L'acido lattico (2-hydroxypropanoic acid) si trova principalmente nei latticini acidi. Nella birra, la presenza di acido lattico contribuisce alla sua acidità e agli aromi lattici, e di solito si manifesta come risultato della fermentazione con batteri lattici. Questi batteri possono essere introdotti intenzionalmente nel mosto, oppure possono comparire a seguito di un'infezione.
Sebbene l'acido lattico sia essenziale nella birra fino a una certa quantità, un eccesso è considerato un difetto. La sua soglia di percezione è 0,0044 mol/L. Tuttavia, in alcune birre di tipo lambic, la concentrazione di acido lattico può raggiungere livelli superiori a 0,0333 mol/L.
In questa Application Note, un sensore enzimatico basato su un elettrodo serigrafato viene utilizzato per misurare l'acido lattico nelle birre commerciali come prova di concetto per la sua potenziale applicazione durante il monitoraggio della fermentazione.
Le misurazioni sono state eseguite utilizzando connettori DROPSTATPLUS e CASTDIR per elettrodi serigrafati (Figura 1).
Come substrato biosensibile sono stati utilizzati elettrodi serigrafati a base di L-lattato ossidasi (LACT10) per le loro proprietà di selettività. Il segnale analitico corrisponde al rilevamento di un intermedio di perossido di idrogeno. Questo sottoprodotto viene prodotto durante la conversione del lattato in acido piruvico a causa della reazione enzimatica che avviene sull'elettrodo di lavoro.
DROPSTATPLUS è un lettore elettrochimico basato su potenziostato personalizzato, configurato in base alle esigenze specifiche di ciascun utente. Specificando la tecnica elettrochimica, i suoi parametri e la curva di calibrazione, è possibile visualizzare automaticamente su uno schermo LCD la concentrazione dell'analita per il quale è stato sviluppato il sensore elettrochimico. Tutto l'hardware utilizzato per questo studio è riportato nella Tabella 1.
| Strumentazione | Codice articolo |
|---|---|
| Instrument | DROPSTATPLUS |
| Biosensor SPE | LACT10 |
| Connection for SPEs | CASTDIR |
In questo caso, la tecnica analitica scelta è stata la rilevazione amperometrica. Applicando un potenziale di -0,1 V, è possibile misurare l'acido lattico in meno di 75 s, ovvero quando il segnale di corrente raggiunge il suo stato stazionario. L'impiego di questo potenziale particolarmente basso è possibile grazie al mediatore, ed è fondamentale per superare i tipici segnali interferenti che si verificano quando si applicano potenziali più elevati [1].
Semplicemente posizionando una goccia di campione sul LACT10 SPE, è possibile misurare l'acido lattico nell'intervallo da 0 a 0,0004 mol/L. Una tipica curva di calibrazione ottenuta con dati triplicati è mostrata nella Figura 2. I risultati sono stati ottenuti in una soluzione acquosa di 0,1 mol/L di Tris-NO3 a pH 7,2, dove l'acido lattico si trova solo nella sua forma dissociata, ovvero come lattato e non come acido lattico.
Sono stati selezionati quattro diversi tipi di birra provenienti da un birrificio locale (Cotoya) per testare i sensori LACT10 con campioni reali. Tra questi, un'India Pale Ale (IPA) in cui il contenuto di acido lattico è considerato a livelli normali, una birra acida prodotta con un malto acidulato appositamente trattato per acidificare la birra, una birra al vino d'orzo ad alto contenuto alcolico e una birra lambic (Al Debalu) ottenuta tramite un processo di fermentazione spontanea.
Per evitare effetti matrice, è stata effettuata una diluizione 1:10 con ciascuna birra utilizzando una soluzione acquosa di 0.1 mol/L Tris-NO3 a pH 7.2. Non è stato necessario degasare i campioni poiché i risultati ottenuti sono stati molto simili con e senza degasaggio della birra.
Per convalidare i dati ottenuti, è stato utilizzato un kit commerciale per il dosaggio dell'L-lattato. Gli esperimenti ottici sono stati condotti con l'apparecchiatura SPELEC e il software DropView SPELEC. Con il kit ottico, è stata necessaria una diluizione diversa del campione per evitare effetti matrice con ogni stile di birra. Il campione di birra acida è stato diluito 1:100, quello di IPA 1:20, quello di birra Al Debalu (lambic) 1:50 e quello di vino d'orzo 1:10.
I risultati ottenuti con entrambi i metodi, elettrochimico e ottico, sono presentati nella Figura 3.
Nota che il vino d'orzo non poteva essere misurato correttamente con il kit di analisi ottica a causa del suo colore marrone scuro che interferiva con la lunghezza d'onda di misurazione del kit (450 nm). Esiste un compromesso tra l'assorbimento della birra e la sua bassa concentrazione di lattato. Pertanto, la sensibilità per la misurazione non è sufficiente. Questo problema può essere superato sottoponendo la birra a un trattamento con PVPP (polivinilpolipirrolidone), che rimuove il colore e ne impedisce l'assorbimento.
Considerando che i dati ottenuti con entrambi i metodi sono abbastanza simili, questo protocollo dimostra la possibilità di rilevare il lattato nella birra in meno di 75 s con un dispositivo portatile senza la necessità di pretrattamenti complessi o l'uso di dispositivi ottici ingombranti.
In questo studio viene proposto un biosensore elettrochimico per il rilevamento dell'acido lattico nella birra. Il campione con il metodo elettrochimico proposto deve essere solo diluito 1:10 con una soluzione di Tris-NO3 0,1 mol/L a pH 7.2. tilizzando un semplice test amperometrico, è possibile misurare in 75 secondi la quantità di acido lattico presente in un campione di birra senza alcun pretrattamento. Le misurazioni ottenute sono simili a quelle effettuate con un tradizionale kit di analisi dell'L-lattato e dispositivi ottici non portatili.
- Biscay, J.; Rama, E. C.; García, M. B. G.; et al. Enzymatic Sensor Using Mediator‐Screen‐Printed Carbon Electrodes. Electroanalysis 2011, 23 (1), 209–214. DOI:10.1002/elan.201000471
AN-T-227 Determinazione del lattato di sodio
AN-PAN-1057 Monitoraggio in linea dei processi di fermentazione
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