WCPS: Elemental Analysis of Beer by ICP-OES

Význam tématu

Analýza kovů v průběhu výroby piva je klíčová pro zachování chuti, kvality a stability finálního nápoje. Přítomnost určitých prvků může pozitivně upravovat pH, zlepšovat fermentaci a ovlivňovat senzorické vlastnosti. Naopak nadměrné množství kovů, například železa, může způsobit nežádoucí metalickou příchuť a narušit kvalitu piva.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo stanovit obsah vybraných prvků (Ca, K, Mg, Na, Cu, Fe, Mn, Zn) v mladině a hotovém pivu vyráběném v New Belgium Brewing Company. Pro analýzu byla využita vertikální dual-view ICP-OES Agilent 5110 VDV s cílem poskytnout spolehlivá data pro kontrolu výrobního procesu a optimalizaci receptur.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky mladiny a piva byly nejprve sonikovány 20 minut pro odstranění oxidu uhličitého, poté naředěny kyselinou dusičnou (14 % pro pivo, 8,8 % + 3,8 % etanol pro mladinu) a filtrované přes Whatman. Kalibrace byla prováděna v matici 7 % HNO3 + 3 % etanol s mezigenerační kontrolou (CCV) zahrnující nízké a vysoké koncentrace prvků. Pro ověření kvality byly pravidelně analyzovány kontrolní roztoky a zpětné odezvy spiked vzorků.

Použitá instrumentace

• ICP-OES Agilent 5110 VDV (Vertical Dual-View)
• SeaSpray nebulizér s dvojitou cyklonickou komorou
• Hořák s vnitřním průměrem 1,8 mm, axialní a radiální režim měření
• Interní standardy: gallium (200 ppm) a yttrium (40 ppm)
• Parametry: RF výkon 1,2 kW, hlavní průtok plazmatu 12 L/min, průtok pomocného plynu 1 L/min

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrační křivky pro všechny prvky vykázaly lineární závislost s koeficienty determinace vyššími než 0,999. Metody detekční meze (MDL) dosáhly úrovně sub-ppm pro všechny stanovené prvky. Koncentrace v mladině vykazovaly vyšší obsah Ca, K a Mg, zatímco u hotového piva došlo k mírnému poklesu minerálů v důsledku filtrace a zákalu. Železo bylo u všech vzorků udrženo na minimální úrovni, čímž se zabránilo negativnímu ovlivnění chuti. Semikvantitativní IntelliQuant analýza dále odhalila přítomnost silikátu, které běžně nebývají monitorovány, ale mohou ovlivnit dietní složení.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a přesná kvantifikace klíčových minerálů pro kontrolu kvality piva
• Možnost optimalizovat složení vody a přísad pro žádoucí senzorické vlastnosti
• Preventivní sledování kontaminantů a kovových iontů, které mohou způsobit korozní či chuťové problémy
• Integrovaná semikvantitativní analýza pro rozšířený přehled o stopových prvcích

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se širší nasazení inline a on-line monitoringu prvků přímo ve výrobní lince s minimální přípravou vzorku. Kombinace ICP-OES s chromatografií (LC-ICP-MS) může poskytnout selektivní sledování kovových komplexů. Dalším krokem je úplná automatizace a robotizace vzorkovacího procesu, stejně jako rozvoj semikvantitativních algoritmů pro rychlejší kontrolní rozhodnutí.

Závěr

Metoda ICP-OES na platformě Agilent 5110 VDV prokázala vysokou citlivost, přesnost a reprodukovatelnost při stanovení klíčových kovů v mladině i hotovém pivu. Výsledky poskytují pivovarům cenné informace pro optimalizaci výrobního procesu a zajištění konzistentní kvality nápoje.

Reference

Nelson J., Kulikov E., Gilleland G., Sedin D., Williams S. Elemental Analysis of Beer by ICP-OES. Agilent Technologies Application Note, September 2017.