Application Note SpectraMax QuickDrop微量分光光度計で
ビール分析を効率化
- 4秒の読み取り時間による迅速な分析
- 広い吸光度範囲 (190 nm - 1100 nm)
- カスタム式エディターにより、複雑な計算方法を保存可能
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はじめに
ビールは世界で最も人気のある飲料の一つであり、その起源は紀元前6000年頃のシュメールの遺物にまで遡ることができます1。醸造プロセスは主に、水、糖源、フレーバーや苦味成分（ホップ）、そしてビール酵母を含みます。簡単に言えば、醸造者は酵母が糖をアルコールとCO₂に代謝できる栄養豊富な環境を作り、風味に影響を与える二次的な要素を加えます。時を経て、醸造プロセスはより複雑になりました。そのため、醸造者はすべてのバッチで高品質かつ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備えている必要があります。
アメリカ醸造化学者協会（ASBC）は、醸造プロセス全体でビールの特性を分析するための包括的な手順リストをまとめています。これらの手順のほとんどは、紫外可視（UV-Vis）分光光度計で実施できます。
このアプリケーションノートでは、SpectraMax QuickDrop 微量分光光度計を用いて、4種類のビールにおける色、苦味、遊離アミノ窒素（FAN）レベルを測定しました。これらの属性は、醸造中および醸造後にビールの品質を評価し、潜在的な問題を解決するため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
方法
プロトコールはASBCの分析方法 *2,*3,*4に基づきました。すべての測定には10 mmキュベットポートを使用しました。
バッファー調製
ニンヒドリン試薬には、10 gのリン酸二水素ナトリウム、6 gのリン酸カリウム、0.5 gのニンヒドリン、0.3 gのフルクトースを100 mLの超純水に溶解しました。希釈溶液は、0.5 gのヨウ化カリウムを150 mLの蒸留水と100 mL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。濁りのため、シトラスウィットビールは測定前にろ過および遠心処理を行う必要がありました。
苦味
サンプル10 mLを50 mLコニカルチューブに移しました。同じチューブに3N HCl 1 mL、イソオクタン20 mL、オクタノール50 μLを加えました。サンプルを15分間振とうし、エマルションを形成させました。その後、サンプルを1000 rpmで3分間遠心し、水層と有機層を分離しました。有機層からアリコートを石英キュベットに移し、275 nmで吸光度を測定しました。
FANレベル
サンプル1 mLを49 mLの超純水で希釈しました。希釈サンプル、水、グリシン標準液（2 mg/L）をそれぞれ別のガラス試験管に2 mLずつ分注しました。各チューブにニンヒドリン試薬1 mLを加えました。サンプルを100°Cのヒートブロックで16分間加熱し、その後20°Cで20分間冷却しました。希釈溶液5 mLをサンプルに加え、十分に混合しました。吸光度はQuickDropで570 nmで測定しました。FANレベルの計算には式1を使用しました。
方程式 1
\[ \text{Free amino nitrogen}\;\left[\frac{\mathrm{mg}}{\mathrm{L}}\right] =\frac{A_{S}-A_{B}-A_{C}}{A-A_{B}}\times 2 \times F \]
AS = サンプルの平均吸光度
AG = グリシン標準溶液の平均吸光度
AB = ブランク値（H₂O）の平均吸光度
AC = ダークウォートおよびビールの補正の平均吸光度
F = サンプルの希釈係数
2 = グリシン標準溶液の濃度（mg/L）
結果
ビールの色は、顧客が最初に目にする特性の一つです。色はビールの分類だけでなく、醸造プロセス中の問題を特定するためにも重要です。ASBCプロトコール *2 に基づき、QuickDropを使用して色を測定しました。結果は図1に示すように、標準参照法（SRM）単位で報告しました。ビールの色は、醸造会社のカラー試験結果と一致していました。
図1. ビールの色分析 ビールサンプルはQuickDropでの色分析のため、プラスチックキュベットに分注しました（n = 4）。
QuickDropはサンプルの苦味も測定できました。苦味はビールの最も特徴的な要素の一つであり、味に大きく影響します *3。図2では、液液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、ビールの期待される苦味プロファイルと概ね一致しました。ただし、ダブルIPAの苦味レベルは予想より低い結果でした。
図2. ビールの苦味分析 サンプルの苦味は「方法」セクションのプロトコールに従って測定しました。苦味はA₂₇₅値に50を掛けて算出しました（n = 3）。
最後にテストした特性は、遊離アミノ窒素（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ウォート中に存在するすべてのアミノ酸とペプチドを含みます *4。測定タイミングによって、FANレベルは酵母の代謝を評価したり、ビール発酵の完了を判断するために使用できます。図3では、ASBCのニンヒドリンベースの手法を用いて、ビールサンプルのFANレベルを測定しました。
図3. 遊離アミノ窒素分析 FANレベルは「方法」セクションで説明したプロトコールを使用して測定しました（n = 3）。
結論
技術と結果は醸造会社によってレビューされ、その結果は同社の分析と非常に近い一致を示しました。
さらに、QuickDropの式エディターを使用すると、複雑な計算式を自動的に計算するカスタムプロトコールを作成できます。例えば、図4に示すように、式1に基づいてFANレベルを計算するプロトコールを設定できます。
図4. 式エディター画面 QuickDropの式エディターは、複雑な実験の結果を自動的に計算・報告するプロトコールを作成・保存できます。
醸造所で一般的に行われる実験の一部を紹介しましたが、QuickDropを使用してビール品質を評価するために実施できるテストは他にも多数あります。広い波長範囲と直感的なソフトウェアを備えたQuickDropは、ビールの特性評価に最適です。
関連情報
- Damerow, Peter. “Sumerian beer: the origins of brewing technology in ancient Mesopotamia.” Cuneiform Digital Library Journal 2 (2012): 1-20.
- 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
- 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
- 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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