Determination of Isoxanthohumol, Xanthohumol, Alpha and Beta Bitter Acids, and trans and cis-Iso-Alpha Acids by HPLC with UV and Electrochemical Detection: Application to Hop and Beer Analysis

Význam tématu

Měření polyfenolů a hořkých látek v chmelu a pivu je klíčové pro kontrolu kvality, konzistenci chuti, hodnocení stability a ověření pravosti výrobků.
Chmelové flavonoidy a iso-α-kyseliny ovlivňují aroma, hořkost i antioxidační vlastnosti piva.

Cíle a přehled studie

Cílem práce je vyvinout dvě gradientní HPLC metody spojující detekci UV DAD a elektrochemickou CoulArray platformu pro:

• kvantitativní stanovení isoxanthohumolu, xanthohumolu, α- a β-hořkých kyselin a trans-/cis-iso-α-kyselin
• metabolomickou diferenciaci různých druhů piva
• posouzení stability hořkých kyselin během stárnutí

Použitá metodika a instrumentace

Metodika zahrnuje dvě separační procedury:

1. Polyfenolová analýza: gradientní HPLC s fázemi A–C (sodikfosfát/acetonitril/tetrahydrofuran), C18 kolona 3 μm, DAD (218, 240, 254, 275 nm) a 16kanálová elektrochemická detekce (0–900 mV v 60 mV krocích).
2. Metoda pro hořké kyseliny: HPLC s perklorátovou mobilní fází, stejná kolona, dvoukanálová EC buňka (E1 +550 mV, E2 +850 mV).

Příprava vzorků: smíchání piva s acidifikovaným acetonitrilem a odstředění.
Software: Chromeleon 6.8, CoulArray 3.1, Pirouette 2.0 pro chemometrickou analýzu.

Hlavní výsledky a diskuse

• Detekční limity: 10–50 pg na kolonu (EC), 100–500 pg (UV); kvantifikační limity 200–1000 pg (EC), 500–5000 pg (UV); lineární rozsah 7 řádů (EC), 5 řádů (UV).
• Opakovatelnost: RSD ploch 1,2–2,5 %; RSD retenčního času průměrně 0,55 %.
• PCA metabolomické studie: EC data jednoznačně odlišují typy piva (domácí, evropské, IPA, stout); UV data nebyla dostatečně diskriminační.
• Stabilita Ultra IPA: během dvoutýdenního stárnutí klesly cis-iso-2 o 61 %, trans-iso-humulon o 67 %, trans-iso-adhumulon o 56 %, trans-iso-cohumulon o 55 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Simultánní stanovení širokého spektra polyfenolů a hořkých kyselin v jednom běhu.
• Elektrochemická detekce eliminuje potřebu SLE/SPE prekoncentrace.
• Metabolomický přístup umožňuje kontrolu kvality, sledování procesu kvašení, ověření autentičnosti a hodnocení stability piva.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace rychlých separačních technik a vícekanálových EC systémů pro vyšší propustnost a vyšší počet analyzovaných sloučenin.
• Rozšíření metabolomických databází pro pokročilé ověřování pravosti a sledování senzorických parametrů piva.
• Implementace on-line monitorování výrobního procesu a prediktivních modelů stability.

Závěr

Vyvinuté HPLC metody kombinující UV DAD a elektrochemickou detekci poskytují citlivé a spolehlivé stanovení klíčových chmelových sloučenin a umožňují metabolomickou diferenciaci a sledování stability piva. Metody podporují rozšířenou kontrolu kvality, optimalizaci výroby a výzkum chuťových vlastností.

Reference

1. Ullucci PA, Bailey B, Acworth IN, Crafts C, Plante M. The Spectro-Electro Array: A Novel Platform for the Measurement of Secondary Metabolites in Botanicals, Supplements, Food, and Beverages. Part 1 Theory and Concepts; Pittsburgh Conference 2012, Poster 1770-1 P.
2. De Cooman L, Aerts G, Overmeire H. Alteration of the Profiles of Iso-alpha-Acids During Beer Ageing, Marked Instability of Trans-Iso-alpha-Acids and Implications for Beer Bitterness, Consistency in Relation to Tetrahydroiso-alpha-acids. J Inst Brew 2000; 106:169–178.