STANOVENÍ ORGANICKÝCH KYSELIN VE SPECIÁLNÍCH PIVECH A NÁPOJÍCH NA BÁZI PIVA POMOCÍ KAPILÁRNÍ IZOTACHOFORÉZY

Význam tématu

Organické kyseliny jsou klíčové pro kvalitu piva – ovlivňují jeho chuťový profil, stabilitu pěny, koloidní a mikrobiologickou stabilitu. Jejich koncentrace navíc odráží technologii výroby a případné přídavky ovoce či okyselení.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo kvantifikovat pět hlavních organických kyselin (jablečná, jantarová, citronová, octová a mléčná) ve vybraných speciálních typech piv a nápojích na bázi piva (radlery, ovocná, kyselá, nealkoholická, světlá, tmavá, Ale) pomocí kapilární izotachoforézy. Studie vyhodnocuje rozdíly mezi jednotlivými řemeslnými i komerčními vzorky a navrhuje využití profilu kyselin pro kontrolu výrobní technologie a autenticitu složení.

Použitá metodika a instrumentace

Použitá instrumentace:

• Izotachoforetický analyzátor EA 101 (Villa Labeco, Slovensko) s vodivostní detekcí
• Vedoucí elektrolyt: 10 mM HCl + 5,6 mM bis-tris-propan + 0,1 % methyl-hydroxyetylcelulosa
• Koncový elektrolyt: 5 mmol l⁻¹ kyselina kapronová + 5 mmol l⁻¹ histidin
• Separační kolona FEP, 90 mm × 0,8 mm i.d.; analytická kolona FEP, 160 mm × 0,3 mm i.d.
• Max. napětí 8000 V, proud 250 µA (separační) a 50 µA (analytická), doba analýzy cca 30 min

Odběr a příprava vzorků:

• 58 vzorků z 11 zemí (ČR, DE, BE, USA, AT, UK, IT, SE, EE, IE, ES)
• Druhy: radlery, nealko, ovocná, kyselá, světlá, tmavá, Ale
• Odpěnění ultrazvukem, filtrace 0,22 µm, ředění 10×–100×
• Použité standardy: jablečná, jantarová, citronová, octová, mléčná kyselina (Sigma-Aldrich, Merck)

Hlavní výsledky a diskuse

Koncentrační rozsahy organických kyselin (mg l⁻¹):

• Nejvyšší mléčná kyselina v kyselých (1 776–9 429) a ovocných pivech (323–7 256)
• Citronová kyselina nejvíc v radlerech (808–2 914) a ovocných (348–2 850)
• Octová kyselina nejvíce v ovocných (107–600)
• Jablečná v kyselých (60–790); jantarová v Ale a ovocných

Shluková analýza oddělila radlery a část nealko vzorků, ostatní styly se v profilu kyselin překrývají. Korelační studie prokázala střední pozitivní vazbu mezi jablečnou, jantarovou a citronovou kyselinou a slabé vztahy k obsahu alkoholu.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a citlivá separace pěti organických kyselin bez složitého předúprav
• Možnost využití profilu kyselin pro kontrolu správné technologie kvašení a zrání piva
• Nástroj pro ověření autenticity ovocného podílu či míry okyselení
• Uplatnění v QA/QC a výzkumu pivovarského průmyslu

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s chemometrickou analýzou pro automatizovanou klasifikaci vzorků
• Rozšíření metodiky o další stopové látky (aminokyseliny, peptidy, minerály)
• Inline monitorování v reálném čase přímo ve výrobní lince
• Miniaturizace a automatizace přístrojů pro mikro- a domácí pivovary
• Využití strojového učení k predikci kvality na základě profilu kyselin

Závěr

Kapilární izotachoforéza prokázala schopnost přesně a reprodukovatelně stanovit pět klíčových organických kyselin ve speciálních pivech. Je vhodným analytickým nástrojem pro kontrolu kvality, technologické optimalizace a ověření složení nápojů na bázi piva.

Reference

1. Erny G. L., Rodrigues J. E. A., Gil M. A., Barros A. S., Esteve V. I.: Chromatographia 70, 1737 (2009).
2. Olšovská J., Čejka P., Štěrba K., Slabý M., Frantík F.: Senzorická analýza piva. Výzkumný ústav pivovarský a sladařský, Praha 2017.
3. Ciosek A., Rusiecka I., Poreda A.: J. Inst. Brew. 126, 53 (2020).
4. Preedy V.: Beer in Health and Disease Prevention. Elsevier/Academic Press, Amsterdam 2009.
5. Eßlinger M. H.: Handbook of Brewing: Processes, Technology, Markets. Wiley-VCH, Weinheim 2009.
6. Franz O., Gastl M., Back W.: Handbook of Brewing 44, 257 (2009).
7. Zhao X., Yin Y., Fang W., Yang Z.: Int. J. Gastron. Food Sci. 32, 100716 (2023).
8. Baigts-Allende D. K., Pérez-Alva A., Ramírez-Rodrigues M. A., Palacios A., Ramírez-Rodrigues M. M.: J. Food Compos. Anal. 100, 103921 (2021).
9. Fanari M. et al.: J. Food Process. Pres. 44, 1737 (2019).
10. Koren D. et al.: J. Food Sci. Technol. 57, 1183 (2020).
11. Brányik T., Silva D. P., Baszczynski M., Lehnert R., Almeida e Silva J. B.: J. Food Eng. 108, 493 (2012).
12. Burberg F., Zarnkow M.: Special Production Methods. Wiley-VCH, Weinheim 2009.
13. Narziss L. et al.: Brauwelt Int. 4, 396 (1992).
14. Selecký R., Šmogrovičová D., Šulák M.: Kvasný Prům. 51, 235 (2005).
15. Yang X., Yin L., Qi L., Guoxian G.: J. Am. Soc. Brew. Chem. 64, 222 (2018).
16. Wales D. S., Cartledge T. G., Loyd D.: J. Gen. Microbiol. 116, 93 (1980).
17. Püschner C., Zenz H., Schwarz H.: Mitteilungen Österreichisches Getränke Institut 1995.
18. Gehlhoff R., Piendl A.: Proc. Annu. Meet. ASBC 33, 43 (2018).
19. Bendová O., Pardonová B.: Kvasný Prům. 21, 75 (1975).
20. Tyrell T. et al.: Brew. Sci. 66, 75 (2013).
21. Basařová G.: Pivovarství: teorie a praxe výroby piva. VŠCHT, Praha 2010.
22. Navrátil M. et al.: Biotechnol. Appl. Biochem. 35, 133 (2015).
23. Garrett O.: The Oxford Companion to Beer. Oxford University Press, New York 2012.
24. Whiting G. C.: J. Inst. Brew. 82, 84 (1976).
25. Buszewski B., Dziubakiewicz E., Szumski M.: Electromigration Techniques. Elsevier, Berlin 2013.
26. Havlová P., Šusta J.: Kvasný Prům. 43, 37 (1997).
27. Wilson I.: Encyclopedia of Separation Science. Academic Press, San Diego 2000.
28. Dysvik A. et al.: Appl. Environ. Microbiol. 86 (2020).
29. Basařová G. et al.: Brew. Sci. 66, 75 (2013).
30. Montanari L. et al.: LWT Food Sci. Technol. 32, 535 (1999).
31. Yoshida S., Yokoyama A.: J. Biosci. Bioeng. 113, 556 (2012).
32. Brányik T. et al.: J. Food Eng. 108, 493 (2012).
33. Narziss L. et al.: Brauwelt Int. 4, 396 (1992).
34. Hough J. S. et al.: Malting and Brewing Science. Springer US, Boston 1982.