VIEW ARTICLE    DOI: 10.1094/ASBCJ-63-0157

Enantioselective Formation Pathway of a Trihydroxy Fatty Acid During Mashing. Leif-Alexander Garbe (1), Holger Hübke, and Roland Tressl, Technische Universität Berlin (TUB), Institute of Biotechnology, Molecular Analysis; Research and Teaching Institute for Brewing in Berlin / Germany (VLB), Seestrasse 13, D-13353 Berlin. (1) Corresponding author. Phone: +49.30.45080.231; Fax: +49.30.314.27544; E-mail: <Leif-A.Garbe@TU-Berlin.de> J. Am. Soc. Brew. Chem. 63(4):157-162, 2005. Accepted January 23, 2005.

The lipoxygenases from barley (LOX-1) and malt (LOX-1 and LOX-2) catalyze the peroxidation of linoleic acid into 9-hydroperoxy-10E,12Z-octadecadienoic acid and 13-hydroperoxy-9Z,11E-octadecadienoic acid (HPODE). LOX-1 and LOX-2 accept free linoleic acid and nonpolar and polar glycerol esterified linoleic acid as substrates. The reactive hydroperoxides (HPODE) are e.g., reduced to the corresponding hydroxides (HODE). In finished malt, 9 ppm free HODE, 100 ppm triacylglycerol esterified HODE, and 66 ppm polar esterified HODE were analyzed by isotope dilution assay ((^18)O(1)-13-HODE). Rearrangement products of HPODEs, the epoxyols, are hydrolyzed to trihydroxyoctadecenoic acids (THOE). These THOE isomers were investigated in detail. The positional isomers of THOE, 9,10,13- and 9,12,13-THOE, represent eight diastereomers and eight enantiomers, respectively. During mashing, a hitherto unknown enzyme cascade is activated, which only leads to the formation of (9S,12S,13S)-THOE that can be analyzed as free acid in wort and finally in beer. This reaction sequence is highly regio- and stereoselective and may serve as a plant signaling pathway. The 9S,12S,13S-THOE isomer was formerly described as fungicide in rice blast disease and recently as an antiviral compound. Compared with mono- and dihydroxy fatty acids, the trihydroxy fatty acids are poorly degraded by yeast, and thus, accumulate in beer. Keywords: Analysis, Enantiomer, Lipoxygenase, 2E-nonenal, Wort

Los lipoxigenases de cebada (LOX-1) y malta (LOX-1 y LOX-2) catalizan la peroxidacion de ácido linoleico en ácido 9-hidroperoxi-10E, 12Z-octadecadienoico y ácido 13-hidroperoxi-9Z,11E-octadecadienoico (HPODE). LOX-1 y LOX-2 aceptan ácido linoleico libre y ácido linoleico glicerol esterificado polar y no polar como substratos. Por ejemplo los hidroperóxidos (HPODE) reactivos se reducen a hidróxidos (HODE) correspondientes. En malta finalizada, 9 ppm de HODE libre, 100 ppm de HODE triacilglicerol esterificado, y 66 ppm de HODE polar esterificado fueron analizados por análisis de dilusión de isótopo ((^18)O(1)-13-HODE). Productos de reorganización de HPODEs, los epoxiols, se hidrolizan a ácidos trihidroxioctadecenoico (THOE). Estos isómeros de THOE fueron investigados detalladamente. Los isómeros posicionales de THOE,9,10,13- y 9,12,13-THOE, representan ocho diastereomeros y ocho enantiomeros, respectivamente. Durante maceración, se activa una cascada de enzima hasta ahora desconocida, la cual solo conduce a la formación (9S, 12S, 13S)-THOE que se puede analizar como ácido libre en mosto y finalmente en cerveza. Esta secuencia de reacción es altamente regio- y estereoselectiva y puede servir como señala de camino de planta. El isómero 9S,12S,13S-THOE fue anteriormente descrito como fungicida de la enfermedad ráfaga de arroz y recientemente como compuesto antivirus. Comparado a ácidos grasosos mono- y dihidroxi, los ácidos grasosos trihidroxi se degradan mal por la levadura, y así, se acumulan en la cerveza. Palabras claves: Análisis, Enantiomero, Lipoxigenasa, Mosto, 2E-nonenal