DETERMINATION OF AROMATIC ALCOHOLS IN BEER BY SOLID PHASE EXTRACTION AND DETECTION WITH GAS CHROMATOGRAPHY IN COMBINATION WITH MASS SPECTROMETRY (GC-MS) Part I. – Creation and validation of the analytical method

Význam tématu

Pivo obsahuje řadu aromatických alkoholů, které významně ovlivňují jeho senzorický profil již při nízkých koncentracích. Zatímco o alifatických alkoholech a esterech je rozsáhle publikováno, údaje o fenolických alkoholech (např. 2-fenylethanol, guajakol, 4-vinylguajakol, tyrosol, tryptofol) v pivu chybí. Spolehlivá, citlivá a rutinně použitelná analytická metoda je proto klíčová pro kvalitativní a kvantitativní hodnocení těchto senzoricky aktivních látek.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem práce bylo vypracovat, optimalizovat a validovat analytický postup pro stanovení vybraných aromatických alkoholů v pivních vzorcích. Studie zahrnovala literární rešerši vzniku a významu aromatických alkoholů, vývoj postupu extrakce na pevné fázi (SPE) a vyhodnocení detekce spojení plynové chromatografie s hmotnostní spektrometrií (GC-MS).

Použitá instrumentace

• GC-MS: Trace GC Ultra – DSQ II (Thermo) s datovým systémem Excalibur
• Kapilární kolony RTx-5Sil MS Integra Guard (30 m × 0,25 mm × 0,25 μm) a alternativně CP-Sil 8 CB (50 m × 0,25 mm × 0,25 μm)
• Zařízení pro SPE (Supelco), membránová vývěva, stojan pro dusíkové sušení extraktů
• Ultrazvuková lázeň, sušárna, centrifuga, pH-metr, chladnička s mrazničkou
• Plyny: helium 5.0 (GC-MS), dusík 4.8 (koncentrace extraktů)

Použitá metodika

• Vzorek piva (50 ml) odplyněn v ultrazvuku, pH upraveno na 8,5 roztokem NaOH
• Do 10 ml vzorku přidán interní standard (4-ethylfenol, 30 mg/l)
• SPE kolona kondicionována methanolem a vodou (pH 8,5), vzorek nanesen, kolona promyta vodou
• Eluce etylacetátem, koncentrování eluátu dusíkem, převedení části extraktu do GC-MS vialky
• GC-MS v režimu SIM: injector 250 °C (splitless), transfer line 250 °C, MS zdroj 200 °C, program pece s rampami pro dané kolony
• Kvantifikace na základě kalibrační křivky v rozsahu 0–50 mg/l bez nutnosti ředění extraktů

Hlavní výsledky a diskuse

• Kolona RTx-5Sil MS prokázala lepší separaci i kratší dobu analýzy oproti CP-Sil 8 CB (nižší chvostování píků tyrosolu a tryptofolu).
• Linearita detektoru pro všechny analytované látky (r>0,995) v rozsahu až 49 mg/l.
• Repeatabilita (RSD 2,5–12 %) a vnitrolaboratorní reprodukovatelnost (RSD 3–15 %) vyhovují běžným QA/QC požadavkům.
• Správnost (průměrné výtěžnosti 48–80 %), detekční limity 0,0001–0,005 mg/l a kvantifikační limity 0,001–0,02 mg/l dokazují vysokou citlivost a přesnost metody.

Přínosy a praktické využití metody

Díky jednoduché přípravě vzorku a použití běžně dostupné instrumentace lze metodu nasadit v pivovarských laboratořích pro rutinní kontrolu obsahu aromatických alkoholů. Metoda umožní přesně stanovit koncentrace senzoricky aktivních fenolických látek, optimalizovat technologické procesy (kvašení, zrání, dealkoholizaci) a doplnit referenční databáze hodnot.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření na velkoplošné mapování obsahu aromatických alkoholů v různých pivních stylech
• Použití mikroextrakce (SPME), „purge and trap“ a izotopového zřeďování pro ještě vyšší citlivost a přesnost
• Integrace s online monitorovacími systémy pro kontrolu kvašení v reálném čase
• Aplikace metody na vína, cider či nealkoholické nápoje
• Vyšší dimenzionální chromatografie (GC×GC-MS) a spojení s NMR metodami pro komplexní profiling aroma

Závěr

Vyvinutá a validovaná metoda extrakce na pevné fázi s GC-MS detekcí představuje spolehlivý, citlivý a reprodukovatelný nástroj pro stanovení aromatických alkoholů v pivu. Splňuje požadavky pivovarské praxe na rychlost, selektivitu a přesnost a otevírá cestu k detailnímu senzorickému a technologickému hodnocení pivních produktů.

Reference

• Čulík J., Horák T., Jurková M., Čejka P., Kellner V., Dvořák J.: Stanovení aromatických alkoholů v pivu s využitím SPE a GC-MS. Část I – Vypracování a validace analytické metody. Kvasny Prum. 55, 2009, č. 7–8, s. 177–186.