Original title:
Proteomické studie ječmene související s výrobou piva
Translated title:
Barley Proteomic Studies Related to Beer Production
Authors:
Benkovská, Dagmar ; Márová, Ivana (referee) ; Ehrenbergerová, Jaroslava (referee) ; Zdráhal, Zbyněk (referee) ; Bobáľová, Janette (advisor) Document type: Doctoral theses
Year:
2013
Language:
eng Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická Abstract:
[eng][cze]
Tato práce se zabývá proteomickými studiemi ječmene v souvislosti s výrobou piva. Ječmen patří mezi nejvýznamnější plodiny na světě a je využíván hlavně pro sladovnické účely, nejčastěji pro pivovarnictví. Studium proteinů ječmene během sladování a výroby piva poskytuje informace o změnách v proteinovém složení nebo jejich posttranslačních modifikacích. Jelikož jsou proteiny v ječmeni a jejich změny zásadní pro kvalitu sladu a piva, proteomické studie ječmene mají potenciál pro zlepšení procesu sladování a pivovarnictví. Hlavním cílem této práce je studium ve vodě rozpustných proteinů ječmene a jejich změn, ke kterým dochází během sladování a výroby piva. Rozdíly v proteinovém složení byly sledovány pomocí gelové elektroforézy, kapalinové chromatografie na reverzní fázi, gelové chromatografie a MALDI-TOF hmotnostní spektrometrie. Během sladování se vlivem klíčení zrna zvyšuje množství některých proteinů a také jsou tvořeny nové proteiny. V průběhu vaření piva se naopak v důsledku vysoké teploty a enzymatické aktivity proteáz mnoho proteinů rozkládá. Těmto drsným podmínkám odolají jen některé proteiny, které přechází až do piva a mohou ovlivnit jeho kvalitu. Dále byly zkoumány různé odrůdy ječmene a jejich rozdíly. Byly porovnány odrůdy povolené pro výrobu certifikovaného Českého piva s jednou osvědčenou sladovnickou odrůdou a jednou nesladovnickou odrůdou ječmene. Kromě toho byly studovány v alkoholu rozpustné proteiny ječmene a jejich změny v průběhu sladování. Zvláštní pozornost byla věnována vybrané skupině posttranslačních modifikací proteinů: glykosylacím. Neenzymaticky glykosylované proteiny ječmene (neboli glykované proteiny) jsou tvořeny v průběhu sladování kvůli přítomnosti velkého množství glukózy uvolněné z rozkladu škrobu. Glykované proteiny ovlivňují stabilitu proteinů a kvalitu piva, obzvlášť pěnotvorný účinek. Enzymatické N-glykosylace představují nejčastěji studované posttranslační modifikace u rostlin, protože glykoproteiny hrají klíčovou roli v různých biologických funkcích. Glykoproteiny jsou často přítomny v malém množství, a proto je pro jejich analýzu potřebné obohacení glykoproteinů z komplexní směsi. Pro studium glykoproteinů byla využita afinitní chromatografie s lektinem concanavalin A. Kromě toho byla také optimalizována analýza sacharidové části glykoproteinů. Tato disertační práce přináší důležité informace o proteinech ječmene, jejich změnách a analýze, které budou užitečné pro další studium.
This work is focused on barley proteomic studies in relation to the beer production. Barley belongs between the most important crops in the world and its greatest use is for malting purposes, most commonly for the brewing industry. Studies of barley proteins during malting and brewing provide information about changes in protein composition or their post translational modifications. Since the protein composition and their modifications are essential for the quality of malt and beer, barley proteomic studies have a potential to improve the malting and brewing process. The main goal of this thesis is to investigate barley water-soluble proteins and their changes that occur during the malting and brewing process. The differences in protein composition were investigated using gel electrophoresis, reversed phase and size exclusion liquid chromatography, and MALDI-TOF mass spectrometry. The amount of some proteins is increasing and some new proteins are created in the germinated grain during the malting process. Contrary, many proteins are decomposed during the brewing process due to the high temperature and enzymatic activity of some proteases. Only some proteins belonging to the family of pathogenesis related proteins resist these harsh conditions and pass into the beer where they can influence several important quality properties. Furthermore, various barley varieties and their differences were investigated. Varieties allowed for the production of certified Czech beer were compared to one variety with well proven malting properties and one non-malting barley variety. In addition, alcohol soluble barley proteins and their changes during the malting process were investigated as well. A special attention was paid to selected post-translational modifications of proteins, namely glycosylations. Non-enzymatically glycosylated barley proteins (or glycated proteins) are formed during the malting process considering the large amount of glucose released from the starch degradation, and influence the protein stability as well as the beer quality, especially foaming properties. Enzymatic N-glycosylation represents the most frequently studied post translational modification in plants because glycoproteins play a key role in various biological functions. Since glycoproteins are often present in a small amount, their enrichment from a complex mixture is required for their analysis. Lectin concanavalin A affinity chromatography was used for barley glycoproteins investigation. Moreover, the analysis of the carbohydrate part of glycoproteins was optimized. This doctoral thesis brings important information about barley proteins, their modifications and analysis that are useful for further studies.
Keywords:
glykosylace; ječmen; protein; proteomika; sladování; výroba piva; barley; brewing; glycosylation; malting; protein; proteomics
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/24795
guest ::
