EP2179283A1 - Process for determining bitter substances in beer or beer wort - Google Patents

Process for determining bitter substances in beer or beer wort

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Publication number
EP2179283A1
EP2179283A1 EP08784377A EP08784377A EP2179283A1 EP 2179283 A1 EP2179283 A1 EP 2179283A1 EP 08784377 A EP08784377 A EP 08784377A EP 08784377 A EP08784377 A EP 08784377A EP 2179283 A1 EP2179283 A1 EP 2179283A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
beer
bitter substances
fluorescence
sample
lanthanide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08784377A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ronald Eberl
Jürgen Wilke
Beatrix Parthey
Original Assignee
Hochschule Anhalt (FH)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hochschule Anhalt (FH) filed Critical Hochschule Anhalt (FH)
Publication of EP2179283A1 publication Critical patent/EP2179283A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/02Food
    • G01N33/14Beverages
    • G01N33/146Beverages containing alcohol

Definitions

  • the invention relates to a method for the determination of bitter substances in beer and beer wort.
  • This method includes both the qualitative determination, i. the detection, and the quantitative determination, i. the measurement of the concentration of bitter substances in beer and wort, a.
  • bitterness is one of the essential quality parameters of beer, which is also perceived and evaluated by consumers.
  • the characteristic bitter taste is caused primarily by the so-called iso-acids (IAS), which are formed during the boiling of the wort from the added Hopfendolden or hop products.
  • IAS isoacids
  • IAS have an influence on the shelf life or stability of beer and the characteristic of a long-lasting froth, which many consumers appreciate.
  • IAS isoacids
  • the concentration of isoacids (IAS) and thus the bitterness of the beer depends not only on the amount of starting materials (the alpha acids), but also, for example, on the temperature-time regime of wort preparation and fermentation, the pH value. Value, the concentration of other substances and the refining and filtering process.
  • the first method is based on the extraction of the bitter substances from the acidified sample with isooctane, a non-polar, water-immiscible liquid. After vigorous shaking of the two liquids and the separation of the aqueous and the isooctane phase, the extinction of the isooctane phase is measured with the aid of a quartz glass cuvette in the ultraviolet (UV) wavelength range.
  • UV ultraviolet
  • this method is mandatory under the analytical regulations of the German (MEBAK), European (EBC) and American (ASBC) brewery associations.
  • WO 2005/045421 A1 includes the qualitative determination of bitter substances in beer or intermediate products of beer production by means of UV / VIS spectroscopy. Bittern content can not be directly determined from the UV / VIS absorbance measurement, as the bitterness contributes less than 1% to the total absorption and its spectrum is greatly overshadowed by other UV / VIS absorbents.
  • the composition of the material matrix and thus also its influence on the measurement varies between the different beers in some cases very strong, but also in one and the same beer it comes through the influence of process variables and the natural variation of the vegetable source materials to different matrix signals.
  • the very small proportion of bitter substances in the total signal should be able to be separated according to the teaching of WO 2005/045421 A1 by means of chemometric methods.
  • DE 10233077 A1 discloses a rapid detection of beer and hop bitter substances in a liquid with the aid of carrier systems, the carrier systems being brought into contact either with or without pretreatment with an analyte.
  • the analyte is isolated thereon or in it.
  • the evaluation is carried out with a reagent integrated in the carrier material or a subsequent reaction step by means of optical methods.
  • the support systems consist of a porous matrix, such as a polymer, in which sorptive and reactive particles, for example of silicic acid-based material, are incorporated, or to which a coating which has been added with a silica material is applied.
  • silicic acid-based polymer materials are intended to impart the desired specific absorption properties to the carrier system.
  • the reagent required for detection can either be integrated directly into the carrier material or used in a subsequent step, the reagent consisting inter alia of a salt of the lanthanides dysprosium, samarium, europium or terbium.
  • the reagent consisting inter alia of a salt of the lanthanides dysprosium, samarium, europium or terbium.
  • this method too complicated and costly for an intended online application.
  • the object underlying the invention is to provide a cost-effective method that allows both the qualitative and a quantitative online determination of bitter substances in beer and wort.
  • the object of the invention is achieved by a method for the determination of bitter substances in beer or wort, which is based on the measurement of visible fluorescent light, which is emitted by the relevant bitter substances in the presence of certain lanthanide ions upon irradiation with ultraviolet light.
  • the sample is diluted to strong and added a specifically acting auxiliary reagent.
  • the concept of the invention consists in attenuating the disturbing matrix effects on the fluorescence light measurements by dilution so that their influence on the measurement result can be neglected.
  • J.B. Tomlinson et al. Journal of the Institute of Brewing, Vol. 101, 1995, pp. 113-118.
  • the causes of the serious differences between the measurements in pure IAS solutions and beer were examined in more detail. It turned out that the material matrix of the beer actually plays a key role here.
  • the influence of the matrix is mainly due to the strong absorption of the excitation radiation and not due to the absorption of the emitted radiation, as erroneously in J.B. Tomlinson et al., Journal of the Institute of Brewing, Vol. 101, 1995, pp. 113-118.
  • the emitted fluorescence is measured at an angle of 90 ° to the excitation beam. This is generally based on highly diluted solutions whose absorption at the wavelength of the excitation radiation is negligible.
  • the method of "front face fluorescence" is used, as in the measurement methods according to JB Tomlinson et al., Journal of the Institute of Brewing, Vol. 101, 1995, pp 113-118 and Christensen et al , Journal of the Institute of Brewing, Vol. 111, 2005, pp.
  • the sample is diluted according to the invention.
  • the absorptive influence of the matrix weakens with increasing dilution, so that at a sufficiently high dilution the influence of the matrix is sufficient. che ⁇ d can suppress.
  • the concomitant reduction in the fluorescence intensity can be compensated by a corresponding sensitivity of the measuring arrangement. Measurements of low fluorescence intensities (and thus correspondingly low fluoride concentrations) can be realized with relatively little effort with today's device technology. Surprisingly, however, it has been shown in the present case that the measurement of the fluorescence of low fluorophore concentrations has no non-limiting limits.
  • Added lanthanide ions and a small amount of one or more certain auxiliary reagents which on the one hand induces the formation of bitter lanthanide complexes at low concentrations and on the other hand increase the fluorescence by increasing the quantum yield, 3. measures the resulting fluorescence, and 4. from the measured value via a simple, preferably linear relationship determined the desired bitter value.
  • organic compounds such as trioctylphosphine oxide (TOPO) and compounds of the compound classes organic phosphates and / or sulfoxides use.
  • TOPO trioctylphosphine oxide
  • compounds of the compound classes organic phosphates and / or sulfoxides use.
  • lanthanides are europium (Eu), dysprosium (Dy), terbium (Tb) and / or samarium (Sm).
  • the dilution of the sample is preferably carried out in a volume ratio of 1:20 to 1: 500.
  • the auxiliary reagent is added simultaneously with the dilution of the sample.
  • FIG. 1 the representation of the fluorescence of IAS solutions different
  • FIG. 2 shows the representation of the fluorescence signals of 20 different beer samples measured according to the invention as a function of the actual IAS contents
  • FIG. 3 shows the representation of the IAS concentrations of 20 beer samples determined according to the invention from the fluorescence signals as a function of the actual IAS concentrations.
  • sample solutions for fluorescence measurement will first be described with reference to the following exemplary embodiment. From 20 different types of beer (pils), 100 ml were taken and degassed by the action of ultrasound (2 min). 1 ml each of the samples was diluted 1: 250 with water. 1 ml of the diluted sample was pipetted into a fluorescence cuvette. Another pipette was used to add 100 ⁇ l of a 20 mM dysprosium (Dy) -
  • the substance to be measured is separated from the sample by chromatography and its concentration is determined using a suitable detector, in this case a UV detector.
  • a suitable detector in this case a UV detector.
  • a standard substance with a precisely known concentration of the substance sought is then analyzed. From the comparison of the two detector signals, the sought concentration can be determined.
  • IAS iso-alpha-acids
  • Fig. 1 includes a graph showing the fluorescence of IAS solutions of different concentrations prepared similarly as in the previous procedure.
  • europium (Eu) ions were added as lanthanide ions.
  • the values obtained without the addition of auxiliary reagents and those of the samples in which trioctylphosphine oxide (TOPO) was used as an additional auxiliary reagent can be compared with one another at specific concentration values using the diagram. It shows at the lower concentration values below the threshold concentration of about 5 mg / l IAS, that there without Addition of the auxiliary reagent which returns fluorescence scores close to zero. This strong and nonlinear decrease in fluorescence is due to inhibition of complex formation.
  • the addition of trioctylphosphine oxide (TOPO) abolishes this inhibition and, as is clear from FIG. 1, leads to the occurrence of evaluable linear concentration-dependent fluorescence signals even in these areas of low concentration of IAS.
  • FIG. 2 shows the results of the fluorescence measurement as a function of the values of the reference method (HPLC).
  • the line is the result of a linear regression of the measured values.
  • the statistical evaluation gives a linear correlation coefficient of 0.945 and a standard deviation of the regression line of 1.7 mg / l.
  • FIG. 3 shows the relationship between the IAS concentrations determined on the basis of fluorescence and those analyzed by means of HPLC in the examined samples.

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Abstract

The invention relates to a process for determining bitter substances in beer and beer wort. The invention relates to a process for determining bitter substances in beer or beer wort based on measurement of visible fluorescence which is emitted by the prominent bitter substances in the presence of certain lanthanoid ions on irradiation with ultraviolet light. The process is characterized in that the sample is highly diluted and one or more certain auxiliary reagents are added which induce the usually suppressed formation of complex compounds from lanthanoid ions and bitter substances and cause a selective amplification of the fluorescence of these complexes which is to be measured.

Description

Verfahren zur Bestimmung von Bitterstoffen in Bier oder Bierwürze Method for the determination of bitter substances in beer or wort
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Bitterstoffen in Bier und Bier- würze. Dieses Verfahren schließt sowohl die qualitative Bestimmung, d.h. den Nachweis, und die quantitative Bestimmung, d.h. die Messung der Konzentration von Bitterstoffen in Bier und Bierwürze, ein.The invention relates to a method for the determination of bitter substances in beer and beer wort. This method includes both the qualitative determination, i. the detection, and the quantitative determination, i. the measurement of the concentration of bitter substances in beer and wort, a.
Die Bitterkeit stellt einen der wesentlichen Qualitätsparameter von Bier dar, der auch vom Verbraucher unmittelbar wahrgenommen und bewertet wird. Der charakteristische bittere Geschmack wird in erster Linie durch die so genannten Iso-Säuren (IAS) hervorgerufen, die beim Kochen der Würze aus den zugesetzten Hopfendolden oder Hopfenprodukten gebildet werden. Darüber hinaus haben die Iso-Säuren (IAS) Einfluss auf die Haltbarkeit bzw. Stabilität von Bier und die von vielen Verbrauchern positiv eingeschätzte Eigenschaft einer lange haltbaren Schaumkrone.Bitterness is one of the essential quality parameters of beer, which is also perceived and evaluated by consumers. The characteristic bitter taste is caused primarily by the so-called iso-acids (IAS), which are formed during the boiling of the wort from the added Hopfendolden or hop products. In addition, isoacids (IAS) have an influence on the shelf life or stability of beer and the characteristic of a long-lasting froth, which many consumers appreciate.
Im Rahmen des Reinheitsgebotes sind lediglich Art (Hopfensorte), Form (Dolden, Pellets, Extrakts), Menge und Zeitpunkt der Hopfengabe bzw. der Hopfengaben technologisch variierbar. Die Konzentration der Iso-Säuren (IAS) und damit die Bitter- keit des Bieres hängt nicht nur von der Menge der Ausgangsstoffe (den Alphasäuren) ab, sondern zum Beispiel auch vom Temperatur-Zeit-Regime der Würzezubereitung und der Gärung, dem pH-Wert, der Konzentration anderer Substanzen und dem Läuter- und Filterprozess.Within the framework of the Purity Law, only species (hop variety), form (umbels, pellets, extracts), amount and time of hops addition or hops yielding are technologically variable. The concentration of isoacids (IAS) and thus the bitterness of the beer depends not only on the amount of starting materials (the alpha acids), but also, for example, on the temperature-time regime of wort preparation and fermentation, the pH value. Value, the concentration of other substances and the refining and filtering process.
Für die einzelnen Biersorten existieren Rezepturen, in denen die technologischen Parameter weit gehend festgelegt sind, so dass unter normalen Bedingungen das Produkt mit der angestrebten Bitterkeit hergestellt wird.There are formulas for the individual types of beer in which the technological parameters are largely determined, so that under normal conditions the product is produced with the desired bitterness.
Für die Qualitätssicherung wie auch für die Prozesssteuerung ist daher eine schnelle Online-Bestimmung der Bitterstoffe von großer Bedeutung. Mit einer solchen Online-Bestimmung wird es möglich, die Bitterung des Bieres, unabhängig von der Hopfendosage prozessnah zu messen, so dass bei Abweichungen vom normalen Prozessverlauf rechtzeitig entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden können.For the quality assurance as well as for the process control a fast on-line determination of the bitter substances is therefore of great importance. With such an online determination, it is possible to measure the bitterness of the beer, regardless of the hop dose process close to the process, so that in case of deviations from the normal course of the process appropriate measures can be taken in good time.
Anforderungen an ein solches Messsystem sind u .a. :Requirements for such a measuring system include u .a. :
- eine minimale Probenvorbereitung,- a minimum sample preparation,
- eine unkomplizierte Bedienung, auch durch nicht speziell ausgebildetes Personal, - eine zuverlässige und wartungsarme Arbeitsweise und- an uncomplicated operation, also by not specially trained personnel, - a reliable and low maintenance operation and
- ein geringer Chemikalienverbrauch und einfache Entsorgung.- low chemical consumption and easy disposal.
Für die Durchsetzung von Qualitätssicherungskonzepten (ISO 9000 ff.) ist darüber hinaus die objektive und protokollierbare Analyse des Messgutes wichtig. Aus ökonomischer Sicht kommt die Forderung nach geringen Anschaffungs-, Unterhal- tungs- und Wartungskosten hinzu.For the implementation of quality assurance concepts (ISO 9000 ff.), The objective and protocolable analysis of the material to be measured is also important. From an economic point of view, the demand for low acquisition, maintenance and servicing costs is added.
Die bisher eingesetzten Labormethoden zur Bitterstoffbestimmung sind für diese Anwendung nicht oder nur bedingt geeignet. Zur Bestimmung des Bitterstoffgehaltes in Bier und Bierwürze werden ausschließlich zwei Methoden verwendet:The previously used laboratory methods for determination of bittering are not or only partially suitable for this application. To determine the bittern content in beer and wort only two methods are used:
Die erste Methode basiert auf der Extraktion der Bitterstoffe aus der angesäuerten Probe mit Isooctan, einer unpolaren, mit Wasser nicht mischbaren Flüssigkeit. Nach intensivem Schütteln der beiden Flüssigkeiten und der Trennung von der wässrigen und der Isooctan-Phase wird die Extinktion der Isooctan-Phase mit Hilfe einer Quarzglas-Küvette im ultravioletten (UV) Wellenlängenbereich gemessen. Diese Methode ist zum Beispiel nach den Analysevorschriften der deutschen (MEBAK), europäischen (EBC) und amerikanischen (ASBC) Brauervereinigungen verbindlich vorgeschrieben.The first method is based on the extraction of the bitter substances from the acidified sample with isooctane, a non-polar, water-immiscible liquid. After vigorous shaking of the two liquids and the separation of the aqueous and the isooctane phase, the extinction of the isooctane phase is measured with the aid of a quartz glass cuvette in the ultraviolet (UV) wavelength range. For example, this method is mandatory under the analytical regulations of the German (MEBAK), European (EBC) and American (ASBC) brewery associations.
Nachteile dieser Methode sind u.a.:Disadvantages of this method include:
- der relativ hohe Zeitbedarf, der für das Pipettieren der Flüssigkeiten, das Schütteln, die Phasentrennung und das Überführen der Isooctan-Phase in eine Quarzglasküvette erforderlich ist, - die Notwendigkeit eines UV-Spektrometers bzw. Photometers,the relatively high time required for pipetting the liquids, shaking, phase separation and transferring the isooctane phase to a quartz glass cuvette, the need for a UV spectrometer or photometer,
- die Verwendung einer Quarzglasküvette, die während der Messung sauber gehalten und nach der Messung sorgfältig und aufwendig gereinigt werden muss und deren Handhabung im betrieblichen Alltag Schwierigkeiten bereiten kann (Glasbruchgefahr), - das offene Hantieren mit flüssigen Chemikalien und nicht zuletzt- the use of a quartz glass cuvette, which must be kept clean during the measurement and carefully and costly cleaned after the measurement and their handling can cause difficulties in daily life (glass breakage), - the open handling of liquid chemicals and last but not least
- der Verbrauch an Chemikalien, deren Entsorgung nicht unproblematisch ist.- the consumption of chemicals whose disposal is not without problems.
Die zweite häufig verwendete Methode ist auf Grund des hohen materiellen Aufwands nur in großen Brauereien bzw. Brauereilabors einsetzbar. Hierbei werden die Bitterstoffe chromatografisch (HPLC), von den anderen Bier- bzw. Bierwürzebestandteilen getrennt und ebenfalls UV-spektroskopisch nachgewiesen. Die damit mögliche getrennte Bestimmung der einzelnen Bitterstoffe ist für die Routineanalytik im Allgemeinen nicht erforderlich. Nachteile dieser Methode für die eingangs genannte Aufgabenstellung sind u.a.:Due to the high material costs, the second frequently used method can only be used in large breweries or brewery laboratories. Here, the bitter substances are separated by chromatography (HPLC), from the other beer or wort components and also detected by UV spectroscopy. The possible separate determination of the individual bitter substances is for routine analysis generally not required. Disadvantages of this method for the aforementioned task include:
- der sehr hohe materielle Aufwand für die Grundausstattung der HPLC-Anlage, - ein relativ großer Zeitbedarf, insbesondere auch für die Vor- und Nachbereitung der HPLC-Methode sowie die Probenaufbereitung (Entgasen, Filtrieren),- The very high material costs for the basic equipment of the HPLC system, - A relatively large amount of time, especially for the preparation and post-processing of the HPLC method and the sample preparation (degassing, filtration),
- der Verbrauch hochwertiger Chemikalien (HPLC-Laufmittel),- the consumption of high-quality chemicals (HPLC-eluent),
- hoher Wartungs- und Einrichtungsaufwand, insbesondere, wenn die Methode nur gelegentlich benötigt wird, und dass - qualifiziertes Bedien- und Wartungspersonal erforderlich ist.- high maintenance and installation costs, especially if the method is required only occasionally, and that - qualified operators and maintenance personnel are required.
Nur sehr vereinzelt wurden in der Literatur zum Stand der Technik weitere Methoden zum Nachweis bzw. zur Bestimmung von Bitterstoffen in Bier beschrieben, wie zum Beispiel mittels Dünnschichtchromatografie, wobei diese Methoden jedoch eben- falls nicht zum schnellen und betriebsnahen Nachweis, dem so genannten Online- Nachweis von Bitterstoffen geeignet sind, da sie ähnliche Nachteile wie die beiden beschriebenen Methoden aufweisen.Only very few have been described in the literature on the state of the art other methods for the detection or for the determination of bitter substances in beer, such as by thin-layer chromatography, but these methods are also not for fast and operational evidence, the so-called online Detection of bitter substances are suitable because they have similar disadvantages as the two methods described.
Die WO 2005/045421 A1 beinhaltet die qualitative Bestimmung von Bitterstoffen in Bier oder Zwischenprodukten der Bierherstellung mittels UV/VIS-Spektroskopie. Der Bitterstoffgehalt kann nicht direkt aus der Messung der UV/VIS-Absorption bestimmt werden, da die Bitterstoffe weniger als 1 % zur Gesamtabsorption beitragen und ihr Spektrum von anderen UV/VIS-absorbierenden Stoffen stark überlagert wird. Die Zusammensetzung der stofflichen Matrix und damit auch deren Einfluss auf die Messung variiert zwischen den verschiedenen Bieren zum Teil sehr stark, aber auch bei ein und demselben Bier kommt es durch Einflüsse von Prozessgrößen und die natürliche Variation der pflanzlichen Ausgangsstoffe zu unterschiedlichen Matrixsignalen. Der sehr schwache Anteil der Bitterstoffe am Gesamtsignal soll gemäß der Lehre der WO 2005/045421 A1 mit Hilfe chemometrischer Methoden separiert werden können. Der hohe Rechenaufwand derartiger Auswerteverfahren erfordert einen Computer, der mit dem eigentlichen Messsystem gekoppelt werden muss. Der daraus resultierende Gesamtaufwand, sowie die erforderliche Sorgfalt im Umgang mit empfindlicher Mess- und Rechentechnik, steht einem Online-Einsatz im rauen Betriebsalltag, insbesondere in kleinen Brauereien, entgegen. Konkrete Angaben zur Zuverlässigkeit und Messgenauigkeit des beschriebenen Gesamtsystems sind noch nicht erhältlich.WO 2005/045421 A1 includes the qualitative determination of bitter substances in beer or intermediate products of beer production by means of UV / VIS spectroscopy. Bittern content can not be directly determined from the UV / VIS absorbance measurement, as the bitterness contributes less than 1% to the total absorption and its spectrum is greatly overshadowed by other UV / VIS absorbents. The composition of the material matrix and thus also its influence on the measurement varies between the different beers in some cases very strong, but also in one and the same beer it comes through the influence of process variables and the natural variation of the vegetable source materials to different matrix signals. The very small proportion of bitter substances in the total signal should be able to be separated according to the teaching of WO 2005/045421 A1 by means of chemometric methods. The high computational cost of such evaluation requires a computer that must be coupled with the actual measurement system. The resulting total effort, as well as the necessary care in dealing with sensitive measuring and computing technology, is opposed to an online use in harsh everyday operations, especially in small breweries. Concrete information on the reliability and measurement accuracy of the overall system described are not yet available.
Die Bestimmung des Bitterstoffgehaltes mit Hilfe von Fluoreszenzmessungen wird in der Beschreibung des Fluoreszenzmessgerätes BioView kurz erwähnt. Die Isohu- mulone selbst zeigen allerdings bei den auftretenden Konzentrationen praktisch keine Fluoreszenz, so dass die Vermutung nahe liegt, dass es sich um ein indirektes Verfahren handelt, bei dem Korrelationen des Bitterstoffgehaltes mit anderen, fluoreszierenden Substanzen ausgenutzt werden. Außer einem nicht näher definierten Korrelationsfaktor (0,92) wurden zu diesen Messungen auch auf Nachfrage keine weiteren Angaben mitgeteilt. Grundlage dieser Anwendung ist die Lehre der Patentschrift US 5,716,850, in der unter anderem die Bestimmung der Bitterkeit von Bier mit Hilfe einer Fluoreszenzmessung beschrieben wird. Das Verfahren wird nach gravierenden Fehlmessungen nicht mehr in der Praxis eingesetzt, was für die oben genannte Annahme einer indirekten, nicht kausalen Korrelation von Fluoreszenz und Bitterstoffkonzentration spricht. Ein weiterer Versuch, die Bitterkeit von Bier anhand der Eigenfluoreszenz der Proben zu bestimmen, wurde von Christensen et al., Journal of the Institute of of Brewing, Vol. 111 , 2005, S.3 bis 10, unternommen. Dazu wurde mit großem Aufwand eine dreidimensionale Fluoreszenzmatrix (Intensität des Fluoreszenzsignals in Abhängigkeit von Anregungs- und Emissionswellenlänge) für jede Probe aufgenommen und einer chemometrischen Auswertung unterzogen. Obwohl die erreichte Genauigkeit für orientierende Online-Messungen unter Umständen bereits ausreichen könnte, steht der enorme Aufwand für Messung und Auswertung einer praktischen Anwendung klar entgegen. Von J.B. Tomlinson et al., Journal of the Institute of of Brewing, Vol. 101 , 1995, S. 113 bis 118 wurde eine Methode beschrieben, bei der Europium-Ionen in Bier eingebracht wurden, die mit den Bitterstoffen Komplexverbindungen bildeten, welche bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht sichtbare Fluoreszenz zeigten. Damit konnte die Isohumulonkonzentration in reinen Bitterstoff-Lösungen gut bestimmt werden. Dagegen erwies sich die Intensität des erzeugten Fluoreszenzlichtes im Bier als extrem schwach. Matrixeffekte, insbesondere die Farbe des Bieres, wurden als Ursache für die großen Abweichungen zwischen den mit Fluoreszenz ermittelten Bitterwerten und den entsprechenden Referenzwerten verantwortlich gemacht.The determination of the bittern content by means of fluorescence measurements is briefly mentioned in the description of the fluorescence meter BioView. However, the isohululones themselves show practically at the concentrations that occur no fluorescence, suggesting that it is an indirect process that exploits the correlations of the bittern content with other fluorescent substances. Apart from a correlation factor (0.92), which was not further defined, no further information was provided on these measurements, even on request. Basis of this application is the teaching of the patent US 5,716,850, in which, inter alia, the determination of the bitterness of beer is described by means of a fluorescence measurement. The method is no longer used in practice after serious incorrect measurements, which speaks for the above-mentioned assumption of an indirect, non-causal correlation of fluorescence and bitter substance concentration. Another attempt to determine the bitterness of beer based on the autofluorescence of the samples was undertaken by Christensen et al., Journal of the Institute of Brewing, Vol. 111, 2005, pp. 3-10. For this purpose, a three-dimensional fluorescence matrix (intensity of the fluorescence signal as a function of excitation and emission wavelength) for each sample was taken with great effort and subjected to a chemometric evaluation. Although the achieved accuracy could be sufficient for orienting online measurements under certain circumstances, the enormous effort for measuring and evaluating a practical application clearly stands in the way. JB Tomlinson et al., Journal of the Institute of Brewing, Vol. 101, 1995, pages 113 to 118, described a method in which europium ions were introduced into beer, which complexed with the bitter compounds Irradiation with ultraviolet light showed visible fluorescence. Thus, the isohumulone concentration in pure bitter solutions could be well determined. In contrast, the intensity of the generated fluorescent light in the beer proved to be extremely weak. Matrix effects, in particular the color of the beer, have been blamed for the large deviations between the fluorescence detected bitterness values and the corresponding reference values.
Bei Christensen et al., Journal of the Institute of of Brewing, Vol. 111 , 2005, S.3 bis 10 wurden ebenfalls die Ergebnisse einer chemometrischen Analyse der Fluores¬ zenzspektren von Bier nach Zusatz von Europium vorgestellt. Auch hier steht der erforderliche Aufwand in keinem Verhältnis zum erreichbaren Ergebnis, insbesondere ist mit dieser Methode ein Online-Einsatz vor Ort kaum zu realisieren.In Christensen et al., Journal of the Institute of Brewing of, Vol. 111, 2005, p.3 to 10 the results of a chemometric analysis were also the fluorescence ¬ zenzspektren presented by beer after addition of europium. Again, the required effort is out of all proportion to the achievable result, in particular, with this method, an online use on site hardly to realize.
Das gilt auch für eine Methode zum Nachweis und zur Messung der Konzentration von Bitterstoffen in Bier oder Bierwürze, die in der DE 10360302 A1 beschrieben wird. Bei dieser Methode muss die flüssige Probe zunächst verschäumt werden. Anschließend wird der Schaum mit Lanthanoid-Ionen, zum Beispiel einer Europium- Lösung, versetzt. Dabei tritt bei Anwesenheit von Bitterstoffen eine starke Fluoreszenz auf, die visuell erkennbar ist und auch messtechnisch erfasst werden kann.This also applies to a method for detecting and measuring the concentration of bitter substances in beer or wort, which is described in DE 10360302 A1. In this method, the liquid sample must first be foamed. Subsequently, the lanthanoid-ion foam, for example a europium Solution, offset. In the presence of bitter substances, a strong fluorescence occurs, which is visually recognizable and can also be detected by measurement.
Die Druckschrift Eberl, R.; Parthey, B.; Wilke, J.: Fluorimetrische Schnellbestimmung von Bitterstoffen in Bier und Würze, Brauwelt (2006) Nr. 27, Seiten 788 bis 790 betrifft die Entwicklung einer prozessnah einsetzbaren Fluoreszenz-Methode zur Bestimmung von Bitterstoffen in Bier und Würze. Dabei geht es insbesondere um die Kompensation sowohl optischer als auch chemischer Störgrößen, die hauptsächlich durch die stoffliche Matrix der Bierproben bedingt sind. Dazu werden verschiedene Varianten aufgezeigt, die eine Anwendung des Verfahrens in der betrieblichen Praxis ermöglichen sollen. Insbesondere wird eine zeitaufgelöste Fluoreszenzmessung unter Verwendung einer Xenon-Blitzlampe vorgeschlagen, wobei der Anteil der Eigenfluoreszenz der Probe eliminiert und der Einfluss von Umgebungslicht praktisch vollständig ausgeschlossen wird. Nachteilig bei dieser Methode sind allerdings der höhere Preis, die größere Bauform, eine kompliziertere Ansteuerung und der größere Energiebedarf.The publication Eberl, R .; Parthey, B .; Wilke, J .: Fluorimetric rapid determination of bitter substances in beer and wort, Brauwelt (2006) No. 27, pages 788 to 790 relates to the development of a process-applicable fluorescence method for the determination of bitter substances in beer and wort. In particular, it deals with the compensation of both optical and chemical disturbances, which are mainly due to the material matrix of the beer samples. For this purpose, various variants are shown, which should enable an application of the method in operational practice. In particular, a time-resolved fluorescence measurement using a xenon flash lamp is proposed, whereby the proportion of the self-fluorescence of the sample is eliminated and the influence of ambient light is almost completely excluded. The disadvantage of this method, however, are the higher price, the larger size, a more complicated control and the greater energy requirements.
Aus der DE 10233077 A1 ist ein Schnellnachweis von Bier- und Hopfenbitterstoffen in einer Flüssigkeit mit Hilfe von Trägersystemen bekannt, wobei die Trägersysteme entweder mit oder ohne Vorbehandlung mit einem Analyten in Kontakt gebracht werden . Der Analyt wird darauf oder darin isoliert. Anschließend erfolgt die Auswertung mit einem in dem Trägermaterial integrierten Reagenz oder einem nachgeschaltetem Reaktionsschritt mittels optischer Methoden. Die Trägersysteme bestehen aus einer porösen Matrix wie einem Polymer, in das sorbierende und reaktive Teil- chen, zum Beispiel aus kieselsäure-basiertem Material, eingearbeitet werden oder auf das eine Beschichtung aufgebracht wird, die mit einem Kieselsäurematerial versetzt ist. Diese kieselsäure-basierten Polymermaterialien sollen dem Trägersystem die gewünschten spezifischen Absorptionseigenschaften verleihen. Das zur Detektion erforderliche Reagenz kann entweder direkt in das Trägermaterial inte- griert sein oder in einem nachfolgenden Schritt eingesetzt werden, wobei das Reagenz unter anderem aus einem Salz der Lanthanoide Dysprosium, Samarium, Europium oder Terbium besteht. Allerdings ist auch dieses Verfahren für eine beabsichtigte Online-Anwendung zu aufwändig und kostenintensiv.DE 10233077 A1 discloses a rapid detection of beer and hop bitter substances in a liquid with the aid of carrier systems, the carrier systems being brought into contact either with or without pretreatment with an analyte. The analyte is isolated thereon or in it. Subsequently, the evaluation is carried out with a reagent integrated in the carrier material or a subsequent reaction step by means of optical methods. The support systems consist of a porous matrix, such as a polymer, in which sorptive and reactive particles, for example of silicic acid-based material, are incorporated, or to which a coating which has been added with a silica material is applied. These silicic acid-based polymer materials are intended to impart the desired specific absorption properties to the carrier system. The reagent required for detection can either be integrated directly into the carrier material or used in a subsequent step, the reagent consisting inter alia of a salt of the lanthanides dysprosium, samarium, europium or terbium. However, this method too complicated and costly for an intended online application.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein kostengünstiges Verfahren bereitzustellen, das sowohl die qualitative als auch eine quantitative Online-Bestimmung von Bitterstoffen in Bier und Bierwürze ermöglicht. Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung von Bitterstoffen in Bier oder Bierwürze, das auf der Messung von sichtbarem Fluoreszenzlicht beruht, welches von den maßgeblichen Bitterstoffen in Gegenwart bestimmter Lanthanoid-Ionen bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ausgestrahlt wird. Erfindungsgemäß wird die Probe dazu stark verdünnt und ein spezifisch wirkendes Hilfsreagenz zugesetzt.The object underlying the invention is to provide a cost-effective method that allows both the qualitative and a quantitative online determination of bitter substances in beer and wort. The object of the invention is achieved by a method for the determination of bitter substances in beer or wort, which is based on the measurement of visible fluorescent light, which is emitted by the relevant bitter substances in the presence of certain lanthanide ions upon irradiation with ultraviolet light. According to the invention, the sample is diluted to strong and added a specifically acting auxiliary reagent.
Die Konzeption der Erfindung besteht einerseits darin, die störenden Matrixeffekte auf die Fluoreszenzlichtmessungen durch eine Verdünnung so weit abzuschwächen, dass ihr Einfluss auf das Messergebnis vernachlässigt werden kann. In internen Untersuchungen konnten nämlich die bei J.B. Tomlinson et al., Journal of the Institute of of Brewing, Vol. 101 , 1995, S. 113 bis 118 beschriebenen Beobachtungen bestätigt werden. In einer internen Weiterführung dieser Arbeiten wurden die Ursachen für die gravierenden Unterschiede zwischen den Messungen in reinen IAS- Lösungen und Bier näher untersucht. Dabei stellte sich heraus, dass die stoffliche Matrix des Bieres hierbei in der Tat eine Schlüsselrolle spielt. Der Matrixeinfluss ist vor allem auf die starke Absorption der Anregungsstrahlung zurückzuführen und nicht auf die Absorption der emittierten Strahlung, wie fälschlicherweise bei J.B. Tomlinson et al., Journal of the Institute of of Brewing, Vol. 101 , 1995, S. 113 bis 118 vermutet wird.On the one hand, the concept of the invention consists in attenuating the disturbing matrix effects on the fluorescence light measurements by dilution so that their influence on the measurement result can be neglected. In internal investigations, those at J.B. Tomlinson et al., Journal of the Institute of Brewing, Vol. 101, 1995, pp. 113-118. In an internal continuation of this work, the causes of the serious differences between the measurements in pure IAS solutions and beer were examined in more detail. It turned out that the material matrix of the beer actually plays a key role here. The influence of the matrix is mainly due to the strong absorption of the excitation radiation and not due to the absorption of the emitted radiation, as erroneously in J.B. Tomlinson et al., Journal of the Institute of Brewing, Vol. 101, 1995, pp. 113-118.
In der klassischen Fluoreszenzspektroskopie misst man die emittierte Fluoreszenz in einem Winkel von 90° zum Anregungsstrahl. Dabei geht man im Allgemeinen von stark verdünnten Lösungen aus, deren Absorption bei der Wellenlänge der Anre- gungsstrahlung vernachlässigbar ist. Für stark absorbierende Proben wird das Verfahren der „Front Face Fluoreszenz" verwendet, so auch bei den Messverfahren gemäß J.B. Tomlinson et al., Journal of the Institute of of Brewing, Vol. 101 , 1995, S. 113 bis 118 und Christensen et al., Journal of the Institute of of Brewing, Vol. 111 , 2005, S.3 bis 10, wobei die Anregung und Detektion der Fluoreszenz auf derselben Seite der Küvette erfolgen, so dass das anregende Licht nicht die absorbierende Probe durchdringen muss. Überraschenderweise zeigten interne Messungen an Modell-Lösungen, dass der Einfluss einer absorbierenden bierähnlichen Matrix auch bei Front-Face-Fluorimetrie ähnlich stark ist wie bei einer 90°-Anordnung.In classical fluorescence spectroscopy, the emitted fluorescence is measured at an angle of 90 ° to the excitation beam. This is generally based on highly diluted solutions whose absorption at the wavelength of the excitation radiation is negligible. For highly absorbent samples, the method of "front face fluorescence" is used, as in the measurement methods according to JB Tomlinson et al., Journal of the Institute of Brewing, Vol. 101, 1995, pp 113-118 and Christensen et al , Journal of the Institute of Brewing, Vol. 111, 2005, pp. 3-10, where the excitation and detection of fluorescence are on the same side of the cuvette, so that the stimulating light does not have to penetrate the absorbing sample Internal measurements on model solutions show that the influence of an absorbent beer-like matrix is similar to that of front-face fluorimetry as it is in a 90 ° array.
Um Fluoreszenzmessungen weitgehend ungestört durch die Probenmatrix durchführen zu können, wird die Probe erfindungsgemäß verdünnt. Der absorptive Einfluss der Matrix schwächt sich mit zunehmender Verdünnung immer weiter ab, so dass man bei einer hinreichend starken Verdünnung den Einfluss der Matrix ausrei- cheπd unterdrücken kann. Die damit einhergehende Verringerung der Fluoreszenzintensität kann durch eine dementsprechende Empfindlichkeit der Messanordnung ausgeglichen werden. Messungen geringer Fluoreszenzintensitäten (und damit entsprechend niedriger Flurophor-Konzentrationen) können mit der heutigen Gerä- tetechnik mit relativ geringem Aufwand realisiert werden. Überraschenderweise zeigte sich jedoch im vorliegenden Fall, dass der Messung der Fluoreszenz niedriger Fluorophor-Konzentrationen nichtapparative Grenzen gesetzt sind. Verdünnt man eine IAS-Modell-Lösung sukzessive und misst die Fluoreszenz nach Zusatz von Europium (Eu)- oder einigen anderen Lanthanoid-Ionen, findet man eine Schwell- wert-Konzentration von etwa 5 mg/l IAS, unterhalb derer die Fluoreszenz auf Werte nahe null zurückgeht. Dieses Verhalten ist nahezu unabhängig von der Eu-Konzen- tration und anderen Einflussgrößen und beruht wahrscheinlich auf einer konzentrationsabhängigen Hemmung der Komplexbildung.In order to be able to carry out fluorescence measurements largely undisturbed through the sample matrix, the sample is diluted according to the invention. The absorptive influence of the matrix weakens with increasing dilution, so that at a sufficiently high dilution the influence of the matrix is sufficient. cheπd can suppress. The concomitant reduction in the fluorescence intensity can be compensated by a corresponding sensitivity of the measuring arrangement. Measurements of low fluorescence intensities (and thus correspondingly low fluoride concentrations) can be realized with relatively little effort with today's device technology. Surprisingly, however, it has been shown in the present case that the measurement of the fluorescence of low fluorophore concentrations has no non-limiting limits. If one dilutes an IAS model solution successively and measures the fluorescence after addition of Europium (Eu) - or some other Lanthanoid ions, one finds a threshold value concentration of approximately 5 mg / l IAS, below which the fluorescence on values returns close to zero. This behavior is almost independent of Eu concentration and other factors and is likely due to a concentration-dependent inhibition of complex formation.
Um die UV-Absorption von Bierproben für Fluoreszenzmessungen ausreichend zu verringern, ist eine Verdünnung von mindestens 1 : 20 erforderlich. Bei den bierüblichen IAS- Konzentrationen von 20 bis 40 mg/l liegen die IAS-Konzentrationen dann bereits deutlich unter dem experimentell gefundenen Schwellenwert. Somit ergibt sich ein weiterer wesentlicher Teil der Konzeption der Erfindung, der darin besteht, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die beobachteteIn order to reduce the UV absorption of beer samples sufficiently for fluorescence measurements, a dilution of at least 1:20 is required. At the usual IAS concentrations of 20 to 40 mg / l, the IAS concentrations are already well below the experimentally found threshold. Thus, there is another essential part of the concept of the invention, which consists in that in the method according to the invention the observed
Hemmung der Komplexbildung und die daraus resultierende starke und nichtlineare Abnahme der zu messenden Fluoreszenz dieser Komplexe durch ein Hilfsreagenz aufgehoben wird. Überraschenderweise wurde nämlich gefunden, dass sich das beobachtete ungün- stige Schwellwertverhalten wirksam unterdrücken lässt, wenn man dem IAS-Lant- hanoid-Gemisch bestimmte Hilfssubstanzen zusetzt. Während der Zusatz von Substanzen, die auch als „synergistische Reagenzien" bezeichnet werden, zur Verstärkung einer schwachen Fluoreszenz bereits mehrfach beschrieben wurde, zum Beispiel in B. S. Panigrahi et al., SpectrochimicaActa Part A 51 , 1995, S. 2289 bis 2300 und N. Arnaud et al. , Analyst, Vol. 123, 1998, S.261 bis 265, war bisher noch nicht bekannt, dass solche Substanzen offenbar auch in der Lage sind, eine Hemmung der Komplexbildung zu überwinden.Inhibition of complex formation and the resulting strong and non-linear decrease in the measured fluorescence of these complexes is repealed by an auxiliary reagent. Surprisingly, it has been found that the observed unfavorable threshold behavior can be effectively suppressed by adding certain auxiliary substances to the IAS lanthanoid mixture. While the addition of substances, also referred to as "synergistic reagents", to enhance weak fluorescence has already been described several times, for example in BS Panigrahi et al., Spectrochimica Acta Part A 51, 1995, pp. 2289-2300 and N. Arnaud et al., Analyst, Vol. 123, 1998, pp. 261-265, has not previously disclosed that such substances are apparently also able to overcome inhibition of complex formation.
Basierend auf dieser Entdeckung kann die fluorimetrische Bestimmung von Bitter- Stoffen in einer Biermatrix durchgeführt werden, indem manBased on this discovery, the fluorimetric determination of bitter substances in a beer matrix can be performed by
1. eine Probe so stark verdünnt, dass der störende Einfluss der absorbierenden Matrix vernachlässigbar klein wird,1. diluting a sample so strongly that the disturbing influence of the absorbent matrix becomes negligibly small,
2. Lanthanoid-Ionen zusetzt sowie eine geringe Menge eines oder mehrerer bestimmter Hilfsreagenzien, die einerseits die Bildung von Bitterstoff-Lantha- nid-Komplexen bei geringen Konzentrationen induziert und andererseits die Fluoreszenz durch eine Erhöhung der Quantenausbeute verstärken, 3. die dabei entstehende Fluoreszenz misst und 4. aus dem Messwert über eine einfache, vorzugsweise lineare Beziehung den gesuchten Bitterwert ermittelt.2. Added lanthanide ions and a small amount of one or more certain auxiliary reagents, which on the one hand induces the formation of bitter lanthanide complexes at low concentrations and on the other hand increase the fluorescence by increasing the quantum yield, 3. measures the resulting fluorescence, and 4. from the measured value via a simple, preferably linear relationship determined the desired bitter value.
Als synergistische Hilfsreagenzien finden erfindungsgemäß organische Verbindungen wie Trioctylphosphinoxid (TOPO) sowie Verbindungen der Verbindungsklassen organische Phosphate und/oder Sulfoxide Verwendung.As synergistic auxiliary reagents according to the invention organic compounds such as trioctylphosphine oxide (TOPO) and compounds of the compound classes organic phosphates and / or sulfoxides use.
Vorzugsweise werden als Lanthanoide Europium (Eu), Dysprosium (Dy), Terbium (Tb) und/oder Samarium (Sm) eingesetzt.Preferably used as lanthanides are europium (Eu), dysprosium (Dy), terbium (Tb) and / or samarium (Sm).
Besonders bevorzugt sind die Ausführungen der Erfindung mit Dysprosium (Dy) oder Europium (Eu) als Lanthanoid, wobei bei diesen Ausführungen als synergistisches organisches Hilfsreagenz jeweils Trioctylphosphinoxid (TOPO) eingesetzt wird.Particular preference is given to embodiments of the invention with dysprosium (Dy) or europium (Eu) as lanthanoid, in which case trioctylphosphine oxide (TOPO) is used as the synergistic organic auxiliary reagent in these embodiments.
Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Lanthanoide in saurer Lösung vorliegen, wobei ein pH-Wert zwischen pH 1 und pH 4 bevorzugt wird.It has proved to be particularly advantageous if the lanthanides are present in acidic solution, with a pH between pH 1 and pH 4 being preferred.
Die Verdünnung der Probe erfolgt vorzugsweise in einem Volumenverhältnis von 1 : 20 bis 1 : 500.The dilution of the sample is preferably carried out in a volume ratio of 1:20 to 1: 500.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird gleichzeitig mit der Verdünnung der Probe das Hilfsreagenz zugegeben.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the auxiliary reagent is added simultaneously with the dilution of the sample.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Figuren. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the figures. Show it:
Figur 1 : die Darstellung der Fluoreszenz von IAS-Lösungen unterschiedlicherFigure 1: the representation of the fluorescence of IAS solutions different
Konzentration nach Zusatz von Eu-Ionen sowie dem zusätzlichen Einsatz des Hilfsreagenzes Trioctylphosphinoxid,Concentration after addition of Eu ions and the additional use of the auxiliary reagent trioctylphosphine oxide,
Figur 2: die Darstellung der erfindungsgemäß gemessenen Fluoreszenzsignale von 20 verschiedenen Bierproben in Abhängigkeit von den tatsächlichen IAS-Gehalten, Figur 3: die Darstellung der erfindungsgemäß aus den Fluoreszenzsignalen ermittelten IAS-Konzentrationen von 20 Bierproben in Abhängigkeit der tatsächlichen IAS-Konzentrationen.FIG. 2 shows the representation of the fluorescence signals of 20 different beer samples measured according to the invention as a function of the actual IAS contents, FIG. 3 shows the representation of the IAS concentrations of 20 beer samples determined according to the invention from the fluorescence signals as a function of the actual IAS concentrations.
Anhand des folgenden Ausführungsbeispiels wird zunächst die Herstellung von Probelösungen für die Fluoreszenzmessung beschrieben. Von 20 verschiedenen Biersorten (Pils) wurden je 100 ml entnommen und durch Einwirkung von Ultraschall (2min) entgast. Je 1 ml der Proben wurde im Verhältnis 1 : 250 mit Wasser verdünnt. Je 1 ml der verdünnten Probe wurde in eine Fluoreszenzküvette pipettiert. Mit einer weiteren Pipette erfolgte die Zugabe von 100 μl einer 20 mM Dysprosium (Dy)-The production of sample solutions for fluorescence measurement will first be described with reference to the following exemplary embodiment. From 20 different types of beer (pils), 100 ml were taken and degassed by the action of ultrasound (2 min). 1 ml each of the samples was diluted 1: 250 with water. 1 ml of the diluted sample was pipetted into a fluorescence cuvette. Another pipette was used to add 100 μl of a 20 mM dysprosium (Dy) -
Lösung in 1 -normaler Salzsäure (1 N HCl) in die Küvette. Schließlich erfolgte noch die Zugabe von 50 μl einer 0,1 %-igen Lösung von Trioctylphosphinoxid (TOPO) in die Küvette. Die drei Komponenten wurden in der Küvette sorgfältig vermischt. Nach einer Wartezeit von 1 min erfolgte die Messung der Fluoreszenz mit einem Fluores- zenzspektrometer (CARY ECLIPSE, Fa. Varian). Zur Anregung der Fluoreszenz wurde eine Wellenlänge von 283 nm gewählt; die Messung der Intensität der emittierten Strahlung erfolgte bei einer Wellenlänge von 575 nm. Als Referenzmethode zur Bestimmung der Bitterkeit der Proben wurde die IAS- Analyse mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) gewählt. Bei dieser chemischen Standardanalysenmethode wird die zu messende Substanz chromatografisch aus der Probe abgetrennt und ihre Konzentration mit einem geeigneten Detektor, in diesem Fall einem UV-Detektor, bestimmt. Unter gleichen Bedingungen wird dann eine Standardsubstanz mit einer genau bekannten Konzentration des gesuchten Stoffes analysiert. Aus dem Vergleich der beiden Detektorsignale kann die gesuchte Konzentration ermittelt werden.Solution in 1 normal hydrochloric acid (1 N HCl) in the cuvette. Finally, 50 μl of a 0.1% strength solution of trioctylphosphine oxide (TOPO) were added to the cuvette. The three components were mixed thoroughly in the cuvette. After a waiting time of 1 min, the fluorescence was measured with a fluorescence spectrometer (CARY ECLIPSE, Varian.). To excite the fluorescence, a wavelength of 283 nm was chosen; the intensity of the emitted radiation was measured at a wavelength of 575 nm. The reference method used to determine the bitterness of the samples was the IAS analysis by high performance liquid chromatography (HPLC). In this standard chemical analysis method, the substance to be measured is separated from the sample by chromatography and its concentration is determined using a suitable detector, in this case a UV detector. Under the same conditions, a standard substance with a precisely known concentration of the substance sought is then analyzed. From the comparison of the two detector signals, the sought concentration can be determined.
Zur Bestimmung der Konzentration von Iso-alpha-Säuren (IAS) als Hauptbitterstoff wurde der internationale IAS-Standard ICS-11 (Labor Veritas, Zürich, Schweiz) verwendet.The international IAS standard ICS-11 (Labor Veritas, Zurich, Switzerland) was used to determine the concentration of iso-alpha-acids (IAS) as the main bitter substance.
Die Fig. 1 beinhaltet ein Diagramm mit der Darstellung der Fluoreszenz von IAS- Lösungen unterschiedlicher Konzentration, die ähnlich wie nach der vorhergehenden Vorschrift hergestellt wurden. Im Unterschied zur vorhergehenden Vorschrift wurden aber Europium(Eu)-lonen als Lanthanoidionen zugesetzt. Die Werte, die ohne den Zusatz von Hilfsreagenzien gewonnen wurden, und jene Werte der Proben, bei denen Trioctylphosphinoxid (TOPO) als zusätzliches Hilfsreagenz eingesetzt wurde, können anhand des Diagramms bei bestimmten Konzentrationswerten miteinander verglichen werden. Dabei zeigt sich bei den unteren Konzentrationswerten unterhalb der Schwellwert Konzentration von etwa 5 mg/l IAS, dass dort ohne Zusatz des Hilfsreagenzes die Fluoreszenz aufwerte nahe null zurückgeht. Diese starke und nichtlineare Abnahme der Fluoreszenz ist auf eine Hemmung der Komplexbildung zurückzuführen. Der Zusatz von Trioctylphosphinoxid (TOPO) hebt diese Hemmung auf und führt, wie aus Fig. 1 deutlich wird, zum Auftreten von auswertbaren linear konzentrationsabhängigen Fluoreszenzsignalen auch in diesen Bereichen niedriger Konzentration an IAS.Fig. 1 includes a graph showing the fluorescence of IAS solutions of different concentrations prepared similarly as in the previous procedure. In contrast to the previous rule, however, europium (Eu) ions were added as lanthanide ions. The values obtained without the addition of auxiliary reagents and those of the samples in which trioctylphosphine oxide (TOPO) was used as an additional auxiliary reagent can be compared with one another at specific concentration values using the diagram. It shows at the lower concentration values below the threshold concentration of about 5 mg / l IAS, that there without Addition of the auxiliary reagent which returns fluorescence scores close to zero. This strong and nonlinear decrease in fluorescence is due to inhibition of complex formation. The addition of trioctylphosphine oxide (TOPO) abolishes this inhibition and, as is clear from FIG. 1, leads to the occurrence of evaluable linear concentration-dependent fluorescence signals even in these areas of low concentration of IAS.
Die Fig. 2 zeigt die Ergebnisse der Fluoreszenzmessung in Abhängigkeit von den Werten der Referenzmethode (HPLC). Die Linie ist das Ergebnis einer linearen Regression der Messwerte. Die statistische Auswertung ergibt einen linearen Korrelationskoeffizienten von 0,945 und eine Standardabweichung von der Regressionsgerade von 1 ,7 mg/l.FIG. 2 shows the results of the fluorescence measurement as a function of the values of the reference method (HPLC). The line is the result of a linear regression of the measured values. The statistical evaluation gives a linear correlation coefficient of 0.945 and a standard deviation of the regression line of 1.7 mg / l.
Unter Anwendung der so gefundenen Beziehung kann man aus einzelnen Fluoreszenzmesswerten auf den IAS-Gehalt der Probe schließen. Die Fig.3 zeigt schließlich den Zusammenhang zwischen den anhand der Fluoreszenz ermittelten und den mittels HPLC analysierten IAS- Konzentrationen in den untersuchten Proben. Using the relationship thus found, one can conclude from individual fluorescence readings on the IAS content of the sample. Finally, FIG. 3 shows the relationship between the IAS concentrations determined on the basis of fluorescence and those analyzed by means of HPLC in the examined samples.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Bestimmung von Bitterstoffen in Bier oder Bierwürze, beruhend auf der Messung von sichtbarem Fluoreszenzlicht, das von den maßgeblichen Bitter- Stoffen in Gegenwart bestimmter Lanthanoid-Ionen bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht ausgestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdünnung der Probe mit Wasser in einem Verhältnis von mindestens 1 : 20 erfolgt und ein oder mehrere organische Hilfsreagenzien zugesetzt werden, ausgewählt aus den Verbindungen/Verbindungsklassen Trioctylphosphinoxid (TOPO), organische Phosphate und/oder Sulfoxide, welche die bei niedrigen Konzentrationen von Bitterstoffen normalerweise unterdrückte Bildung von Komplexverbindungen aus Lanthanoid-Ionen und Bitterstoffen induzieren und eine selektive Verstärkung der zu messenden Fluoreszenz dieser Komplexe bewirken.1. A method for the determination of bitter substances in beer or wort, based on the measurement of visible fluorescent light, which is emitted by the relevant bitter substances in the presence of certain lanthanide ions when irradiated with ultraviolet light, characterized in that a dilution of the sample with Water in a ratio of at least 1: 20 is added and one or more organic auxiliary reagents are added, selected from the compounds / compound classes trioctylphosphine oxide (TOPO), organic phosphates and / or sulfoxides, which from normal at low concentrations of bitter substances suppressed formation of complex compounds Lanthanoid ions and bitter substances induce and cause a selective amplification of the measured fluorescence of these complexes.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Lanthanoid Europium (Eu), Dysprosium (Dy), Terbium (Tb) und/ oder Samarium (Sm) verwendet wird .2. The method according to claim 1, characterized in that as lanthanide europium (Eu), dysprosium (Dy), terbium (Tb) and / or samarium (Sm) is used.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Lanthanoid Dysprosium (Dy) oder Europium (Eu) und als Hilfsreagenz Trioctyl- phosphinoxid (TOPO) eingesetzt wird .3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that as lanthanide dysprosium (Dy) or europium (Eu) and as an auxiliary reagent trioctyl phosphine oxide (TOPO) is used.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zugesetzte Lanthanoid in saurer Lösung vorliegt.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the added lanthanide is present in acidic solution.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der sauren Lösung zwischen pH 1 und pH 4 liegt.5. The method according to claim 4, characterized in that the pH of the acidic solution is between pH 1 and pH 4.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdünnung der Probe in einem Volumenverhältnis von 1 : 20 bis 1 : 500 erfolgt. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the dilution of the sample in a volume ratio of 1: 20 to 1: 500 takes place.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Hilfsreagenzes gleichzeitig mit der Verdünnung der Probe erfolgt.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the addition of the auxiliary reagent takes place simultaneously with the dilution of the sample.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Messwerten die Konzentrationen der Bitterstoffe über eine lineare Beziehung ermittelt werden. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the concentrations of the bitter substances are determined from the measured values via a linear relationship.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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DE10360302A1 (en) * 2003-12-20 2005-07-21 Ronald Dr. Eberl Detection of bittern in beer or wort, on site, foams a liquid sample for the addition of a europium solution, which generates a fluorescent reaction which is visible in UV light

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