VIEW ARTICLE    DOI: 10.1094/ASBCJ-62-0079

Fractionation of Colored Maillard Reaction Products from Dark Specialty Malts. Stefan Coghe (1) and Bart Adriaenssens, Centre for Malting and Brewing Science, K.U. Leuven, Kasteelpark Arenberg 22, B-3001 Leuven, Belgium; Stefanie Leonard, Laboratory for Pharmaceutical Chemistry and Drug Analysis, K.U. Leuven, E. Van Evenstraat 4, B-3000 Leuven, Belgium; and Freddy R. Delvaux, Centre for Malting and Brewing Science, K.U. Leuven, Kasteelpark Arenberg 22, B-3001 Leuven, Belgium. (1) Corresponding author. Phone: +32-16-321460; Fax: +32-16-321576; E-mail: <Stefan.Coghe@agr.kuleuven.ac.be> J. Am. Soc. Brew. Chem. 62(2):79-86, 2004. Accepted December 6, 2003.

Maillard reaction products that are responsible for the color of dark specialty malts are poorly characterized. To study these compounds, Congress wort was brewed with different dark malts and evaluated with several fractionation techniques. Capillary zone electrophoresis showed that colored Maillard compounds were mainly negatively charged over a broad pH range, including wort and beer pH. Moreover, ethanol precipitation, sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), ultrafiltration, and gel permeation chromatography proved to be effective methods for the separation of colored malt components. Fractionation by ultrafiltration and gel permeation chromatography revealed the existence of two groups of colored Maillard reaction products, one group containing low-molecular-weight (LMW) compounds and the other group containing high-molecular-weight (HMW) compounds. The molecular weight (MW) distribution of malt colorants depended on malt type and color. In pale malts, colored compounds were mainly of LMW (<10 kDa), colorants of brown caramel malts were of LMW and HMW, whereas the color of black roasted malt originated almost exclusively from HMW compounds (>100 kDa). Furthermore, SDS-PAGE and gel permeation chromatography demonstrated that melanoidins from roasted malt were of higher MW than the largest melanoidins from other dark malts. By using a column with an exceptionally broad fractionation range, roasted malt melanoidins were found to have an average MW of 320 kDa. In comparison with colored products from other malts, colorants of roasted malt were not only of higher MW, but also were more intensively colored and characterized by a different color shade as observed by the absorption spectra and the Commission Internationale de l’Eclairage (CIE) L*a*b* parameters of diluted wort. Keywords: Capillary zone electrophoresis, Ethanol precipitation, Gel permeation chromatography, Melanoidins, Molecular weight, Ultrafiltration

Fraccionamiento de Productos de Color de Reacción Maillard de Maltas Oscuras de Especialidad

Los productos de reacción Maillard que son responsables por el color de las maltas oscuras de especialidad no son muy bien caracterizados. Para estudiar estos compuestos, mosto de Congreso de cerveza fue elaborado con diversas maltas oscuras y evaluado con varias técnicas de fraccionamiento. Electroforesis capilar de zona demostró que los compuestos Maillard principalmente eran cargados negativamente sobre una amplia gama de pH, incluyendo el pH de mosto y cerveza. Además, la precipitación con etanol, la electroforesis de gel de sodio dodecilo sulfato-poliacrilamida (SDS-PAGE), la ultrafiltración, y la cromatografía de impregnación de gel demostraron ser métodos eficaces para la separación de los componentes de color de malta. El fraccionamiento por ultrafiltración y cromatografía de impregnación de gel reveló la existencia de dos grupos de productos de color de reacción Maillard, un grupo contenía compuestos de peso molecular bajo (LMW) y el otro contenía compuestos de peso molecular alto (HMW). La distribución de peso molecular (MW) de los colorantes de malta dependió en el tipo y color de malta. En maltas pálidas, los compuestos de color principalmente eran de LMW (< kDa 10), los colorantes de maltas café caramelo eran de LMW y HMW, mientras que el color de malta horneada negra originó casi exclusivamente de compuestos de HMW (> kDa 100). Además, SDS-PAGE y la cromatografía de impregnación de gel demostraron que los melanoidins de malta horneada eran de MW más alto que los melanoidins más grandes de otras maltas oscuras. Utilizando una columna con gama excepcionalmente amplia de fraccionamiento, se determino que los melanoidins de malta horneada tenían un promedio de MW de 320 kDa. En comparación a productos de color de otras maltas, los colorantes de malta horneada no solamente eran de MW más alto, pero también eran más intensamente coloreados y caracterizados por una diversa matiz de color según observado por el espectro de absorción y parámetros L*a*b* de mosto diluido de la Comisión Internacional de Iluminación (CIE). Palabras claves: Electroforesis capilar de zona, Precipitación con etanol, Cromatografía de impregnación de gel, Melanoidins, Peso molecular, Ultrafiltración