High Speed Analysis of Xanthohumolin Beer

Význam tématu

Analýza xanthohumolu a souvisejících hořkých složek z chmele je klíčová jak pro zdravotní hodnocení funkčních látek v pivu, tak pro kontrolu kvality hořkosti finálního produktu. Xanthohumol je ceněný prenylovaný flavonoid s antioxidačními, protizánětlivými a antibakteriálními účinky, zatímco izoxanthohumol vykazuje protirakovinnou a antivirovou aktivitu. Hořké složky jako humulinony, iso-α-acids, α-acids a β-acids ovlivňují senzorické vlastnosti piva a mohou působit příznivě na kognitivní funkce.

Cíle a přehled studie / článku

Článek představuje rychlou a citlivou HPLC metodu s fotodiodovým polem (PDA) pro simultánní stanovení xanthohumolu, izoxanthohumolu a šesti hořkých složek v pivu. Hlavním cílem je dosažení kompletní analýzy během 8 minut na vzorek s dostatečnou liniaritou, opakovatelností i výtěžností přípravy.

Použitá instrumentace

• Vysokotlaký kapalinový chromatograf Nexera X3 (Shimadzu)
• Kolona Shim-pack Velox C18 (50 mm × 3,0 mm I.D., 1,8 µm)
• Fotodiodové pole (PDA) SPD-M40
• Centrifugační zařízení pro 15 mL zkumavky
• Filtrační membrána 0,22 µm (HPTFE)

Použitá metodika

Standardní roztoky připravené ve 10mL objemové baňce obsahovaly: xanthohumol 10 mg/L, izoxanthohumol 10 mg/L, humulinony 20 mg/L, iso-α-acids 10 mg/L, α-acids 20 mg/L a β-acids 12,5 mg/L. Pro kalibraci bylo vytvořeno 5bodové ředění v následujících koncentracích:

• Xanthohumol 0,016–0,250 mg/L
• Izoxanthohumol 0,125–2,500 mg/L
• Humulinony 0,250–5,000 mg/L
• Iso-α-acids 0,500–10,000 mg/L
• α-acids 0,500–10,000 mg/L
• β-acids 0,019–0,312 mg/L

Chromatografické podmínky:

• Mobilní fáze A: 10 mmol/L fosfátový pufr (pH 2,6) + 0,2 mmol/L EDTA•2Na
• Mobilní fáze B: methanol
• Gradient: 50 % B (0 min) → 90 % B (6 min) → 90 % B (7 min) → 50 % B (7,01–8 min)
• Průtok 0,7 mL/min, teplota kolony 40 °C, objem injekce 5 µL
• Detekční vlnové délky: 370 nm (xanthohumol), 280 nm (izoxanthohumol), 270 nm (iso-α-acids, humulinony), 314 nm (α-acids, β-acids)

Příprava pivního vzorku:

• 5 mL piva odplynit ultrazvukem 15 min
• Přidat 4 µL 1-oktanu jako interní standard
• Přidat 5 mL methanolu, promíchat, odstředit 3 000 × g 15 min
• Supernatant přefiltrovat 0,22 µm a podrobit HPLC analýze

Hlavní výsledky a diskuse

Metoda dosahuje oddělení a kvantifikace všech sledovaných látek do 8 minut s koeficienty determinace r2>0,999 u všech kalibračních křivek. Ve vzorcích sedmi druhů piva byly naměřeny koncentrace:

• Xanthohumol: 0,012–2,458 mg/L
• Izoxanthohumol: 0,402–1,432 mg/L
• Humulinony: 0,586–12,126 mg/L
• Iso-α-acids: 5,974–25,328 mg/L
• α-acids: 1,392–26,280 mg/L
• β-acids: 0,006–1,120 mg/L

Testy výtěžnosti (spike and recovery) pro vzorky Beer 2, 4 a 7 ukázaly 91–113 % recuperace. Reprodukovatelnost (RSD) byla v rozsahu 1,431–8,609 %.

Přínosy a praktické využití metody

Rychlá analýza (8 min) výrazně zvyšuje propustnost laboratoře. Individuální volba detekční vlnové délky díky PDA zajišťuje citlivé stanovení každé složky. Metoda je vhodná pro rutinní kontrolu kvality piva, sledování zdravotně prospěšných flavonoidů i výzkum stability hořkých kyselin.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření na další funkční flavonoidy a hořké deriváty, integrace s hmotnostní spektrometrií pro vyšší selektivitu, automatizace přípravy vzorku a online monitoring během skladování pro predikci stability hořkosti.

Závěr

Vyvinutá HPLC metoda s Nexera X3 umožňuje rychlé, citlivé a reprodukovatelné stanovení xanthohumolu, izoxanthohumolu a šesti hořkých složek v pivu. Výsledek přináší významné zkrácení doby analýzy a vysokou kvalitu dat pro průmyslovou i výzkumnou praxi.

Reference

• European Brewery Convention, EBC ANALYTICA, 7.15
• European Brewery Convention, EBC ANALYTICA, 9.47
• European Brewery Convention, EBC ANALYTICA, 9.50
• Vázquez Loureiro P. et al. Determination of Xanthohumol in Hops, Food Supplements and Beers by HPLC, Foods, 2019
• Żołnierczyk A.K. et al. Isoxanthohumol — Biologically active hop flavonoid, Fitoterapia, 2015
• Táborský J. et al. Dynamics of bitter acids and xanthohumol in hop pellets during storage, Agronomy Research, 2018
• Gahr A. et al. The Stability of Bitter Substances in Beer During Ageing, Brewing Science, 2020
• Nimubona D. et al. Shelf life prediction of lager beer via iso-α-acids degradation, Journal of Food Engineering, 2012