Application Note QuickDrop UV-Vis分光光度計によるビール分析

はじめに

ビールは世界で最もポピュラーな飲料のひとつであり、その歴史はシュメール人の遺物から紀元前6000年まで遡ることができる1。醸造プロセスには主に、水、糖源、香料・苦味料（ホップ）、ビール酵母が含まれる。簡単に言えば、醸造者は酵母が糖分をアルコールとCO2に代謝するための栄養豊富な環境を作り、風味に影響を与える二次的要素を加える。時を経て、醸造工程はより複雑になっている。そのため、醸造者はすべてのバッチで高品質で一貫した味を保証するために、優れた品質管理プロセスを持たなければならない。

米国醸造化学者協会（ASBC）は、醸造工程全体を通してビールの特性を分析するための包括的な手順のリストをまとめました。これらの手順のほとんどは、紫外可視（UV-Vis）分光光度計で実行できます。

このアプリケーションノートでは、SpectraMax® QuickDrop™ 微量紫外線分光光度計で4種類のビールの色、苦味、遊離アミノ態窒素レベル（FAN）を調べました。これらの属性は、ビールの品質を評価し、潜在的な問題をトラブルシューティングするために、醸造工程中および醸造後に一般的に測定されます。

材料

• SpectraMax QuickDrop微量UV-Vis分光光度計（Molecular Devices社製、型番：QUICKDROP）
• プラスチック製キュベット（Sigma-Aldrich社、商品番号Z330388）
• 10mm遠紫外石英キュベット（スターナセルのカタログ番号9-Q-10）
• FAN測定用バッファー
  ◦ニンヒドリン試薬
  　▫ニンヒドリン (Sigma-Aldrich 社のカタログ番号 #151173)
  　▫リン酸一塩基性カリウム（Sigma-Aldrich cat.）
  　▫フルクトース（Sigma-Aldrich cat.）
  　▫二塩基性リン酸ナトリウム（Sigma-Aldrich cat.）
  　▫脱イオン（DI）H 2 O
  ◦希釈溶液
  　▫ヨウ化カリウム（Sigma-Aldrich cat.）
  　▫エタノール（フィッシャーサイエンティフィック社製 cat.）
  　▫DI H ₂ O
  ◦グリシン原液
  　▫グリシン (Sigma-Aldrich 社のカタログ番号 #410225)
  　▫脱イオン (DI) H _2O O
  ◦オクタン（Millipore社のカタログ#104718）
  ◦塩酸 (フィッシャーサイエンティフィック社製 cat. #A144S-500)
• ビールサンプル
  ◦インディア・ペールエール（IPA）
  ◦ダブルIPA
  ◦ブラックIPA
  ◦シトラスウィット

分析方法

プロトコールはASBC分析法2、3、4に基づいている。すべての測定に 10 mm キュベットポートを使用した。

緩衝液の調製

ニンヒドリン試薬のために、10 gの二塩基性リン酸ナトリウム、6 gのリン酸カリウム、0.5 gのニンヒドリン、および0.3 gのフルクトースを100 mLのDI H2Oに溶解した。希釈液は、0.5gのヨウ化カリウムを150mLの蒸留水と100mLの96％エタノールに溶解して調製した。

色

ビールサンプルを10 mmキュベットに移し、QuickDropで430 nmで測定した。柑橘類のウィットビールは、かすみがあるため、測定前にフィルターにかけ、スピンダウンする必要があった。

苦味

サンプル10mLを50mLコニカルチューブに移した。1mLの3N塩酸、20mLのイソオクタン、50μLのオクタノールを同じコニカルチューブに加えた。エマルジョンが形成されるまで、サンプルを15分間振盪した。その後、サンプルを1000rpmで3分間遠心分離し、水層と有機層を分離した。有機層からのアリコートを石英キュベットにピペッティングし、275 nmで吸光度を測定した。

FANレベル

試料1mLを49mLの純水で希釈した。希釈した試料2 mL、水、グリシン標準物質（2 mg/L）を別々のガラス製試験管に分注した。各試験管に1 mLのニンヒドリン試薬を加えた。試料を100℃のヒートブロック上で16分間加熱した後、20℃まで20分間冷却した。希釈液5mLを試料に加え、十分に混合した。吸光度をQuickDropで570 nmで測定した FANレベルの算出には式1を用いた。

式1

AS = average absorbance of the sample

AG = average absorbance of the glycine standard sollution

AB = average absorbance of the blank value (H2O)

AC = average absorbance of the correction for dark wort and beer

F = dilution factor of the sample

2 = concentration of the glycine standard solution in mg/L

結果

ビールの色は、顧客が最初に注目する特性の一つである。色はビールの分類だけでなく、醸造過程における問題を特定する上でも重要である。ASBCプロトコル2に基づき、QuickDropを用いて色を測定した。結果は図1の標準標準法単位（SRM）で報告されています。ビールの色は醸造会社の色検査と一致していた。

クイックドロップはサンプルの苦味も測定することができました。苦味は、ビールの最も特徴的な特性の一つである味に寄与しています3。図2では、液体-液体抽出プロセスを利用して、ビールの苦味成分を分離・測定しました。結果は国際苦味単位（IBU）で報告され、ビールの予想される苦味プロファイルとほぼ一致している。ダブルIPAの苦味レベルは予想より低かった。

最後にテストされた特性は、遊離アミノ態窒素（FAN）レベルである。FANは、酵母によって発酵される栄養豊富な液体である麦汁中に存在するすべてのアミノ酸とペプチドから構成される4。FANレベルは、測定するタイミングによって、酵母の代謝を測定したり、ビールの発酵が完了したタイミングを判断したりするのに用いることができる。図3では、ASBCのニンヒドリンベースの手順を利用し、ビールサンプル中のFANレベルを測定した。

結論

この技術と結果は醸造会社によってレビューされ、その結果は彼ら自身の分析と非常によく一致した。

さらに、QuickDropの方程式エディタを使用して、複雑な方程式を自動的に計算するカスタムプロトコルを作成することができます。例えば、式1（図4）に基づいてFANレベルを計算するプロトコルを設定することができます。

ここでは、醸造所で行われる一般的な実験のいくつかを取り上げましたが、ビールの品質を評価するためにQuickDropで実行できるさまざまな検査があります。広いスペクトル範囲と直感的なソフトウェアにより、QuickDropはビールの特性評価に適しています。

関連情報

1. Damerow, Peter. “Sumerian beer: the origins of brewing technology in ancient Mesopotamia.” Cuneiform Digital Library Journal 2 (2012): 1-20.
2. ASBC Methods of Analysis, online. Beer Method 10. Color. Approved (1958). American Society of Brewing Chemists, St. Paul, MN, U.S.A. doi: 10.1094/ASBCMethod-Beer10
3. ASBC Methods of Analysis, online. Beer Method 23. Beer Bitterness. Approved (1968), rev. (1975). American Society of Brewing Chemists, St. Paul, MN, U.S.A. doi: 10.1094/ASBCMethod-Beer23
4. ASBC Methods of Analysis, online. Beer Method 31. Free Amino Nitrogen (International Method). Approved (1975). American Society of Brewing Chemists, St. Paul, MN, U.S.A. doi: 10.1094/ASBCMethod-Beer31

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