VIEW ARTICLE    doi:10.1094/ASBCJ-2010-0803-01

Influence of Cardiolipin on Lager Beer Dimethyl Sulfide Levels: A Possible Role Involving Mitochondria? Eric J. Samp (1), Robert T. Foster II, and Cindy Edelen, MillerCoors, Golden, CO. (1) Corresponding author. E-mail: <eric.samp@millercoors.com> J. Am. Soc. Brew. Chem. 68(4):204-209, 2010.

Dimethyl sulfide (DMS) is an important flavor compound in American and European lagers, so brewers strive to control its level in their products. Although the main approach to controlling DMS involves judicious selection of malting and wort production regimes to control one of its precursors, S-methyl methionine (SMM), DMS formation during fermentation by yeast caused by an enzyme coined “dimethyl sulfoxide (DMSO) reductase” cannot be overlooked. During the process of altering the wort carbohydrate spectrum from one predominantly made up of maltose to one much richer in glucose through adjunct changes, a significant reduction in beer DMS levels was noted. An investigation into malt SMM levels demonstrated no significant reduction in this main precursor, suggesting other mechanisms could be involved. Since it is known that glucose inhibits the development of both mitochondria and their unique lipid, cardiolipin, we speculated that this organelle could be involved. Through a series of replicated incubation experiments aimed at altering cardiolipin content in yeast, it was found that beer DMS levels at the end of fermentation were moderately higher (approx. 10 µg/L) under incubation conditions that promote cardiolipin formation, i.e., incubation in glycerol and L-thyroxine. In comparison, conditions that limit cardiolipin formation (control and inositol incubation) resulted in lower DMS levels (P < 0.05). Assuming equal losses due to CO(2) stripping during fermentation, these results suggest a possible role involving yeast mitochondria. Two suggestions are provided, of which we believe the latter is most likely based on DMSO- and methionine sulfoxide (MetSO)-addition experiments conducted within this study. First, if a true bacterial-like DMSO reductase protein were responsible, then defects in iron-sulfur cluster (ISC) formation or protein maturation would be likely, because ISCs are catalytic sites for electron transfer of Fe-S proteins. However, due to complete MetSO inhibition of DMSO reduction to DMS in the yeast strain studied, it seems more plausible that this was the result of decreased MetSO reductase activity, specifically an MsrB protein, which is speculated to be localized to the mitochondria, and that somehow the cardiolipin composition of the mitochondrial membrane is involved. Keywords: Cardiolipin, DMS, DMSO reduction, Methionine sulfoxide reductase, Mitochondria

Sulfuro de dimetilo (DMS) es un compuesto importante en el sabor cervezas estadounidenses y europeos, por lo que las cerveceras se esfuerzan por controlar sus niveles en sus productos. Aunque el principal enfoque para el control de DMS trata de una selección juiciosa de la producción de cerveza y mosto de los regímenes para controlar uno de sus precursores, S-metil metionina (SMM), la formación de DMS durante la fermentación por levaduras causadas por una enzima acuñado “dimetilsulfóxido (DMSO) reductasa” no puede pasarse por alto. Durante el proceso de alterar el mosto espectro de hidratos de carbono de un compuesto predominantemente de maltosa a una mucho más rica en glucosa a través de cambios de adjuntos, una reducción significativa en los niveles de DMS cerveza se ha notado. Investigación en los niveles de SMM en la malta no demostró una reducción significativa en este precursor principal, lo que sugiere otros mecanismos podrían estar involucrados. Puesto que se sabe que la glucosa inhibe el desarrollo de ambos y sus mitocondrias lipídico único, cardiolipina, se especuló que este orgánulo podrían estar involucrados. A través de una serie de experimentos de incubación replicados por objeto alterar el contenido de cardiolipina en la levadura, se encontró que los niveles de DMS cerveza al final de la fermentación fueron moderadamente más alto (aprox. 10 µg/L) en condiciones de incubación que promueven la formación cardiolipina, es decir, la incubación en glicerol y L-tiroxina. Comparativamente, las condiciones que límite la formación de cardiolipina (control y incubación de inositol) resultó en niveles de DMS más bajos (P < 0.05). Suponiendo que las pérdidas iguales debido a la extracción con CO(2) durante la fermentación, estos resultados sugieren un posible papel de la participación mitocondrias de la levadura. Dos sugerencias han sido formuladas, de los cuales creemos que este último es más probable basada en DMSO y el sulfóxido de metionina (MetSO)-además de los experimentos realizados en este estudio. En primer lugar, si una verdadera proteína DMSO reductasa similar a bacteriana eran responsables, a continuación defectos en el grupo hierro-azufre (ISC) la formación o la proteína de la maduración pueden ser probable, debido a ISC son centros catalíticos para la transferencia de electrones de Fe-S proteínas. Sin embargo, debido a la inhibición completa de MetSO de la reducción DMSO a DMS en la cepa de levadura estudiadas, parece más plausible que este fue el resultado de la disminución de la actividad de la reductasa de MetSO, específicamente una proteína MsrB, que se especula que se localiza en las mitocondrias, y que de alguna manera la composición cardiolipina de la membrana mitocondrial se tratara. Palabras claves: Cardiolipina, DMS, Mitocondrias, Reducción DMSO, Sulfóxido de metionina reductasa