VIEW ARTICLE    http://dx.doi.org/10.1094/ASBCJ-2014-1027-01

Comparisons of Barley Malt Amylolytic Enzyme Thermostabilities to Wort Osmolyte Concentrations, Malt Extract, ASBC Measures of Malt Quality, and Initial Enzyme Activities (1). Stanley H. Duke (2), Department of Agronomy, University of Wisconsin, Madison, WI; Cynthia A. Henson, United States Department of Agriculture-Agricultural Research Service (USDA-ARS), Cereal Crops Research Unit (CCRU), Madison, WI and Department of Agronomy, University of Wisconsin, Madison, WI; and Marcus A. Vinje, USDA-ARS, CCRU, Madison, WI. (1) Mention of a proprietary product does not constitute a guarantee or warranty of the product by the U.S. Department of Agriculture and does not imply its approval to the exclusion of other suitable products. (2) Corresponding author. E-mail: <shduke@wisc.edu>. J. Am. Soc. Brew. Chem. 72(4):271-284, 2014.

The hypothesis that wort osmolyte concentration (OC) would correlate much better than malt extract (ME) with barley amylolytic enzyme thermostabilities of malts produced over several days of germination was tested. Seeds of four two-row and four six-row North American barley cultivars were malted in a micromalter and sampled every 24 hr throughout 6 days of germination. alpha- and beta-amylases and limit dextrinase were assayed before and after mashing at 70°C for 30 min to determine thermostabilities. Wort OC, ME, and ASBC measures of malt quality were determined for each day of germination. For all cultivars combined, over all days of germination, wort beta-amylase thermostabilities correlated negatively and highly significantly with both wort OC and ME, although more strongly with OC (r = –0.62, P < 0.0001; r = –0.46, P < 0.001, respectively). Correlations of limit dextrinase thermostabilities with wort OC were also much stronger than with ME (r = –0.87, P < 0.0001; r = –0.68, P < 0.0001, respectively). alpha-Amylase thermostability was either unaffected by or increased after mashing at 70°C. These data suggest that beta-amylase and limit dextrinase thermostabilities become more limiting to starch degradation as reflected by OC than as reflected by ME as germination proceeds. beta-Amylase intron III allelic variation had no effect on OC or ME in these North American barley cultivars. For all cultivars combined over 6 days of germination, the correlations for beta-amylase and limit dextrinase thermostabilities versus the initial activities of alpha- and beta-amylase and limit dextrinase were significant and negative ([beta-amylase thermostabilities versus initial activities of alpha-amylases: r = –0.63, P < 0.0001, beta-amylases: r = –0.68, P < 0.0001, and limit dextrinases: r = –0.54, P < 0.0001] and [dextrinase thermostabilities versus initial activities of alpha-amylase: r = –0.63, P < 0.0001, beta-amylase: r = –0.68, P < 0.0001, and limit dextrinase: r = –0.54, P < 0.0001]). These data suggest that selection for high initial activity of any of these amylolytic enzymes would also select for high thermostability of beta-amylase and limit dextrinase. Keywords: alpha-Amylase, beta-Amylase, Enzyme thermostability, Limit dextrinase, Malt extract, Mashing, Osmolytes

La hipótesis de que la concentración osmolito del mosto (OC) se correlaciona mucho mejor que el extracto de malta (ME) con la enzima amilolítica termoestabilidades cebada de malta producidos durante varios días de la germinación se puso a prueba. Semillas de cuatro de dos hileras y cuatro de seis hileras cultivares de cebada malteada norteamericanos fueron en un micro-malteado y se tomaron muestras cada 24 horas a lo largo de 6 días de germinación. Las enzimas de alfa- y beta-amilasas y dextrinasa límite, se analizaron antes y después de maceración a 70°C durante 30 min para determinar termoestabilidades. Se determinaron las medidas de calidad del OC del mosto, ME, y ASBC de la malta para cada día de la germinación. Para todos los cultivos combinados, sobre todos los días de la germinación, termoestabilidades de beta-amilasa en el mosto correlacionada negativa y altamente significativa con ambos OC y ME, aunque más fuertemente con OC (r = –0.62, P < 0.0001, r = –0.46, P < 0.001, respectivamente). Correlaciones de termoestabilidad de límite dextrinasa con el OC del mosto eran también mucho más fuerte que con ME (r = –0.87, P < 0.0001, r = –0.68, P < 0.0001, respectivamente). La termoestabilidad de alfa-amilasa era o no afectado por o aumentó después de maceración a 70°C. Estos datos sugieren que la termoestabilidad de la beta-amilasa y dextrinasa límite se vuelven más limitante para la degradación del almidón como se refleja por OC que como se refleja por ME como producto de germinación. La variación alélica de la beta-amilasa intrón III no tuvo efecto sobre OC o ME en estos cultivares de cebada de América del Norte. Para todos los cultivos combinados de más de 6 días de germinación, las correlaciones para beta-amilasa y límite dextrinasa termoestabilidades frente a las actividades iniciales de alfa- y beta-amilasa y límite dextrinasa estaban significativa y negativa ([termoestabilidades de beta-amilasa frente a las actividades iniciales de alfa-amilasas: r = –0.63, P < 0.0001, beta-amilasas: r = –0.68, P < 0.0001, y dextrinasas límite: r = –0.54, P < 0.0001] y [dextrinasa termoestabilidades frente a las actividades iniciales de la alfa-amilasa: r = –0.63, P < 0.0001, beta-amilasa: r = –0.68, P < 0.0001, y el límite dextrinasa: r = –0.54, P < 0.0001]). Estos datos sugieren que la selección para la alta actividad inicial de cualquiera de estas enzimas amilolíticas también seleccionar para alta termoestabilidad de beta-amilasa y dextrinasa límite. Palabras claves: alfa-Amilasa, beta-Amilasa, Enzima termoestabilidad, Extracto de malta, Límite dextrinasa, Maceración, Osmolitos