Identification of volatile compounds from a brewery with SPME technique

• Autorzy: Piotrowicz A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/cdem-2016-0008

Warianty tytułu

PL

Identyfikacja lotnych związków z browaru za pomocą techniki SPME

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents results of the analysis of the volatile compounds arising from the production processes in a brewery. The investigated material comprised the unhoped brewer’s wort which was taken from the fermentation tanks during the industrial process. The identification of volatile compounds was conducted with the use of Solid-Phase MicroExtraction (SPME) technique by extracting the compounds from the headspace of the brewer’s wort (HS-SPME). The procedure was optimized by modifying the parameters potentially influencing the process efficiency. The analytes adsorbed on the fibers were subsequently placed in the injector of a gas chromatograph, where they were released in the course of thermal desorption. Three types of fibers were chosen for the experiments: 65 μm PDMS/DVB, 50/30 μm DVB/CAR/PDMS and 100 μm PDMS. The greatest number of peaks corresponding to compounds found in the examined material was observed on the 50/30 μm DVB/CAR/PDMS fiber while the lowest was identified on the 100 μm PDMS fiber. The detected compounds are mainly the derivatives of aliphatic, alicyclic and aromatic hydrocarbons with different functional groups e.g. carbonyl, aldehyde or ester and possessing O-heteroatom in their structure.

PL

W pracy przedstawiono wyniki analizy lotnych związków powstających w trakcie procesów produkcyjnych w browarze. Materiałem pobieranym do badań była brzeczka przednia (niechmielona) otrzymywana po procesie filtracji w kadzi filtracyjnej. Identyfikacji lotnych składników dokonano z wykorzystaniem techniki mikroekstrakcji do fazy stacjonarnej (SPME), ekstrahując związki z fazy nadpowierzchniowej brzeczki piwnej. Procedurę optymalizowano, modyfikując parametry potencjalnie wpływające na efektywność procesu. Zaadsorbowane na włóknie anality umieszczano następnie w dozowniku chromatografu gazowego, gdzie w wyniku termicznej desorpcji następowało ich uwalnianie. Do badań wytypowano trzy rodzaje włókien: 65 mm PDMS/DVB, 50/30 mm DVB/CAR/PDMS oraz 100 mm PDMS. Największą ilość związków zidentyfikowano na podstawie analizy włókna o bipolarnej fazie stacjonarnej 50/30 mm DVB/CAR/PDMS, natomiast najmniejszą przy użyciu włókna 100 mm PDMS. Zidentyfikowano w sumie kilkadziesiąt związków będących pochodnymi węglowodorów alifatycznych, alicyklicznych i aromatycznych, posiadających różne grupy funkcyjne, takie jak karbonylowa, aldehydowa, estrowa, oraz zawierających w swej strukturze heteroatom tlenu.

Słowa kluczowe

EN

volatile compounds; brewery wort; SPME; headspace; GC-MS

PL

lotne związki; brzeczka piwna; SPME; faza nadpowierzchniowa; GC-MS

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Chemistry-Didactics-Ecology-Metrology
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 21, NR 1-2
• Strony: 97--106
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Piotrowicz A.

• Faculty of Environmental Engineering, Lublin University of Technology, ul. Nadbystrzycka 40B, 20-618 Lublin, Poland, phone [phone]

Bibliografia

• [1] Ranau R, Steinhart H. Identification and evaluation of volatile odor-active pollutants from different odor emission sources in the food industry. Eur Food Res Technol. 2005;220:226-231. DOI: 10.1007/s00217-004-1073-4.
• [2] Rappert S, Müller R. Odor compounds in waste gas emissions from agricultural operations and food industries. Waste Manage. 2005;25(9):887-907. DOI: 10.1016/j.wasman.2005.07.008.
• [3] Schlegelmilch M, Streese J, Stegmann R. Odour management and treatment technologies: An overview. Waste Manage. 2005;25(9):928-939. DOI: 10.1016/j.wasman.2005.07.006.
• [4] Balasubramanian S, Panigrahi S. Solid-Phase Microextraction (SPME) techniques for quality characterization of food products: A review. Food Bioprocess Technol. 2011;4:1-26. DOI: 10.1007/s11947-009-0299-3.
• [5] Penìalver A, Pocurull E, Borrull F, Marcè RM., Trends in solid-phase microextraction for determining organic pollutants in environmental samples. Trends Anal Chem. 1999;18(8):557-568. DOI: 10.1016/S0165-9936(99)00145-4.
• [6] Górecki T, Yu X, Pawliszyn J. Theory of analyte extraction by selected porous polymer SPME fibers. Analyst. 1999;124(5):643-649. DOI: 10.1039/A808487D.
• [7] Pawliszyn J. New directions in sample preparation for analysis of organic compounds. Trends Anal Chem. 1995;14(3):113-122. DOI: 10.1016/0165-9936(95)94044-F.
• [8] Dewulf J, Van Langenhove H, Wittmann G. Analysis of volatile organic compounds using gas chromatography. Trends Anal Chem. 2002;21(9-10):637-646. DOI: 10.1016/S0165-9936(02)00804-X.
• [9] Hook GL, Kimm GL, Hall T, Smith PA. Solid-phase microextraction (SPME) for rapid field sampling and analysis by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Trends Anal Chem. 2002;21(8):534-543. DOI: 10.1016/S0165-9936(02)00708-2.
• [10] Dietz Ch, Sanz J, Camara C. Recent developments in solid-phase microextraction coatings and related techniques. J Chromatogr A. 2006;1103(2):183-192. DOI: 10.1016/j.chroma.2005.11.041.
• [11] Banel A, Zygmunt B. Zastosowanie połączenia mikroekstrakcji do fazy stacjonarnej i chromatografii gazowej do oznaczania lotnych kwasów tłuszczowych w próbkach środowiskowych i pokrewnych. Ecol Chem Eng S. 2008;15(1):7-28. http://tchie.uni.opole.pl.
• [12] Lingshuang C, Koziel JA, Lo Y-C, Hoff SJ. Characterization of volatile organic compounds and odorants associated with swine barn particulate matter using solid phase microextraction and gas chromatography - mass spectrometry - olfactometry. J Chromatogr A. 2006;1102(1-2):60-72. DOI: 10.1016/j.chroma.2005.10.040.
• [13] Rodríguez R, Mañes J, Picó Y. Off-line solid-phase microextraction and capillary electrophoresis mass spectrometry to determine acidic pesticides in fruits. Anal Chem. 2003;75(3):452-459. DOI: 10.1021/ac025884e.
• [14] Liu Z, Pawliszyn J. Online coupling of solid-phase microextraction and capillary electrophoresis. J Chromatogr Sci. 2006;44(6):366-374. DOI: 10.1002/chin.200644276.
• [15] Villanueva S, Vegas A, Fernández-Escudero JA, Íñiguez M, Rodríguez-Méndez ML, de Saja JA. SPME coupled to an array of MOS sensors: Reduction of the interferences caused by water and ethanol during the analysis of red wines. Sens Actuators B Chem. 2006;120:278-287. DOI: 10.1016/j.snb.2006.02.042.
• [16] Park MH, Jeong MK, Yeo J, Son HJ, Lim CL, Hong EJ, et al. Application of solid phase-microextraction (SPME) and electronic nose techniques to differentiate volatiles of sesame oils prepared with diverse roasting conditions. J Food Sci. 2011;76(1):C80-C88. DOI: 10.1111/j.1750-3841.2010.01954.x.
• [17] Alpendurada MF. Solid-phase microextraction: a promising technique for sample preparation in environmental analysis. J Chromatogr A. 2000;889(1-2):3-14. DOI: 10.1016/S0021-9673(00)00453-2.
• [18] Ciucanu I, Agotici V. Solid phase microextraction assisted by droplets-based liquid-liquid microextraction for analysis of volatile aromatic hydrocarbons in water by gas chromatography. J Sep Sci. 2012;35(13):1651-1658. DOI: 10.1002/jssc.201101105.
• [19] Poinot P, Grua-Priol J, Arvisenet G, Rannou C, Semenou M, Le Bail A, et al. Optimisation of HS-SPME to study representativeness of partially baked bread odorant extracts. Food Res Int. 2007;40(9):1170-1184. DOI: 10.1016/j.foodres.2007.06.011.
• [20] De Schutter DP, Saison D, Delvaux F, Derdelinckx G, Rock JM, Neven H, et al. Optimisation of wort volatile analysis by headspace solid-phase microextraction in combination with gas chromatography and mass spectrometry. J Chromatogr A. 2008;1179(2):75-80. DOI: 10.1016/j.chroma.2007.11.103.
• [21] Snow NH, Slack GC. Head-space analysis in modern gas chromatography. Trends Anal Chem. 2002;21(9-10):608-617. DOI: 10.1016/S0165-9936(02)00802-6.
• [22] Cai L, Koziel JA, Lo YC, Hoff SJ. Characterization of volatile organic compounds and odorants associated with swine barn particulate matter using solid phase microextraction and gas chromatography - mass spectrometry - olfactometry. J Chromatogr A. 2006;1102(1-2):60-72. DOI: 10.1016/j.chroma.2005.10.040.
• [23] Lee SM, Seo BC, Kim Y-S. Volatile compounds in fermented and acid-hydrolyzed soy sauces. J. Food Sci. 2006;71(3):146-156. DOI: 10.1111/j.1365-2621.2006.tb15610.x.
• [24] Cho H-J, Baek K, Lee H-H, Lee S-H, Yang J-W. Competitive extraction of multi-component contaminants in water by carboxen-polydimethylsiloxane fiber during solid-phase microextraction. J Chromatogr A. 2003;988(2):177-184. DOI: 10.1016/S0021-9673(02)02083-6.
• [25] Mahadevan K, Farmer L. Key odor impact compounds in three yeast extract pastes. J Agric Food Chem. 2006;54(19):7242-7250. DOI: 10.1021/jf061102x.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).