质谱仪-Mass 以固相微萃取(SPME)及气相层析质谱仪(GCMS)分析自制啤酒的香气风味来源

啤酒中迷人的香气，来自于不同主原料组合、天然添加物，酿造出千万种风味变化。用于家庭啤酒酿造的发酵罐配有气闸，该气闸由液体屏障组成，使发酵气体能够逸出，同时防止来自大气中微生物的污染。在发酵旺盛的阶段会产生大量的二氧化碳，此阶段为将大麦酵母添加大麦产生的麦芽汁后24小时内发生。由气闸排放的气体具有令人愉悦的香气，不同啤酒在发酵的初始阶段都是独特的过程。利用固相微萃取（SPME）串联气相层析质谱仪（GC / MS），来分析发酵气体中所含的挥发性成分，解开迷人风味的来源。

使用11.5磅的2-row(二绫麦)麦芽和1.5磅的苦黑麦芽酿造5加仑啤酒。在煮沸的不同阶段添加了本土的Homegrown, Columbus, Chinook, Centennial啤酒花，以增加苦味和香气。将Wyeast 1098 British Ale酵母添加到冷却的麦芽汁，在大约21.1°C（70°F）的温度下进行发酵。

酵母发酵在24小时内剧烈进行，将SPME Arrow悬挂在气闸上方，每10分钟来采样发酵气体。样品收集后，将SPME Arrow手动注入GC进样口。使用配备有SPME衬管和层析管柱以气层析质谱仪JEOL Q1500GC进行分析。
 

JEOL Q1500单四极杆质谱仪在电子电离（EI）源和70 eV的电离电子能量下运行。在m / z 35至m / z 500的范围内采集质谱，并使用JEOL数据处理软件在NIST17质谱数据库中进行搜索确认化合物。

  

▲图一.  自制啤酒发酵气体的香气成分
 

图1显示了在发酵罐气体中检测到的香气成分，主要成分是啤酒花挥发物，而发酵副产物乙酸乙酯，异戊醇和乙酸异戊酯(香蕉油)，因为较小的峰是较早的洗脱时间。-myrcene是啤酒花香气的主要贡献者，在这里使用的啤酒花品种中占25％至55％。-myrcene也是从气闸逸出的发酵气体中检测到的丰富的挥发性成分，啤酒花中次要的供献者为-pinene, -terpinene, limonene, sylvestrene及humulene。虽然乙醇在此阶段已产生，但在没有在气锁的香气中检测到，可能被困在气锁液屏障中。
 

总结来说淡啤酒发酵的前24小时，气锁中香气的主要贡献来自啤酒花的挥发物，发酵副产物的含量较低。这个结果我们能了解到淡啤酒light beer在发酵过程中，由于释放出的二氧化碳会使啤酒花挥发物的损失，而减少风味，通常会在发酵之后再添加啤酒花（干啤酒花）来增口啤酒风味的原因，例如印度淡啤酒India Pale Ales (IPAs)。
 

▼图二.  推荐使用JEOL日本电子JMS-Q1500GC 气相层析质谱仪

重金属如铅、镉、汞、砷等，以往都以ICP或是AA等方式进行检测，如今XRF荧光分析仪，针对像是铅、镉、汞、砷在内的八大重金属中，基本检测下限也都能达0 - 1ppm区间，能在第一时间初筛产品的重金属含量是否超标甚多。至于像是食品中多氯联苯的限值检测，以及农药残留及戴奥辛类化合物等，科迈斯更与台湾义美食品戴奥辛实验室(Sector JMS-800D磁质谱)、香港政府实验室-戴奥辛实验室(Sector JMS-800D)等长期合作(详图二)，守护你我食品安全，杜绝不肖厂商，有作为的让食安不再只是口号。