質譜儀-Mass 以固相微萃取(SPME)及氣相層析質譜儀(GCMS)分析自製啤酒的香氣風味來源

啤酒中迷人的香氣，來自於不同主原料組合、天然添加物，釀造出千萬種風味變化。用於家庭啤酒釀造的發酵罐配有氣閘，該氣閘由液體屏障組成，使發酵氣體能夠逸出，同時防止來自大氣中微生物的污染。在發酵最旺盛的階段會產生大量的二氧化碳，此階段為將大麥酵母添加大麥產生的麥芽汁後24小時內發生。由氣閘排放的氣體具有令人愉悅的香氣，不同啤酒在發酵的初始階段都是獨特的過程。利用固相微萃取（SPME）串聯氣相層析質譜儀（GC / MS），來分析發酵氣體中所含的揮發性成分，解開迷人風味的來源。

使用11.5磅的2-row(二綾麥)麥芽和1.5磅的苦黑麥芽釀造5加侖啤酒。在煮沸的不同階段添加了本土的Homegrown, Columbus, Chinook, Centennial啤酒花，以增加苦味和香氣。將Wyeast 1098 British Ale酵母添加到冷卻的麥芽汁，在大約21.1°C（70°F）的溫度下進行發酵。

酵母發酵在24小時內劇烈進行，將SPME Arrow懸掛在氣閘上方，每10分鐘來採樣發酵氣體。樣品收集後，將SPME Arrow手動注入GC進樣口。使用配備有SPME襯管和層析管柱以氣層析質譜儀JEOL Q1500GC進行分析。
 

JEOL Q1500單四極桿質譜儀在電子電離（EI）源和70 eV的電離電子能量下運行。在m / z 35至m / z 500的範圍內採集質譜，並使用JEOL數據處理軟件在NIST17質譜數據庫中進行搜索確認化合物。

  

▲圖一.  自製啤酒發酵氣體的香氣成分
 

圖1顯示了在發酵罐氣體中檢測到的香氣成分，主要成分是啤酒花揮發物，而發酵副產物乙酸乙酯，異戊醇和乙酸異戊酯(香蕉油)，因為較小的峰是較早的洗脫時間。-myrcene是啤酒花香氣的主要貢獻者，在這裡使用的啤酒花品種中佔25％至55％。-myrcene也是從氣閘逸出的發酵氣體中檢測到的最豐富的揮發性成分，啤酒花中次要的供獻者為-pinene, -terpinene, limonene, sylvestrene及humulene。雖然乙醇在此階段已產生，但在沒有在氣鎖的香氣中檢測到，可能被困在氣鎖液屏障中。
 

總結來說淡啤酒發酵的前24小時，氣鎖中香氣的主要貢獻來自啤酒花的揮發物，發酵副產物的含量較低。這個結果我們能了解到淡啤酒light beer在發酵過程中，由於釋放出的二氧化碳會使啤酒花揮發物的損失，而減少風味，通常會在發酵之後再添加啤酒花（乾啤酒花）來增口啤酒風味的原因，例如印度淡啤酒India Pale Ales (IPAs)。
 

▼圖二.  推薦使用JEOL日本電子JMS-Q1500GC 氣相層析質譜儀

重金屬如鉛、鎘、汞、砷等，以往都以ICP或是AA等方式進行檢測，如今XRF螢光分析儀，針對像是鉛、鎘、汞、砷在內的八大重金屬中，基本檢測下限也都能達0 - 1ppm區間，能在第一時間初篩產品的重金屬含量是否超標甚多。至於像是食品中多氯聯苯的限值檢測，以及農藥殘留及戴奧辛類化合物等，科邁斯更與台灣義美食品戴奧辛實驗室(Sector JMS-800D磁質譜)、香港政府實驗室-戴奧辛實驗室(Sector JMS-800D)等長期合作(詳圖二)，守護你我食品安全，杜絕不肖廠商，有作為的讓食安不再只是口號。
 

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