Application Note SpectraMax QuickDrop 微量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ます *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ます。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ます。時を経て、醸造工程はより複雑になっています。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りません。

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、微量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微量分光光度計（モレキュラーデバイス）
• プラスチック製キュベット（Sigma-Aldrich）
• 10mm遠紫外石英キュベット（スターナセル）
• 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)
  　▫リン酸一塩基性カリウム（Sigma-Aldrich）
  　▫フルクトース（Sigma-Aldrich）
  　▫二塩基性リン酸ナトリウム（Sigma-Aldrich）
  　▫脱イオン（DI）H₂O
  ◦希釈溶液
  　▫ヨウ化カリウム（Sigma-Aldrich）
  　▫エタノール（フィッシャーサイエンティフィック）
  　▫DI H₂O
  ◦グリシン原液
  　▫グリシン (Sigma-Aldrich)
  　▫脱イオン (DI) H₂O
  ◦オクタン（Millipore）
  ◦塩酸 (フィッシャーサイエンティフィック)
• 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 Methods of Analysis^2,3,4に基づいています。すべての測定に 10 mm キュベットポートを使用しました。

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に溶解しました。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ました。

色

ビールサンプルを10 mmキュベットに移し、QuickDropで430 nmで測定しました。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りました。

苦味

サンプル10mLを50mLコニカルチューブに移しました。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ました。エマルジョンが形成されるまで、サンプルを15分間振盪しました。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ました。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で吸光度を測定しました。

FANレベル

試料1mLを49mLの純水で希釈しました。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ました。各試験管に1 mLのニンヒドリン試薬を加えました。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分間冷却しました。希釈液5mLを試料に加え、十分に混合しました。吸光度をQuickDropで570 nmで測定した FANレベルの算出には式1を用いました。

方程式 1

A_S = average absorbance of the sample

A_G = average absorbance of the glycine standard sollution

A_B = average absorbance of the blank value (H₂O)

A_C = 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す。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す。ASBCプロトコル2に基づき、QuickDropを用いて色を測定しました。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ました。

QuickDrop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ます。ダブルIPAの苦味レベルは予想より低かったです。

最後にテストされた特性は、遊離アミノ態窒素（FAN）レベルです。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ます。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レベルを測定しました。

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ました。

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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