ploch (RSD < 4 %) byla na obou kolonách statisticky srovnatelná. Menší rozdíl mezi skutečným a teoretickým ziskem byl způsoben změnou skutečné délky kapilár.

Přínosy a praktické využití metody

Díky významnému zkrácení doby analýzy lze zvýšit kapacitu laboratoře bez nutnosti modernizace chromatografu. Metoda je vhodná pro rutinní QA/QC, rychlou diagnostiku senzorických defektů a optimalizaci pivovarské výroby.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další směry zahrnují kombinaci úzkoprůměrových kolon se selektivními technikami extrakce (SPME), pokročilou detekci (MS) a aplikaci v dalších nápojářských a potravinářských matricích. Vývoj programů pro automatickou optimalizaci podmínek podpoří širší adopci fast GC.

Závěr

Nové kapilární kolony o průměru 0,18 mm umožňují významné zrychlení headspace GC-FID analýz vysoce těkavých látek v pivu při zachování kvality separace a reprodukovatelnosti. Metoda přináší výrazné výhody pro pivovarskou praxi a QA/QC laboratoře.

Reference

• Analytica EBC, 9.39 – Dimethyl sulphide and other lower boiling point volatile compounds in beer by gas chromatography. European Brewery Convention, 5th update, Nürnberg, 2005.
• Brautechnische Analysenmethoden, 1.1.1. – Leichtflüchtige Gärungsnebenprodukte – Headspace-Methode, Band II, MEBAK, Freising-Weihenstephan, 1996.
• Institute of Brewing, Methods of Analysis, 9.32 – Lower boiling point volatile compounds in beer by headspace gas chromatography. Institute of Brewing, London, 1997.
• Jelen H. H., Wlazly K., Wasowicz E., Kaminski E.: Solid phase microextraction for the analysis of some alcohols and esters in beer: Comparison with static headspace method. J. Agric. Food Chem. 46, 1998, 1469–1473.
• Šulák M., Šmogrovičová D., Leitner E.: Comparison of the content of volatile sulphur-containing compounds in Slovak beer by the SPME. Kvasny Prum. 54, 2008, 70–74.
• James A. T., Martin J. A. P.: Gas-liquid partition chromatography: the separation and micro-estimation of volatile fatty acids from formic acid to dodecanoic acid. Biochem. J. 50, 1952, 679–690.
• Horák T., Čulík J., Jurková M., Čejka P., Kellner V., Dvořák J., Hašková D.: Rychlejší plynová chromatografie a její využití v pivovarství. Část 1. – teoretické a praktické aspekty. Kvasny Prum. 55, 2009, 250–254.
• Cramers C. A., Janssen H. G., van Deursen M. M., Leclercq P. A.: High-speed gas chromatography: an overview of various concepts. J. Chromatogr. A 856, 1999, 315–329.
• Korytár P., Matisová E.: Rýchla plynová chromatografie. Chem. Listy 95, 2001, 470–476.
• Snyder W. D., Blumberg L. in: Sandra P., Lee M. L. (Eds.), Proc. 14th Int. Symp. on Capillary Chromatography, Baltimore, May 1992, p. 28.
• Quimby B. D., Giarrocco V., Klee M. S.: Hewlett-Packard Application Note 228–294, February 1995, publication number (43)5963-5190E.