啤酒花样品香气特征的HS-GC/MS嗅觉分析

啤酒中的一种关键成分是啤酒花。在许多啤酒的味道中，他们向麦芽提供了至关重要的平衡。他们还帮助沸腾蛋白质沸腾过程中的酿造过程等。啤酒花也具有防腐性能，有助于保持啤酒新鲜并没有细菌攻击。

啤酒花在三种方面有助于啤酒的味道：

• 香料——像酯和萜烯这样的化合物为许多啤酒提供了泥土味、水果味、柑橘味和树脂味。
• 芳香化合物——这些挥发性有机化合物迁移到啤酒顶部上方的蒸汽中，赋予啤酒特有的气味。这可能是水果味、花香、柑橘味等。它们构成了啤酒整体风味的重要组成部分。
• 苦味-啤酒花含有象蛇麻酮这样的化合物，它们不溶于水，但在沸腾时异构形成异蛇麻酮，使啤酒具有苦味，并且部分可溶。

有各种各样的啤酒花，提供各种口味。由于啤酒花的味道会随着时间的推移而降解，所以必须小心地储存啤酒花，并在新鲜时加以利用。因此，需要描述啤酒花的质量，以便酿酒师能够开发和交付所需的产品。

由于啤酒花中含有许多有助于提高风味的化合物，因此啤酒花的香气特征十分复杂。表1列出了典型啤酒花的组成，表2列出了一些关键的芳香化合物。

表格1。典型蛇麻草的组成。资料来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

成分	％
植物材料（纤维素、木质素等）	40
蛋白质	15
总树脂(苦味化合物)	15
水	10
灰	8
脂质，蜡，果胶	5
丹宁酸	4
单糖	2
香精油（香料/芳香化合物）	0.5到2

表2。关键酒花香气化合物。资料来源：PerkinElmer食品安全和质量

成分	评论
月桂烯	辛辣的味道；通常在煮沸过程中氧化成其他风味化合物，如芳樟醇和香叶醇及其氧化物
腐殖质	高贵啤酒花特有的精致风味；通过煮沸分解成氧化风味
石竹烯和金合欢烯	草药的辛辣特征，不是很明显

评估啤酒花质量的传统方法是让有经验的酿酒师通过用手指压碎一些啤酒花并闻其释放的香气来评估啤酒花的感官。这是有效的，但不是客观的，缺乏对如何使用啤酒花做出正确决定所需要的定量信息。

本研究概述了一个系统，可以提供客观的化学分析酒花香气利用气相色谱/质谱分析同时，为用户提供手段，以监测每个组件的嗅觉特性，因为它从色谱柱中洗脱。

这样的方法使用户能够获得特定跃点样本的更完整特征。

分析系统

分析系统由五个主要成分组成。

HS陷阱

静态顶空(HS)取样非常适合从啤酒花中提取芳香化合物。如图1所示，将称量的啤酒花(颗粒或叶子)放在一个玻璃小瓶中并密封。

图1所示。在顶空瓶里等待分析。图片来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

接下来，将该小瓶在烘箱中以设定的固定温度加热设定的固定时间段。顶空取样系统从小瓶中提取部分蒸汽，并将其引入GC柱进行分离和分析。

这种方法非常方便，但是静态顶空取样只能将顶空蒸汽的一小部分送入气相色谱柱，所以它非常适合于高浓度的化合物。

在对复杂样品进行分析时，经常会发现低含量的某些成分对样品的整体香气至关重要。

利用顶空捕集系统增加引入GC柱中的样品值的量。大多数或甚至整个顶空蒸汽通过吸附陷阱通过吸附陷阱来聚集并通过使用这项技术聚焦VOC。然后快速加热捕集物，并将解吸组分转移到GC柱中。

使用该方法，进入GC柱的样品蒸汽量可以增加高达100倍的倍数。它非常适合跳跃香气分析。

图2至图4是HS疏水阀操作的简化图——还需要其他阀门和管道来确保样品蒸汽到达它应该去的地方。

图2。HS捕集器系统示意图，显示用载气加压的平衡小瓶。图片来源：PerkinElmer食品安全与质量

图3。HS陷阱系统的示意图显示了加压顶空从瓶中释放到吸附剂陷阱。图片来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

图4。HS捕集器系统示意图，显示在吸附剂捕集器中收集的VOCs被热解吸并引入GC柱。图片来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

其原理本质上与经典的静态顶空非常相似，但在对蒸汽加压后，它在小瓶平衡步骤的末端通过吸附剂陷阱完全排出。

为了通过吸附疏水阀有效排出整个顶空蒸气，可以重复该过程。一旦装载捕集器，就会快速加热，并将解吸的VOC转移到GC柱。

克拉拉斯680 GC

工人克拉罗斯^®680 GC是系统其余部分的理想补充。由于色谱法要求不高，可采用简单的技术。相邻峰之间有足够的时间进行嗅觉监测至关重要，这样用户就可以彼此区分。

在柱中加载尽可能多的样品而不超载也是有利的，以便为用户的鼻子提供最好的机会来检测它们。为此，使用带有粗固定相的长柱。

非常极性的碳蜡^®-类型固定相用于分离，因为啤酒花中的许多组分具有高度极性（酮、酸、酯等）。

S-SWAFER系统

由于柱出水需要同时供应质谱和嗅觉口，因此需要某种形式的分离装置。这不应该以任何方式影响色谱的完整性。因此，它应该是高度惰性和低体积的内部几何形状。

在分离器中的化妆气体的利用提供了进一步的稳定性和控制分流率。S-SWAFERTM是一款出色的主动分裂装置，是本用途的理想选择。

S-Swafer配置用于在MS检测器和SNFR嗅口之间分离柱流出物，如图6所示。检测器和嗅觉端口之间的分流比是通过选择连接在Swafer出口和MS和SNFR之间的节流管来定义的。

图5。Clarus 680 SQ 8 GC / MS系统。图片来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

图6。S-Swafer配置使用Clarus sq8 GC/MS和SNFR。图片来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

包括在内Swafer系统，可以使用Swafer实用软件来计算这个分割比率。图7显示了如何使用这个计算器来确定这个应用程序的S-Swafer的操作条件。

图7。Swafer实用程序软件显示用于此工作的设置。图片来源：PerkinElmer食品安全与质量

Clarus SQ 8质谱仪

质谱仪是香气鉴定系统的关键部分。不仅要检测和描述从GC柱上洗脱的各种成分的香气，而且要确定这些成分是什么，以及它们在啤酒花中的含量可能是多少，这一点至关重要。

为此目的，Clarus SQ 8四极质谱仪是理想的，将识别和量化成分迅速，利用提供的NIST库中的经典光谱。该软件还可以与本研究后面描述的嗅觉信息进行交互。

GC-SNFR附件

图8中描绘了SNFR附件的图像。这通过柔性加热的转移线连接到GC。通过停用的熔融二氧化硅管道，分裂柱流出物流向玻璃鼻部。

图8。SNFR嗅觉端口配件。图片来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

用户可以通过内置麦克风和香气强度通过调节操纵杆来捕获声音叙事，同时监测从GC柱洗脱的香气化合物。

分析条件

表3。HS陷阱条件。资料来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

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顶空系统	珀金埃尔默®涡轮矩阵™ 110 HS陷阱
瓶平衡	80°C 15分钟
针	120°C
传输线	140°C，柱直接连接到HS陷阱
载气	25 psig的氦
干洗	5分钟
陷阱	空气毒型，30°C至300°C，保持5分钟
提取循环	抽汽压力为40 psig时为1

表4。GC条件。资料来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

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气相色谱仪/质谱仪	PerkinElmer Clarus 680 SQ 8
柱子	60米x 0.32 mm x1.0μm精英-5ms直接连接到HS陷阱
烤箱	40°C for 2 min，然后4°C/min至240°C for 8 min
载气	Swafer时为13 psig
注射器	PSS在300°C，载气关闭

表5所示。女士的条件。资料来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

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扫描范围	M /z 35到350
扫描时间	0.8秒
内扫描延迟	0.1秒
源临时	250°C
吸入管路温度	250°C

表6所示。嗅觉端口条件。资料来源：PerkinElmer食品安全和质量

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嗅觉端口	PerkinElmer SNFR
传输线	240°C温度下225 cm x 0.250 mm
潮湿的空气	500毫升/分钟，瓶温度设置为37℃

表7。仓促条件。资料来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

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Swafer	PerkinElmer S-Swawer在S1配置中
设置	使用Swafer实用软件开发–见图7

表8。样品的细节。资料来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

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样品制备	跳跃（叶子或颗粒）用旋转咖啡研磨机研磨，将1g称重到样品瓶中并密封
瓶	标准22毫升小瓶，带铝卷曲盖，带聚四氟乙烯内衬硅橡胶隔膜

典型色谱

图9描述了来自不同国家的四种典型啤酒花的总离子色谱图（TIC）。德国Hallertau的一部分突出显示，并在图10中展开。

图9。四种啤酒花样品的典型TIC色谱图。图片来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

图10。突出显示图9中的细节。图片来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

如图11所示，通过搜索Clarus SQ 8系统提供的NIST谱库，MS的功率允许从其质谱中识别特定的峰。

图11。从图10中突出显示的高峰的质谱。图像信用：PerkinElmer食品安全和质量

图12显示了搜索结果，它们非常强烈地表明，在36.72分钟的洗脱峰是3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇，或称为芳樟醇。

图12。图11所示的质谱图书馆搜索结果。图片来源：Perkinlemer食品安全和质量

芳樟醇是一种重要的芳香化合物，可为啤酒提供精致的花香。通过使用该化合物的标准混合物校准GC/MS，可量化芳樟醇（或任何其他一旦鉴定的化合物）的量。

通过对色谱峰的进一步鉴定，可以建立hop特征的剖面。图13展示了先前如图9所示的德国Hallertau色谱图中识别的进一步峰。

图13。四种啤酒花样品的典型TIC色谱图。图片来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

注释峰主要为脂肪族酸，表明该特定样品中酒花的氧化程度。味道浓郁的月桂峰比预期的要小一些。

这些观察表明，这个样品相当老了(这是真的——这是一个旧的样品，保存得很差)。另外四个啤酒花样品的色谱图如图14所示。

图14。进一步四跳样品的TIC色谱图。图片来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

嗅觉表征

图15示出了跳跃色谱图的示例，其中具有图形覆盖的音频叙述和强度记录。音频叙述以标准的WAV文件格式存储，可以通过简单的鼠标单击从显示的色谱图中的任何点从此屏幕重放到操作员。

图15。在TurboMass™软件中查看带有音频叙述和香气强度图形叠加的酒花色谱示例。图片来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

旁白WAV文件也可以从大多数媒体应用程序播放，包括微软^®媒体播放器，这是包括在Windows^®操作系统。在录制时，音频数据可以转录为文本。

此功能由Nuance执行^®龙^®SNFR产品中包含的自然语言软件。

表9显示了一个典型的啤酒花分析报告，显示了用户转录的叙述和从操纵杆记录的香气强度。该报告被格式化为一个逗号分隔值(CSV)文件，适合直接输入到Microsoft^®Excel^®或其他应用软件。

表9。典型的输出报告显示文本转录从音频叙述和相应的香气强度数据。资料来源:PerkinElmer食品安全和质量公司

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项目名	啤酒节。箴
样品名称	019 - hallertaudry
时间戳	口语文本	强度
1.05	一分钟即将来临	0
2.13	两分钟	0
5．15	添香	0
5.20	很微弱	0
6.07	什么都没有	0
6.65	非常微弱的气味	2
6.88	下单	3.
7.12	我喜欢酸奶	2
7.25	酸奶	4
7.30	香蕉的味道很好	5
7.35	果味	4
8.18	像酸奶一样	4
8.23	酸奶	4
9.17	水果有	2
10.02	什么都没有	0
10.10	大山峰，我什么都没闻到	0
11.52	燃烧的气味	2
11.58	几乎是伍迪	0
12.00	甜点	1
12.45	几乎是一点点咖啡	0
13.22	那是一种难闻的气味	3.
13.25	腐臭的气味	3.
13.82	某物	3.
13.88	几乎	0
13.90	医疗	0
15.43	药味	2
15.47	几乎是太妃糖喜欢	2
15.57	非常令人愉快的	4
16.43	下单	0
17.92	微甜	0
18.58	泡泡糖	0
19.88	暗示甜蜜的东西	0
21	臭鼬下单	3.
21.08	臭鼬	5
22.90	某物	3.

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开始时间	2013年9月19日2:39:02 PM.
持续时间	60
时间戳	口语文本	强度
23.02	几乎就像一场比赛	1
23.07	硫磺味	0
25.18	微妙的	2
25.22	微妙的	0
25.33	不太确定它是什么	0
25.70	什么都没有	0
30.70	小了气味	1
33.67	味道啊	2
36.23	纸板的气味必须	0
36.35	香蕉	2
36.82	几乎薄荷	2
38.08	那是一种很好的水果	3.
38.20	非常柑橘	0
42.47	热	4
42.50	胡椒粉	2
42.70	再一次	3.
42.82	这是一种臭味	6
42.85	是非常糟糕的秩序	6
43.08	汗湿的袜子气味	6
43.72	这是一个果味的气味	2
43.73	非常令人愉快的	2
45.78	花的	2
46.30	燃烧的气味	2
46.37	火柴快烧了	2
47.02	辣椒闻	1
47.95	胡椒粉	1
48.93	甜蜜的	1
49.13	添香	3.
49.88	有趣的气味	1
49.92	无法形容	0
50.32	啊	3.
50.35	医疗气味再次	4
50.40	药用的	4
54.08	溶剂	1

结论

在…上增加一个嗅觉孔HS GC / MS系统延伸其应用啤酒花等样品的申请。能够直接关联对硬分析数据提供的洞察力，这是挑战的洞察力。

这个系统应该引起酿酒师和研究人员的兴趣，涉及以下方面:

• 成品啤酒的香气分析
• 存储/老化研究
• 生啤酒花的质量控制
• 产品开发
• 禁止味道故障排除
• 竞争产品的逆向工程
• 比较研究

此信息已采购，从PerkinElmer食品安全和质量提供的材料进行审核和调整。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问PerkinElmer食品安全和质量。