Rapid Characterization of Hop Essential Oils Using Gas Chromatography–Time of Flight Mass Spectrometry

Abstract

Hops (Humulus lupulus L.) are used by the brewing industry to add bitterness and flavor to beer. The analysis of hop essential oils helps in determining both hop quality and varietal discrimination. A new approach for the rapid analysis of essential oils is reported using capillary gas chromatography–time of flight mass spectrometry (GC-TOFMS), which is compared to conventional quadrupole gas chromatography-mass spectrometric analysis. Using narrow-bore capillary columns (0.18 mm i.d.) in combination with high spectral acquisition frequencies, inherent problems of peak coelutions were overcome using spectral deconvolution algorithms. High TOFMS acquisition rates afforded superior spectral purity that, in conjunction with greater high mass ion transmission than the quadrupole, gave excellent spectral data for species such as humulone and lupulone. Using a GC-TOFMS method, a reduction in total analysis time by a factor of 10 was achieved, successfully identifying 40 key common components. Modifying this method to incorporate quantitative analysis could enable a rapid method of quality control for hops.

RESUMEN

Los lúpulos (Humulus lupulus L.) son utilizados por la industria cervecera para adherir amargura y sabor a la cerveza. El análisis de aceites esenciales de lúpulo ayuda a determinar la cálida y discrimina la variedad de lúpulo. Se reporta un nuevo método para rápidamente caracterizar los aceites esenciales utilizando cromatografía de gases capilar-espectrometría de masas de tiempo de vuelo(GC-TOFMS), cuál se compara con análisis de cromatografía de gases convencional cuádruple-espectrometría de masas. Utilizando columnas capilares de alesaje estrecho (0.18 mm) en combinación con frecuencias espectrales de adquisición alta, los problemas inherentes de coelutions pico se superaron utilizando algoritmos de deconvolución espectral. Las altas tasas de adquisición de TOFMS concedieron una pureza espectral superior que, en conjunción con mejores transmisiones de iones de alta masa que el cuádruple, dio datos espectrales excelentes para especies tal como humulone y lupulone. Utilizando el método GC-TOFMS, se obtuvo una reducción de tiempo total de análisis por un factor de 10, que con éxito se identificaron 40 componentes claves comunes. Modificando este método para incorporar análisis cuantitativos podría permitir un método rápido para el control de calidad de lúpulos.

• Gas chromatography–time of flight mass spectrometry
• Hop oils
• Quadrupole gas chromatography-mass spectrometry

Palabras clave:

• Aceites de lúpulo
• Cromatografía de gases cuádruple-espectrometría de masas
• Cromatografía de gases-espectrometría de masas de tiempo de vuelo