Possibilities of Utilization of Modern Sample Preparation Methods for Gas Chromatographic Analyses in Beverage and Namely Brewing Analytics. Part III. – Solid-Phase Microextraction and Stir Bar Sorptive Extraction in Fatty Acids Analysis in Beer

Význam tématu

Volné mastné kyseliny významně ovlivňují senzorické vlastnosti piva, vitalitu kvasinek a stabilitu pěny. Krátké a středně dlouhé mastné kyseliny mohou způsobit nežádoucí žluklé aroma, zatímco oxidací dlouhých mastných kyselin vznikají příchutě stařiny. Rychlá a spolehlivá analýza těchto složek je proto klíčová pro kontrolu kvality piva.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo porovnat a optimalizovat moderní mikroextrakční postupy SPME v headspace režimu a SBSE s následnou reextrakcí v organickém rozpouštědle pro stanovení volných mastných kyselin v pivu. Studie hodnotí linearitu, výtěžnost i opakovatelnost obou technik.

Použitá instrumentace

• Plynový chromatograf Chrompack CP 9001 se split/splitless injektorem a plamenoionizačním detektorem
• Kapilární kolona ZB-Wax (30 m × 0,32 mm, film 0,25 μm)
• SPME manuální držák a vlákno Carbowax-DVB 65 μm (Supelco)
• SBSE míchací tyčinka Twister (PDMS 0,5 mm, Gerstel)
• Ultrapure voda, ethanol, síran amonný, BF3 v methanolu, plyny He, H₂ a syntetický vzduch

Použitá metodika

SPME: Vlákno bylo vystaveno headspace nad 4 ml ochuceného piva se vnitřními standardy a 1 g síranu amonného po dobu 30 min, následovala termální desorpce při 250 °C.
SBSE: Twister míchán v 10 ml vzorku se standardy 60 min při 1000 rpm. Extraktace byla dokončena zpětnou extrakcí do dichlormethan/hexan (50:50) po dobu 40 min. Pro C14–C18 kyseliny následovala methylace BF3 v methanolu (20 min, 95 °C) a extrakce methylesterů do hexanu.

Hlavní výsledky a diskuse

Obě metody prokázaly vysokou linearitu (R² > 0,995). SPME dosáhla výtěžnosti 95–110 % a RSD pod 5 % pro C6–C12. SBSE u středně dlouhých kyselin vykázala nižší výtěžnost (57–89 %) vzhledem k nižšímu log Ko/w, zatímco pro dlouhé kyseliny byla výtěžnost 94–110 % s RSD do 16 %. Časová náročnost SPME činí 35 min, SBSE 160 min.

Přínosy a praktické využití metody

SPME umožňuje rychlé, bezrozpouštědlové stanovení C6–C12 v kontrolních laboratořích. SBSE je robustní a vhodná pro komplexní analýzu včetně C14–C18, i když s vyšší časovou náročností a spotřebou rozpouštědel.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj nových povlaků SPME a SBSE pro širší polaritní spektrum, on-fiber derivatizace, plná automatizace, integrace s hmotnostní spektrometrií a minimalizace spotřeby rozpouštědel přispějí k dalšímu zefektivnění analýz.

Závěr

SPME a SBSE jsou účinné postupy pro analýzu mastných kyselin v pivu. SPME je preferována pro rychlé stanovení C6–C12, SBSE umožňuje navíc spolehlivou analýzu dlouhých mastných kyselin C14–C18. Výběr metody závisí na požadovaném rozsahu a časových i provozních nárocích.

Reference

• Chen E.-C.-H.: Utilization of wort fatty acids by yeast during fermentation. J. Am. Soc. Brew. Chem. 38, 1980, 148–153.
• Clapperton J.F.: Caprylic flavour as a feature of beer flavour. J. Inst. Brew. 84, 1978, 90–92.
• Dominguez X.A., Canales A.M.: Oxidation of beer. Brewers Digest 49, 1974, 40–47.
• Horák T. et al.: Stanovení mastných kyselin v pivu technikou SPME. Kvasny Prum. 51, 2005, 374–377.
• Horák T. et al.: Determination of free medium-chain fatty acids in beer by stir bar sorptive extraction. J. Chromatogr. A 1196–1197, 2008, 96–99.
• Horák T. et al.: Analysis of free fatty acids in beer: Comparison of SPE, SPME and SBSE. J. Agric. Food Chem. 57, 2009, 11081–11085.
• Baltussen E. et al.: Stir bar sorptive extraction (SBSE): Theory and principles. J. Microcolumn Sep. 11, 1999, 737–747.