1 Determinación de compuestos carbonilicos en la cerveza • Damian Alberto Lampert • Nicolás Ariel Zona • Rodrigo Fontan • Manuel Vega Di Nezio
Jun 26, 2015
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Determinación de compuestos carbonilicos en la cerveza
• Damian Alberto Lampert• Nicolás Ariel Zona• Rodrigo Fontan• Manuel Vega Di Nezio
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AbstractAbstract
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Abstract (I)Abstract (I)
una Microextraccion en fase sólida seguida por cromatografía de gases y espectrometría de Masas, con el fin de determinar 41 compuestos carbonilicos que están presentes en la cerveza ya estacionada.
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Se realizó:
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Se optimizo el método de derivatizacion en solución mediante:
• La selección de la fibra
• La selección de la temperatura, el tiempo de pre-incubacion y de extraccion
• La adicion de cloruro sodico
• La concentración de o-(2,3,4,5,6-pentafluorbenzil)hidroxilamina (PFBHA)
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Abstract (II)Abstract (II)
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Abstract (III)Abstract (III)Se determinó que:
• Ciertos compuestos como el (E)-Nonanal fueron mejor extraídos mediante una derivatizacion en fibra.
• Otros compuestos como hidroxiacetona o 5-hidroximetilfurfural resultaron ser detectados mas fácilmente por el método de derivatizacion en solución.
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IntroducciónIntroducción
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Compuestos Carbonilicos
Compuesto
Aldehído
Cetona
Ácido carboxílico
Éster
Amida
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A concentraciones Bajasbrindan sabor a las bebidas alcohólicas.
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Métodos
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10Vega Di Nezio-Zona-Lampert-Fontan. TAI 2013
3 Estrategias se pueden seguir
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ExperimentalExperimental
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Instrumentación
• GC-MS (ThermoScientific)
• Columna Rtx-5SilMS (60m x0,25 µm I.D) con film de 1 µm.
Rango de temperatura: -60 a 330/350 ° C
Polidimetilsiloxano-divinilbenceno
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Inyector @ 250°C. Inyección Splitless (Desorción 2 minutos)
Gradiente de temperatura: • 2 minutos @ 60°C • 60-165°C a 50°C/min• 165-200°C a 2°C/min• 200-260°C a 4°C/min• 260-290°C a 5°C/min• 6 minutos @ 290°C
Carrier: Helio 1,5mL/min
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Detector
Dual Stage Quadrupole @ 250°C
Fuente de ionización: EI @ 70eV
Modo de detección TIC, barrido de m/z desde 35 hasta 400.
Software Xcalibur.
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Derivatización en fibra y HS SPME
La fibra PDMS-DVB se cargó con PFBHA durante 10 minutos @ 45°C Y 250rpm
Vial con 10 mL de cerveza y 3,5g de NaCl se incubó durante 30 minutos @ 45°C y 250 rpm.
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Optimización del procedimiento utilizando derivatización en solución
seguida de HS SPME
HeadSpace
10mL Cerveza + 50µl de solución 100mg/L de p fluorobenzaldehído (Patrón interno) + PFBHA.
Se optimizaron losparámetros detalladosen el abstract
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Variables Variables experimentalesexperimentales
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Revestimiento de la fibra SPME
La fibras evaluadas en este trabajo fueron:
• Polidimetilsiloxano (PDMS) 100 um
• Polidimetilsiloxano divinilbenceno (PDMS-DVB) 65 um
• Carboxen-polidimetilsiloxano (CAR-PDMS) 70 um
• Carbowax-divinilbenceno (CW-DVB) 70 um
• Dinivilbenceno-carboxen-polidimetilsiloxano(DVB-CAR-PDMS) 50/30 um
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Concentración de PFBHAConcentración de PFBHASe analizaron distintas cantidades de una solución de 20 g/L con el fin de obtener la mejor eficiencia en la resolución de los picos.
• 20 uL • 50 uL• 100 uL • 250 uL• 500 uL • 1000 uL
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Parámetros fijos: 20 min. de pre-incubación y 30 min. de extracción a 50 ºC
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Temperatura de extracciónTemperatura de extracciónPara estudiar el efecto de la temperatura en la extracciónde los compuestos carbonilicos derivatizados se probaron siete temperaturas diferentes.
• 30 ºC • 40 ºC• 45 ºC • 50 ºC• 55 ºC • 60 ºC• 70 ºC
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Parámetros fijos: 20 min. de pre-incubación y 30 min. de extracción.
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Pre-incubaciónPre-incubación
Cuatro periodos de tiempo distintos fueron examinados bajocontinuo agite a 500 rpm para equilibrar la muestra.
• 5 min. • 10 min.• 20 min. • 30 min.
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Parámetros: 30 min. de extracción a temperatura definida.
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Tiempo de extracciónTiempo de extracciónCon el fin de encontrar el tiempo optimo, se expuso la fibra en el HS de la muestra por diferentes periodos de tiempo.
• 10 min. • 20 min.• 30 min. • 40 min.• 50 min. • 60 min.
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Parámetros fijos: No definidos.
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Adición de salAdición de salEl efecto de la fuerza iónica en la eficiencia de la extracción fue examinada a través de la adición de diferentes cantidadesde cloruro de sodio en el vial.
• 0 g • 1 g• 2 g • 3 g• 3,5 g
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Parámetros fijos: Parámetros definidos.
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Discusión yDiscusión y resultadosresultados
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41 compuestos carbonilicos volátiles y no volátiles de estructura variable fueron seleccionados con el fin deexplorar las características de la derivatizacion en fibra simple y la derivatizacion en solución.
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26Vega Di Nezio-Zona-Lampert-Fontan. TAI 2013
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La técnica de derivatizacion en solución fue estudiadamediante la evaluación de los efectos de los siguientes parámetros en la eficiencia de la extracción.
• Revestimiento de la fibra
• Concentración de PFBHA
• Temperatura de extracción
• Tiempo de preincubación
• Tiempo de extracción
• Fuerza iónica
También una calibración y validación del método fue llevadasa cabo, con lo cual se evaluaron la linealidad y la repetitividadde la técnica.
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Revestimiento de la fibraFue evidente que la fibra PDMS-DVB otorga la mejor extraccionpara estudiar los compuestos anteriormente mencionados
PDMS-DVB
PDMS
DVB-CAR-PDMS
CAR-PDMS
CW-DVBVega Di Nezio-Zona-Lampert-Fontan. TAI 2013
29Vega Di Nezio-Zona-Lampert-Fontan. TAI 2013
Concentración de PFBHAConcentración de PFBHA
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Aldehídos alifáticossaturados (SLA) y aldehídosramificados
Cetonas y compuestosacetilados
Concentraciones PFBHA
Concentraciones PFBHA
0,75 g/L de PFHBA
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Temperatura de extracciónTemperatura de extracción
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Compuestos volátiles(cadena corta)
Demás compuestos
Tº
Tº
Para evitar la reacciones no deseadas y obtener la mayorextraccion de todos los compuestos, la temperatura seleccionada fue
60 ºC
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Pre-incubaciónPre-incubación
Para permitir a los compuestos carbonilicos reaccionar conel PFBHA y realizar los análisis posteriores, el tiempo optimode pre-incubacion fue de :
10 min.
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Tiempo de extracciónTiempo de extracción
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Adición de salAdición de sal
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SOLO en Hidroxicarbonilos aumenta la eficiencia de extracción si se aumenta la cantidad de cloruro sodico debido a la disminución en la actividad de agua y la consiguiente incapacidad de formar puentes H entre el hidroxilo y el derivatizante.
Como consecuencia, la mejor extraccion se realizo SIN el agregado de Cloruro de sodio
0 g NaCl
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Calibración y ValidaciónCompuesto Rango (µg/L) R RSD (%)
Propanal 4-512 0,994 4,88
Decanal 0,07-256 0,909 4,18
2-butanona 1,6-204,8 0,996 3,85
2-acetilpirrol 18-128 0,989 12,84
Hidroxiacetona 40-5120 0,998 3,25
De un total de 41 compuestos carbonílicos analizados se presentan 5. Aquí, decanal y 2-acetilpirrol presentan curvas que no ajustan demasiado bien a la linealidad. En el caso del 2-acetilpirrol se lo atribuye a un pico desconocido que lo solapa parcialmente.El rango de concentraciones en el cual se mantiene la linealidad es muy amplio, siendo éste acorde y útil para las concentraciones estándar que se encuentran en la cerveza.RSD: relative standard deviationVega Di Nezio-Zona-Lampert-Fontan. TAI 2013
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Comparación técnicas de derivatización (I)
Compuesto En solución En fibra
LOD(µg/L) LOQ(µg/L) LOD(µg/L) LOQ(µg/L)
Propanal 1,2 4,1 1,7 5,7
Decanal 0,021 0,071 0,005 0,017
2-butanona 0,024 0,08 ND ND
2-acetilpirrol 5,5 18,2 1178 3927
Hidroxiacetona
4,2 14,0 220 733
2-nonanona 0,255 0,849 0,046 0,152
Furfural 0,66 2,20 6,0 20,0
2,3-pentadiona
0,26 0,86 30 101
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Comparación técnicas de derivatización (II)
Compuesto Concentración (µg/L)
En Solución En Fibra
Propanal 4,56 (+/- 0,17) 5,72 (+/- 0,26)
Decanal 0,82 (+/- 0,04) 1,04 (+/- 0,09)
2-butanona 12,35 (+/- 0,79) ND
2-acetilpirrol 110,1 (+/- 8,6) ND
Hidroxiacetona 1600 (+/- 123) 1742 (+/- 197)
2-nonanona ND 0,067 (+/- 0,002)
Furfural 492,6 (+/- 22,5) 503 (+/- 19)
2,3-pentadiona 14,4 (+/- 0,6) ND
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Comparación técnicas de derivatización (III)
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Comparación técnicas de derivatización (IV)
• Mediante derivatizacion en solución se obtuvieron áreasmas grandes, por lo que el limite de detección del métodoes menor.
• Los compuestos mas polares se extrajeron mejor con derivatizacion en solución, no así los apolares.
• La derivatizacion en fibra aporto áreas mucho menores,y la ausencia de algunos picos.
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Comparación técnicas de derivatización (V)Derivatización en fibra
• No logra detectar moléculas de cadena pequeña.
• No detecta 5-HMF ni acetoína.
• No detecta dicetonas.
Derivatización en solución
• Áreas más grandes
• No logra detectar moléculas de cadena larga.
• Aumenta la eficiencia de extracción de las cetonas.
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ConclusionesConclusiones
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Parámetros óptimos paraParámetros óptimos para derivatizacion en solución derivatizacion en solución
• Una concentración de 0,75 g/L de PFBHA
• Sin agregado de NaCL.
• Pre-incubacion a 60 ºC durante 10 minutos
• Extraccion a 60 ºC durante 40 minutos con una fibra PDMS-DVB
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Mediante la calibración y validaciónse demostró que el método de derivatizacion en solución era sólido.
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Derivatizacion en soluciónDerivatizacion en solución
Esta técnica fue mas eficiente para detectar compuestos mas polares tanto carbonílicos como cetonas. La detección de 5-HMF, acroleína, hidroxiacetona, acetoina, glioxal y metilglioxal en la cerveza fue remarcable.
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Derivatizacion en fibra simpleDerivatizacion en fibra simple
Esta técnica demostró ser mucho mas afín para compuestos apolares de cadenas largas como (E)-2-nonanal
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FinFin