VIEW ARTICLE DOI: 10.1094/ASBCJ-2007-0116-01
Fate of Ergot (Claviceps purpurea) Alkaloids During Malting and Brewing. Paul B. Schwarz (1), Department of Plant Sciences, North Dakota State University, Fargo; Nicholas S. Hill, Department of Crop and Soil Sciences, The University of Georgia, Athens; and George E. Rottinghaus, College of Veterinary Medicine, University of Missouri, Columbia. (1) Corresponding author. E-mail: <Paul.Schwarz@ndsu.edu>; Phone: +1.701.231.7732. J. Am. Soc. Brew. Chem. 65(1):1-8, 2007.
Ergot, caused by the fungus Claviceps purpurea (Fr.) Tul., is a disease that can infect cereal grains, including barley. The presence of ergot sclerotia in harvested grain is regulated in many countries, because the sclerotia contain alkaloids that can be harmful to humans and livestock. Although the impact of thermal treatment on ergot alkaloids has been investigated in food-processing studies, there is no information available on the effects of malting and brewing processes on ergot alkaloids. The objective of this study was to determine the fate of ergot alkaloids present in sclerotia obtained from barley and wheat during malting. This type of data is essential for the determination of potential exposure and the assessment of risks associated with mycotoxins in brewing grains. Individual peptide alkaloids were determined by HPLC, and water-soluble alkaloids were determined by ELISA. Steeping appears to solubilize a small amount of peptide and water-soluble alkaloids, with kilning resulting in a more significant reduction (approximately 30%). The results of malting studies also suggest that cross contamination of barley with ergot alkaloids can occur. Beer was prepared from malt grist containing 0.1% (w/w) sclerotia. Mass balance calculations indicated that 32, 10, and 2 of the original total peptide alkaloids were recovered in the spent grain, wort, and beer, respectively. Average levels measured in beer were approximately 10 ng/mL. A large amount of the original peptide alkaloids was lost during brewing and is believed to have resulted from thermal degradation. This was investigated further by treating aqueous extracts of sclerotia (pH 5.0) at 45, 70, and 100°C for 1 hr. Losses of up to 46% of the original peptide alkaloids were observed after 1 hr at 100°C. Keywords: Ergocornine, Ergocristine, Ergocryptine, Ergosine, Ergotamine, Thermal stability.
El cornezuelo, causado por Claviceps purpurea (Fr.) Tul., es una enfermedad
que puede infectar granos de cereal, incluyendo cebada. La presencia de la
esclerotia de cornezuelo en grano cosechado es regulada en muchos países porque
la esclerotia contiene los alcaloides que pueden ser dañosos a hombres y ganado.
Aunque el impacto del tratamiento termal en los alcaloides de cornezuelo era
investigado en estudios de proceso alimento, no hay información disponible
acerca de los efectos del malteado y el proceso cervecera en los alcaloides de
cornezuelo. El objetivo de este estudio era para determinar el destino de los
alcaloides del cornezuelo presentes en la esclerotia obtenido de cebada y de
trigo durante el malteado. Este tipo de datos es esencial para la determinar la
exposición potencial de los riesgos asociados con las micotoxinas en granos de
cervecero. Los alcaloides péptido individuales fueron determinados por HPLC, y
los alcaloides solubles en agua fueron determinados por ELISA. El empapamiento
aparece solubilizar una pequeña cantidad de péptido y alcaloides solubles en
agua, con el secado dando una reducción significativa (aproximadamente 30%). Los
resultados de los estudios de malteado también sugieren que contaminación de la
cebada con alcaloides de cornezuelo pueda ocurrir. La cerveza fue preparada de
una molienda de la malta conteniendo 0.1% esclerotia (p/p). Los cálculos del
equilibrio indicaron que 32, 10, y 2 de total original alcaloides péptido fueron
recuperados en el grano gastado, el mosto, y la cerveza, respectivamente. Los
niveles promedio medios en cerveza eran aproximadamente 10 ng/mL. Una gran
cantidad de los alcaloides péptido originales fue perdida durante el proceso
cervecero y parece que era resultado de la degradación termal. Esto fue
investigado más tratando los extractos acuosos de esclerotia (pH 5.0) en 45, 70,
y 100°C para 1 hr. Pérdidas hasta 46% de los alcaloides péptido originales
fueron observadas después de 1 hora en 100°C. Palabras claves: Ergocornine,
Ergocristine, Ergocryptine, Ergosine, Ergotamine, Estabilidad termal