Studium jednoduchých polyfenolových látek v pivech různé provenience

Práce byla zaměřena na porovnání obsahu jednoduchých fenolových látek v pivech různé provenience: české, bulharské a dalších zemí. V první části práce bylo zjištěno, že složení bulharských ležáků je spíše podobné zahraničním ležákům než českým, jak o tom svědčí nízký rozdíl prokvašení, nízká barva, hořké látky, barva a rovněž nižší obsah celkových polyfenolů. Z toho vyplývá, že i z tohoto hlediska je složení českého piva výjimečné. V další části práce byla věnována pozornost obsahu jednoduchých polyfenolů. Ten v různých typech piv značně kolísá a zatím nebyl nalezen žádný vztah např. ke stupňovitosti, obsahu celkových polyfenolů, anthokyanogenů atd. Je to zřejmě způsobeno tím, že hladina těchto jednoduchých polyfenolů je značně ovlivněna skladbou surovin, varním postupem a pravděpodobně také stabilizačním postupem. Dále bylo zjištěno, že výsledky skupinových metod stanovení celkových polyfenolů, anthokyanogenů a flavanoidů nejsou ovlivněny přítomností těchto jednoduchých fenolických sloučenin nebo jen v zanedbatelné míře, a to vzhledem k nízké koncentraci těchto látek v pivu.

1 ÚVOD

Na základě našeho dřívějšího výzkumu se nám podařilo zcela exaktně odlišit česká piva od zahraničních piv plzeňského typu (Pilsner, Pils, Pilsener apod.). Bylo zjištěno, že jedním ze základních charakteristických znaků piva českého typu je přítomnost neprokvašeného extraktu (tj. česká piva se konzumují ve stadiu dokvašování). Naprostá většina českých piv obsahuje neprokvašený extrakt v rozmezí asi 3–12 %. Na druhé straně drtivá většina piv zahraničních je prokvašena úplně nebo téměř úplně (pod 1 %). Dále mají česká piva vyšší barvu, o něco vyšší pH a obsahují více hořkých látek. Naše piva mají také více celkových polyfenolů. Vyšší barva a vyšší obsah polyfenolů jsou důsledkem použití technologického postupu ve varně (tzv. dvourmutového dekokčního postupu), který se v českých pivovarech na rozdíl od zahraničí nejvíce používá. Ze senzorických charakteristik se pivo českého typu vyznačuje zejména vyšší plností chuti, hořkostí, delším dozníváním hořkosti a nižším výskytem cizích vůní a chutí (1). Zejména tyto vlastnosti lze považovat za ideální z hlediska schopnosti piva pobízet k dalšímu napití. Úspěch českého piva pramení ze skutečnosti, že vyhovuje velmi dobře lidské fyziologii.

Vyšší obsah polyfenolů v českých pivech je velmi významným prvkem, který naše piva odlišuje od piv zahraničních, proto je předmětem našeho dalšího podrobného zkoumání v rámci výzkumného záměru MSM6019369701 „Výzkum sladařských a pivovarských surovin a technologií“. Z tohoto pohledu jsme rozšířili náš výzkum i na jednotlivé fenolové sloučeniny.

Polyfenoly se do piva dostávají ze surovin, tj. z ječmene, respektive ze sladu, chmele a chmelových preparátů jako přirozené přírodní složky, které mají vliv jak na jeho senzorické vlastnosti, tak i na celkovou trvanlivost výrobku. Jejich hlavními představiteli jsou flavonoidy, patří sem také deriváty kumarinu, chinony, ubichinony, deriváty chlorogenové kyseliny, volné fenolové kyseliny a další. Rozdělení a chemickou strukturu podrobně popsali Čepička a Karabín (2). Přehledovou práci o polyfenolech publikoval Derdelinckx (3).

Přírodní polyfenoly jsou látky, které se obecně vyskytují v kůře, listech, kořenech a plodech rostlin. Jsou to látky s antioxidačními vlastnostmi. Díky tomu je jejich přítomnost v pivu velmi významná ze zdravotního hlediska. Antioxidanty jsou vlastně jakýmisi lapači radikálů a eliminují tak jejich škodlivé působení v lidském organismu (4).

Polyfenolům v pivu jsou přisuzovány účinky antioxidační, antimutagenní, antikarcinogenní, antimikrobiální, antitrombotické, antiflogistické, imunomodulační, dále regulují krevní tlak a hladinu krevní glukosy. Polyfenolové antioxidanty chrání před aterosklerózou, zvyšují rezistenci LDL proti oxidaci. Mají vazorelaxační a antikoagulační účinek (4, 5).

V pivech se vyskytují deriváty benzoové kyseliny a skořicové kyseliny, 4-hydroxyfenyloctová kyselina, salicylová kyselina, vanilin, chlorogenová kyselina, různé flavonoidy a další látky (6, 7).

V rámci mezinárodní spolupráce mezi VÚPS a bulharským partnerem jsme v rámci výzkumného záměru MSM6019369701 provedli porovnání obsahu jednotlivých polyfenolů v našich pivech s pivy na bulharském trhu. Pro porovnání jsou výsledky ještě doplněny analýzami zahraničních piv západoevropské provenience.

2 EXPERIMENTÁLNÍ ČÁST

2.1 Analytické metody

Analýza polyfenolů probíhala v chromatografickém systému HPLC s binárním gradientem s využitím vysoce citlivého elektrochemického CoulArray detektoru s osmi grafitovými elektrodami v řadě s nastavenými potenciály 250, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 mV vzestupně. Elektrochemicky aktivní látky eluované z chromatografické kolony procházely postupně řadou elektrod, kde při dosažení potenciálu charakteristického pro každý analyt, byly oxidovány. Byl měřen procházející proud, event. náboj, který byl úměrný koncentraci procházejícího analytu. Nejvyšší odezva (dominantní pík) při určitém nastaveném potenciálu byla použita pro kalibraci a stanovení každého analytu v jeho retenčním čase.

Pro separaci polyfenolů byla použita chromatografická kolona Synergi Hydro-RP 250x4 mm s velikostí částic sorbentu 4 μm. Průtok mobilní fáze byl 0,8 ml/min a teplota kolony 35 °C.

Mobilní fáze byly tvořeny 0,005 M octanem amonným (čistota pro MS) a acetonitrilem (čistota pro gradient). Mobilní fáze A obsahovala 5 % acetonitrilu, mobilní fáze B obsahovala 50 % acetonitrilu, pH obou fází bylo upraveno na hodnotu 3 kyselinou mravenčí (čistota pro MS). Na kolonu bylo dávkováno 10 ml vzorku odplyněného piva zředěného mobilní fází A v poměru 1:1.

Pro analýzu byl použit gradient (tab. 1):

Tab. 1 Gradient mobilní fáze

Analýza byla ukončena v 125. minutě. Od 126 do 127 min proběhlo elektrochemické čištění cel při 100 % B. Od 127 do 145 min byla kolona ekvilibrována fází A (100 %).

Chemické rozbory piv včetně analýzy celkových polyfenolů, anthokyanogenů a flavanoidů byly provedeny podle Analytiky EBC (8).

2.2 Použité vzorky piv

Ke stanovení jednoduchých polyfenolových látek bylo použito celkem 16 tuzemských ležáků, 12 tuzemských výčepních piv, 5 bulharských výčepních piv, 6 bulharských ležáků a 12 zahraničních ležáků západní provenience. Piva byla vybrána tak, aby zahrnovala reprezentativní vzorek dané kategorie.

3 VÝSLEDKY A DISKUSE

3. 1 Charakteristika bulharských piv

U všech vybraných piv byl proveden základní chemický rozbor, dosažitelné prokvašení, barva, hořké látky, pH, celkové polyfenoly a vicinální diketony. Vzhledem k značnému souboru získaných dat byly pro piva typu ležák v jednotlivých kategoriích vypočteny pro vybrané parametry průměry (tab. 2).

Tab. 2 Charakteristika jednotlivých skupin ležáků z hlediska vybraných parametrů

Jak je z tab. 2 patrné, složení bulharských ležáků je spíše podobné zahraničním ležákům než českým, jak o tom svědčí nízký rozdíl prokvašení, nízká barva, hořké látky i barva a rovněž nižší obsah celkových polyfenolů.

3.2 Obsah jednoduchých polyfenolových látek v dodaných pivech

Ve všech dodaných pivech byly stanoveny jednoduché polyfenolové látky. Vzhledem ke značnému rozsahu byly výsledky pro jednotlivé kategorie piv zprůměrovány (tab. 3).

Tab. 3 Obsah jednoduchých polyfenolů v českých, bulharských a jiných zahraničních pivech

Lze konstatovat, že ve většině jednoduchých polyfenolů neexistují velké rozdíly mezi jednotlivými typy piv. Výjimkou je např. vyšší hodnota hydroxykumarové kyseliny v bulharských pivech; důvodem může být např. specifická skladba surovin.

Pokud jde o porovnání našich výsledků se zahraniční literaturou (11, 12), jsou vcelku v dobré shodě. Poněkud vyšší hodnoty oproti našim výsledkům naměřili autoři (11) v případě kyseliny gallové, chlorogenové a protokatechové.

3.3 Vliv obsahu jednoduchých polyfenolů na výsledek uzančních metod stanovení polyfenolových látek

Aby bylo možné posoudit, jak se projeví obsah jednoduchých polyfenolových látek ve výsledku běžných uzančních metod, byl proveden následující pokus. Bylo vybráno celkem 11 typických jednoduchých polyfenolů, které byly přidány v množství 100 mg/l do piva, a v těchto vzorcích byly stanoveny celkové polyfenoly, anthokyanogeny a flavanoly. Výsledky jsou uvedeny v tab. 4.

Tab. 4 Vliv přídavku vybraných jednoduchých polyfenolových látek v množství 100 mg do l piva na výsledky uzančních skupinových metod

Poznámky:

• (*) látka č. 1 – celkové polyfenoly: barva červenohnědá, výrazně zkreslující, při aplikaci nižšího přídavku gallové kyseliny do piva se zbarveníprogresivně zvyšuje (přídavek 50 mg/l: odpovídá 449 mg/l celkových polyfenolů, přídavek 25 mg/l: odpovídá 367 mg/l celkových polyfenolů)

• (**) látky č. 9 a 10 – anthokyanogeny: neodpovídající medově růžová barva

• (***) látky č. 9 a 10 – flavanoidy: vzorek musel být naředěn 5 x, absorbance neředěného vzorku byla příliš vysoká

Z tabulky je patrné, že některé jednoduché polyfenoly přítomné v pivu mohou ovlivnit výsledky uzančních skupinových metod, ale ne nijak významně. Např. gallová kyselina se silně zbarvuje přidaným činidlem při stanovení celkových polyfenolů, vzhledem k jejímu nízkému množství v pivu (kolem 0,1 mg/l) se to v jejím obsahu téměř neprojeví. Zvýšení obsahu flavanoidů v případě katechinu a epikatechinu je logické, neboť právě katechin slouží jako standard této metody. Obsah anthokyanogenů nebyl významně ovlivněn žádnou z těchto látek.

4 ZÁVĚR

V první části práce bylo zjištěno, že složení bulharských ležáků je spíše podobné zahraničním ležákům než českým, jak o tom svědčí nízký rozdíl prokvašení, nízká barva, hořké látky i barva a rovněž nižší obsah celkových polyfenolů. Z toho vyplývá, že i z tohoto hlediska je složení českého piva výjimečné.

V další části práce byla věnována pozornost obsahu jednoduchých polyfenolů. Ten v různých typech piv značně kolísá a zatím nebyl nalezen žádný vztah např. ke stupňovitosti, obsahu celkových polyfenolů, anthokyanogenů atd. Je to zřejmě způsobeno tím, že hladina těchto jednoduchých polyfenolů je značně ovlivněna skladbou surovin, varním postupem a pravděpodobně také stabilizačním postupem.

Dále bylo zjištěno, že výsledky skupinových metod stanovení celkových polyfenolů, anthokyanogenů a flavanoidů nejsou ovlivněny přítomností těchto jednoduchých fenolických sloučenin nebo jen v zanedbatelné míře, a to vzhledem k nízké koncentraci těchto látek v pivu.