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Enzymes that Transform Linoleic Acid into Di- and Trihydroxyoctadecenoic Acids in Malt

MBAA TQ vol. 40, no. 1, 2003, pp. 11-16  |  VIEW ARTICLE

Hisao Kuroda, Hideo Maeba, and Masachika Takashio. Brewing Research Laboratories, Sapporo Breweries Ltd., 10 Okatome, Yaizu, Shizuoka 425-0013, Japan.

Abstract
The qualities of beer are deteriorated by the presence of either di- or trihydroxyoctadecenoic acids (DHOD and THOD, respectively), which reduce the beer ‘head’ and produce an astringent flavor. Production of these hydroxy fatty acids is reduced when the mashing-in temperature is raised, which suggests that some enzymatic activities in the malt are involved in the formation of these acids. During the characterization of the factors that transform linoleic acid into DHOD and THOD in the mash extract, it was revealed that these acids are produced by both lipoxygenase (LOX) and a heat-stable enzyme present in the malt. This newly found enzyme is considered to be an enzyme related to peroxygenase (POX) that catalyzes the epoxidation of linoleic acid hydroperoxide to produce epoxy fatty acid and epoxyalcohol. The enzyme, which we named ‘POX-like activity,’ has a high level of heat stability and is supposed to be a rate-limiting enzyme for the production of DHOD and THOD. The presence of POX-like activity poses the possibility of developing a new malting barley that produces less DHOD and THOD by screening for POX-like activity. In addition, it suggests the presence of other uncharacterized enzymes in malt, known as cytochrome P450s, that catalyze the transformation of fatty acid or lipid hydroperoxide into hydroxy fatty acids, ketols, and carbonyl compounds, offering a new insight into the mechanism of lipid oxidation during mashing in which catalysts besides LOX may play an important role in the formation of these products.
Keywords: dihydroxyoctadecenoic acid, lipid oxidation, lipoxygenase, malt, peroxygenase, trihydroxyoctadecenoic acids

 

Síntesis
La calidad de una cerveza es deteriorada por la presencia tanto de ácido di- ó trihidroxi-octadecenóico (DHOD y THOD, respectivamente), los cuales reducen la formación y/o estabilidad de la espuma y producen un sabor astringente. La producción de estos ácidos grasos hidroxílicos es reducido al utilizar temperaturas iniciales de maceración más altas, lo que sugiere que alguna actividad enzimática en la malta está involucrada en la formación de estos ácidos. Al caracterizar los factores que transforman ácido linoléico en DHOD y THOD en la maceración, se pudo determinar que estos ácidos son producidos tanto por lipoxigenasa (LOX) y una enzima termo-estable presente en la malta. Esta nueva enzima parece estar relacionado con peroxigenasa (POX), la que cataliza la epoxidación de ácido linoléico hidroperóxido para producir ácido graso epóxico y alcohol epóxico. Esta enzima, a la que hemos denominado de ‘actividad similar al POX’, tiene una alta estabilidad térmica y se supone que es una enzima que limita la velocidad de reacción para la producción de DHOD y THOD. La presencia de esta actividad “POX-like” pareciera indicar que podría ser posible desarrollar un nuevo tipo de cebada cervecera que produzca menos DHOD y THOD mediante el triaje de la actividad “POX-like”. Es más, también sugiere la presencia de otras enzimas no caracterizadas en la malta, conocidas como citocromos P450, las cuales catalizan la transformación de ácidos grasos o lípidos hidroperóxidos en ácidos grasos hidroxílicos, ketoles y compuestos carbonílicos, ofreciendo una nueva óptica al mecanismo de la oxidación lípida durante la maceración, dado que catalizadores diferentes a LOX pueden tener un papel importante en la formación de estos productos.
Palabras claves: ácido dihidroxi-octadecenóico, oxidación de lípidos, lipoxigenasa, malta, peroxigenasa, ácidos trihidroxi-octadecenóicos

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