Analytical Quantification of Phenolic Compounds in Barrel-Aged Alcoholic Beverages as a Control Measurement in the Manufacturing Process

Význam tématu

Staršíní v dubových sudech výrazně ovlivňuje senzorické vlastnosti destilátů jako whisky, rum, brandy či tequila. Fenolické sloučeniny uvolňované z dřeva (tanniny) ovlivňují barvu, chuť a aromatický profil. Jejich přesné stanovení slouží nejen k pochopení chemických proměn během zrání, ale i k ověření pravosti a zabezpečení výrobního procesu proti padělání nebo nechtěnému doplňování barviv či dřevných extraktů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo vyvinout a porovnat metody HPLC a UHPLC pro simultánní separaci a kvantifikaci sedmi klíčových fenolických látek jako značek stárnutí v různých destilátech. Metodika byla aplikována na čtyři matice (whisky, brandy, rum, tequila) a zkoumal se vztah mezi dobou zrání a celkovou koncentrací tanninů. Hlavním přínosem je navržení spolehlivého kontrolního postupu procesu zrání v průmyslové praxi.

Použitá metodika a instrumentace

Pro separaci a detekci sedmi fenolických standardů (vanilová, kyselina kávová, vanilin, p-kumarová, syringaldehyd, skopoletin, synapaldehyd) byly optimalizovány dva chromatografické protokoly:

• HPLC s 4,6×150 mm C18 kolonkou, částicemi 3,5 µm, gradient trojice mobilních fází (0,1 % kyseliny mravenčí ve vodě, methanol, acetonitril).
• UHPLC s 3,0×50 mm C18 sub-2 µm kolonkou pro zkrácení analýzy na 9 minut.

Základní moduly Agilent 1290 Infinity II LC:

• Flexibilní pumpa
• Multisampler s chlazením
• Multikolonový termostat
• Diodový array detektor (DAD) nastavený na 290 nm (ref. 360 nm)

Další vybavení a reagentní standardy:

• Sloučeniny LR (Sigma-Aldrich)
• Solventy LC-MS grade (J.T. Baker)
• Software Agilent OpenLAB CDS EZChrom Edition

Hlavní výsledky a diskuse

Metody vykázaly vysokou opakovatelnost (RSD časy retence <0,16 % při UHPLC, oblasti vrcholu <1,5 %). Přechod z HPLC na UHPLC významně zkrátil dobu analýzy a snížil spotřebu elučních činidel. Lineárnost kalibrací všech sedmi sloučenin dosahovala koeficientů R2 >0,9988.

Kvantitativní analýzy 18 vzorků ukázaly jasnou závislost celkového obsahu tanninů na délce zrání v dubových sudech:

• Rum: <2 µg/mL do 10 let, až 12,4 µg/mL po 30 letech.
• Brandy: 1,0 µg/mL po 10 letech vs. 11,9 µg/mL po 20 letech.
• Tequila: beznděný vzorek pod LOD, reposado >0,5 µg/mL, añejo 9–15 µg/mL.
• Whisky: 5,3 µg/mL (12 let) až 12,6 µg/mL (30 let).

Variabilita byla ovlivněna typem sudu a případnými mixovanými destiláty; u jednoho výrobce whisky bylo zajištěno srovnání pouze podle věku sudu.

Přínosy a praktické využití metody

Navržená analytika umožňuje rychlé a přesné měření fenolových markrů zrání v destilátech. Vhodná je pro implementaci do výrobního QA/QC procesu:

• Detekce podvodného zbarvování či přidávání dřevných extraktů.
• Ověření deklarované doby zrání a původu sudu.
• Snížení nákladů díky úspornému UHPLC protokolu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Prohloubení analýzy pomocí 2D-LC či hmotnostní spektrometrie by mohlo odhalit širší spektrum fenolů a jejich konjugátů. Integrace senzorických dat se spektroskopickými měřeními by mohla zlepšit korelace chemického profilu se senzorickými vlastnostmi. Vývoj šablon pro rychlou autentizaci vzorků v reálném čase s využitím strojového učení představuje další směr rozvoje.

Závěr

Použití HPLC a UHPLC metod pro simultánní kvantifikaci sedmi fenolických sloučenin prokázalo vysokou přesnost i efektivitu. UHPLC protokol nabízí až čtyřnásobné zkrácení doby analýzy při zachování analytických výkonů. Metoda vhodně doplňuje kontrolu kvality a autentizaci destilátů během výroby.

Reference

• Fenemma, O. R. Food Chemistry, Acribia, 3. vydání, str. 1130.
• Praven, K. et al. Tannins are Astringent. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry 2012, 1(3), 2278–4136.
• Wikipedia. Tannin. http://en.wikipedia.org/wiki/Tannin (přístup prosinec 2014).
• Muñoz-Muñoz, A. et al. Development and validation of a High Performance Liquid Chromatography-Diode Array Detection method for the determination of aging markers in tequila. Journal of Chromatography A 2008, 1213, 218–223.