Beer

1

Determinación de compuestos carbonilicos en la cerveza

• Damian Alberto Lampert• Nicolás Ariel Zona• Rodrigo Fontan• Manuel Vega Di Nezio

2

AbstractAbstract

3

Abstract (I)Abstract (I)

una Microextraccion en fase sólida seguida por cromatografía de gases y espectrometría de Masas, con el fin de determinar 41 compuestos carbonilicos que están presentes en la cerveza ya estacionada.

Vega Di Nezio-Zona-Lampert-Fontan. TAI 2013

Se realizó:

4

Se optimizo el método de derivatizacion en solución mediante:

• La selección de la fibra

• La selección de la temperatura, el tiempo de pre-incubacion y de extraccion

• La adicion de cloruro sodico

• La concentración de o-(2,3,4,5,6-pentafluorbenzil)hidroxilamina (PFBHA)


Abstract (II)Abstract (II)

5

Abstract (III)Abstract (III)Se determinó que:

• Ciertos compuestos como el (E)-Nonanal fueron mejor extraídos mediante una derivatizacion en fibra.

• Otros compuestos como hidroxiacetona o 5-hidroximetilfurfural resultaron ser detectados mas fácilmente por el método de derivatizacion en solución.


6

IntroducciónIntroducción

7

Compuestos Carbonilicos

Compuesto

Aldehído

Cetona

Ácido carboxílico

Éster

Amida


8

A concentraciones Bajasbrindan sabor a las bebidas alcohólicas.


9

Métodos


10Vega Di Nezio-Zona-Lampert-Fontan. TAI 2013

3 Estrategias se pueden seguir

11

ExperimentalExperimental

12

Instrumentación

• GC-MS (ThermoScientific)

• Columna Rtx-5SilMS (60m x0,25 µm I.D) con film de 1 µm.

Rango de temperatura: -60 a 330/350 ° C

Polidimetilsiloxano-divinilbenceno


13

Inyector @ 250°C. Inyección Splitless (Desorción 2 minutos)

Gradiente de temperatura: • 2 minutos @ 60°C • 60-165°C a 50°C/min• 165-200°C a 2°C/min• 200-260°C a 4°C/min• 260-290°C a 5°C/min• 6 minutos @ 290°C

Carrier: Helio 1,5mL/min

14

Detector

Dual Stage Quadrupole @ 250°C

Fuente de ionización: EI @ 70eV

Modo de detección TIC, barrido de m/z desde 35 hasta 400.

Software Xcalibur.

15

Derivatización en fibra y HS SPME

La fibra PDMS-DVB se cargó con PFBHA durante 10 minutos @ 45°C Y 250rpm

Vial con 10 mL de cerveza y 3,5g de NaCl se incubó durante 30 minutos @ 45°C y 250 rpm.


16

Optimización del procedimiento utilizando derivatización en solución

seguida de HS SPME

HeadSpace

10mL Cerveza + 50µl de solución 100mg/L de p fluorobenzaldehído (Patrón interno) + PFBHA.

Se optimizaron losparámetros detalladosen el abstract


17

Variables Variables experimentalesexperimentales


18

Revestimiento de la fibra SPME

La fibras evaluadas en este trabajo fueron:

• Polidimetilsiloxano (PDMS) 100 um

• Polidimetilsiloxano divinilbenceno (PDMS-DVB) 65 um

• Carboxen-polidimetilsiloxano (CAR-PDMS) 70 um

• Carbowax-divinilbenceno (CW-DVB) 70 um

• Dinivilbenceno-carboxen-polidimetilsiloxano(DVB-CAR-PDMS) 50/30 um


19

Concentración de PFBHAConcentración de PFBHASe analizaron distintas cantidades de una solución de 20 g/L con el fin de obtener la mejor eficiencia en la resolución de los picos.

• 20 uL • 50 uL• 100 uL • 250 uL• 500 uL • 1000 uL


Parámetros fijos: 20 min. de pre-incubación y 30 min. de extracción a 50 ºC

20

Temperatura de extracciónTemperatura de extracciónPara estudiar el efecto de la temperatura en la extracciónde los compuestos carbonilicos derivatizados se probaron siete temperaturas diferentes.

• 30 ºC • 40 ºC• 45 ºC • 50 ºC• 55 ºC • 60 ºC• 70 ºC


Parámetros fijos: 20 min. de pre-incubación y 30 min. de extracción.

21

Pre-incubaciónPre-incubación

Cuatro periodos de tiempo distintos fueron examinados bajocontinuo agite a 500 rpm para equilibrar la muestra.

• 5 min. • 10 min.• 20 min. • 30 min.


Parámetros: 30 min. de extracción a temperatura definida.

22

Tiempo de extracciónTiempo de extracciónCon el fin de encontrar el tiempo optimo, se expuso la fibra en el HS de la muestra por diferentes periodos de tiempo.

• 10 min. • 20 min.• 30 min. • 40 min.• 50 min. • 60 min.


Parámetros fijos: No definidos.

23

Adición de salAdición de salEl efecto de la fuerza iónica en la eficiencia de la extracción fue examinada a través de la adición de diferentes cantidadesde cloruro de sodio en el vial.

• 0 g • 1 g• 2 g • 3 g• 3,5 g


Parámetros fijos: Parámetros definidos.

24

Discusión yDiscusión y resultadosresultados


25

41 compuestos carbonilicos volátiles y no volátiles de estructura variable fueron seleccionados con el fin deexplorar las características de la derivatizacion en fibra simple y la derivatizacion en solución.


27

La técnica de derivatizacion en solución fue estudiadamediante la evaluación de los efectos de los siguientes parámetros en la eficiencia de la extracción.

• Revestimiento de la fibra

• Concentración de PFBHA

• Temperatura de extracción

• Tiempo de preincubación

• Tiempo de extracción

• Fuerza iónica

También una calibración y validación del método fue llevadasa cabo, con lo cual se evaluaron la linealidad y la repetitividadde la técnica.


28

Revestimiento de la fibraFue evidente que la fibra PDMS-DVB otorga la mejor extraccionpara estudiar los compuestos anteriormente mencionados

PDMS-DVB

PDMS

DVB-CAR-PDMS

CAR-PDMS

CW-DVBVega Di Nezio-Zona-Lampert-Fontan. TAI 2013


Concentración de PFBHAConcentración de PFBHA

30

Aldehídos alifáticossaturados (SLA) y aldehídosramificados

Cetonas y compuestosacetilados

Concentraciones PFBHA

Concentraciones PFBHA

0,75 g/L de PFHBA


31

Temperatura de extracciónTemperatura de extracción


32

Compuestos volátiles(cadena corta)

Demás compuestos

Tº

Tº

Para evitar la reacciones no deseadas y obtener la mayorextraccion de todos los compuestos, la temperatura seleccionada fue

60 ºC


33

Pre-incubaciónPre-incubación

Para permitir a los compuestos carbonilicos reaccionar conel PFBHA y realizar los análisis posteriores, el tiempo optimode pre-incubacion fue de :

10 min.


34

Tiempo de extracciónTiempo de extracción


35

Adición de salAdición de sal


36

SOLO en Hidroxicarbonilos aumenta la eficiencia de extracción si se aumenta la cantidad de cloruro sodico debido a la disminución en la actividad de agua y la consiguiente incapacidad de formar puentes H entre el hidroxilo y el derivatizante.

Como consecuencia, la mejor extraccion se realizo SIN el agregado de Cloruro de sodio

0 g NaCl


37

Calibración y ValidaciónCompuesto Rango (µg/L) R RSD (%)

Propanal 4-512 0,994 4,88

Decanal 0,07-256 0,909 4,18

2-butanona 1,6-204,8 0,996 3,85

2-acetilpirrol 18-128 0,989 12,84

Hidroxiacetona 40-5120 0,998 3,25

De un total de 41 compuestos carbonílicos analizados se presentan 5. Aquí, decanal y 2-acetilpirrol presentan curvas que no ajustan demasiado bien a la linealidad. En el caso del 2-acetilpirrol se lo atribuye a un pico desconocido que lo solapa parcialmente.El rango de concentraciones en el cual se mantiene la linealidad es muy amplio, siendo éste acorde y útil para las concentraciones estándar que se encuentran en la cerveza.RSD: relative standard deviationVega Di Nezio-Zona-Lampert-Fontan. TAI 2013

38

Comparación técnicas de derivatización (I)

Compuesto En solución En fibra

LOD(µg/L) LOQ(µg/L) LOD(µg/L) LOQ(µg/L)

Propanal 1,2 4,1 1,7 5,7

Decanal 0,021 0,071 0,005 0,017

2-butanona 0,024 0,08 ND ND

2-acetilpirrol 5,5 18,2 1178 3927

Hidroxiacetona

4,2 14,0 220 733

2-nonanona 0,255 0,849 0,046 0,152

Furfural 0,66 2,20 6,0 20,0

2,3-pentadiona

0,26 0,86 30 101


39

Comparación técnicas de derivatización (II)

Compuesto Concentración (µg/L)

En Solución En Fibra

Propanal 4,56 (+/- 0,17) 5,72 (+/- 0,26)

Decanal 0,82 (+/- 0,04) 1,04 (+/- 0,09)

2-butanona 12,35 (+/- 0,79) ND

2-acetilpirrol 110,1 (+/- 8,6) ND

Hidroxiacetona 1600 (+/- 123) 1742 (+/- 197)

2-nonanona ND 0,067 (+/- 0,002)

Furfural 492,6 (+/- 22,5) 503 (+/- 19)

2,3-pentadiona 14,4 (+/- 0,6) ND


40

Comparación técnicas de derivatización (III)


41

Comparación técnicas de derivatización (IV)

• Mediante derivatizacion en solución se obtuvieron áreasmas grandes, por lo que el limite de detección del métodoes menor.

• Los compuestos mas polares se extrajeron mejor con derivatizacion en solución, no así los apolares.

• La derivatizacion en fibra aporto áreas mucho menores,y la ausencia de algunos picos.


42

Comparación técnicas de derivatización (V)Derivatización en fibra

• No logra detectar moléculas de cadena pequeña.

• No detecta 5-HMF ni acetoína.

• No detecta dicetonas.

Derivatización en solución

• Áreas más grandes

• No logra detectar moléculas de cadena larga.

• Aumenta la eficiencia de extracción de las cetonas.


43

ConclusionesConclusiones

44

Parámetros óptimos paraParámetros óptimos para derivatizacion en solución derivatizacion en solución

• Una concentración de 0,75 g/L de PFBHA

• Sin agregado de NaCL.

• Pre-incubacion a 60 ºC durante 10 minutos

• Extraccion a 60 ºC durante 40 minutos con una fibra PDMS-DVB


45

Mediante la calibración y validaciónse demostró que el método de derivatizacion en solución era sólido.


46

Derivatizacion en soluciónDerivatizacion en solución

Esta técnica fue mas eficiente para detectar compuestos mas polares tanto carbonílicos como cetonas. La detección de 5-HMF, acroleína, hidroxiacetona, acetoina, glioxal y metilglioxal en la cerveza fue remarcable.


47

Derivatizacion en fibra simpleDerivatizacion en fibra simple

Esta técnica demostró ser mucho mas afín para compuestos apolares de cadenas largas como (E)-2-nonanal


48

FinFin

Beer

Technology

Transcript of Beer