Os iso-α-ácidos são os principais constituintes responsáveis pelo sabor amargo da cerveja, sendo estes facilmente degradados durante o seu processo de envelhecimento ou exposição a radiação luminosa, em particular o diastereoisômero trans-. O radical 1-hidroxietila é o radical majoritário formado na cerveja durante o processo de envelhecimento. O presente trabalho descreve a reatividade dos iso-α-ácidos frente ao radical 1-hidroxetila através do uso da técnica de spin-trapping com detecção por espectroscopia de ressonância paramagnética de elétrons (RPE) e espectrometria de massas (ESI-(+)-MS/MS). Observou-se que ambos os diastereoisômeros cis- e trans-iso-α-ácidos são degradados na presença do radical 1-hidroxietila com constantes de velocidade aparentes de 1,8 108 e 9,2 109 L mol-1 s-1, respectivamente. A reatividade dos dihidro-iso-α-ácidos com o radical estudado foi similar à reatividade da mistura diastereoisomérica dos iso-α-ácidos, apresentando constante de velocidade aparente de 1,5 109 L mol-1 s-1. Os análogos tetrahidro-iso-α-ácidos não apresentaram reatividade para com o radical 1-hidroxietila, sugerindo os hidrogênios alílicos como sítio reacional. Adicionalmente, os cálculos ab initio por DFT demonstraram que os valores de BDE para os hidrogênios alílicos das cadeias laterais prenila e isohexenoila são equivalentes e, desta maneira, sugerindo a maior reatividade do diastereoisômero trans- a ser creditada a um fator entrópico, já que ambos os grupos estão no mesmo plano espacial. Os produtos de oxidação foram determinados por LC-ESI-MSn e verificou-se a formação dos hidroxi-allo-iso-α-ácidos, recentemente descritos na literatura. O conjunto de resultados obtidos possibilitou a proposta de mecanismo para processo de oxidação e perda dos ácidos amargos da cerveja, observado no envelhecimento da bebida. / The iso-α-acids are the main responsible constituents for the bitter taste of beer, they are easily degraded during the aging and light exposed process, specially the trans- diastereoisomer. The 1-hydroxyethyl radical is the major radical produced during the beer aging process. The present work describes the reactivity of iso-α-acids towards the 1-hydroxyethyl radical as probed by the spin-trapping technique and detected by electron paramagnetic resonance (EPR) and mass spectrometry (ESI-(+)-MS/MS). It was observed that both diastereoisomers cis- and trans-iso-α-acids are degraded in the presence of 1-hydroxyethyl radical with apparent rate constant of 1.8 108 e 9.2 109 L mol-1 s-1, respectively. The reactivity of dihydro-iso-α-acids towards the studied radical was similar to the reactivity of the iso-α-acids diastereoisomeric mixture, showing apparent rate Constant of 1.5 109 L mol-1 s-1. The tetrahydro-iso-α-acids analogues did not observed reactivity towards the 1-hydroxyethyl radical suggesting the allilic hydrogens as the reaction sites. In addition, the ab initio DFT calculations demonstrated that the BDE values for the allilic hydrogens of the prenyl and isohexenoyl side chains are equivalents and according to that suggesting the higher reactivity of the trans- diastereoisomer to be accounted to an entropic factor since both goups are in the same plane of the space. The oxidation products were determined by LC-ESI-MSn and its was verified the formation of hydroxyl-allo-iso-α-acids. The data colected allows a mechanism to be proposed for the oxidation process and loss of bitter acids of beer during the beverage aging.

Os iso-α-ácidos são os principais constituintes responsáveis pelo sabor amargo da cerveja, sendo estes facilmente degradados durante o seu processo de envelhecimento ou exposição a radiação luminosa, em particular o diastereoisômero trans-. O radical 1-hidroxietila é o radical majoritário formado na cerveja durante o processo de envelhecimento. O presente trabalho descreve a reatividade dos iso-α-ácidos frente ao radical 1-hidroxetila através do uso da técnica de spin-trapping com detecção por espectroscopia de ressonância paramagnética de elétrons (RPE) e espectrometria de massas (ESI-(+)-MS/MS). Observou-se que ambos os diastereoisômeros cis- e trans-iso-α-ácidos são degradados na presença do radical 1-hidroxietila com constantes de velocidade aparentes de 1,8 108 e 9,2 109 L mol-1 s-1, respectivamente. A reatividade dos dihidro-iso-α-ácidos com o radical estudado foi similar à reatividade da mistura diastereoisomérica dos iso-α-ácidos, apresentando constante de velocidade aparente de 1,5 109 L mol-1 s-1. Os análogos tetrahidro-iso-α-ácidos não apresentaram reatividade para com o radical 1-hidroxietila, sugerindo os hidrogênios alílicos como sítio reacional. Adicionalmente, os cálculos ab initio por DFT demonstraram que os valores de BDE para os hidrogênios alílicos das cadeias laterais prenila e isohexenoila são equivalentes e, desta maneira, sugerindo a maior reatividade do diastereoisômero trans- a ser creditada a um fator entrópico, já que ambos os grupos estão no mesmo plano espacial. Os produtos de oxidação foram determinados por LC-ESI-MSn e verificou-se a formação dos hidroxi-allo-iso-α-ácidos, recentemente descritos na literatura. O conjunto de resultados obtidos possibilitou a proposta de mecanismo para processo de oxidação e perda dos ácidos amargos da cerveja, observado no envelhecimento da bebida. / The iso-α-acids are the main responsible constituents for the bitter taste of beer, they are easily degraded during the aging and light exposed process, specially the trans- diastereoisomer. The 1-hydroxyethyl radical is the major radical produced during the beer aging process. The present work describes the reactivity of iso-α-acids towards the 1-hydroxyethyl radical as probed by the spin-trapping technique and detected by electron paramagnetic resonance (EPR) and mass spectrometry (ESI-(+)-MS/MS). It was observed that both diastereoisomers cis- and trans-iso-α-acids are degraded in the presence of 1-hydroxyethyl radical with apparent rate constant of 1.8 108 e 9.2 109 L mol-1 s-1, respectively. The reactivity of dihydro-iso-α-acids towards the studied radical was similar to the reactivity of the iso-α-acids diastereoisomeric mixture, showing apparent rate Constant of 1.5 109 L mol-1 s-1. The tetrahydro-iso-α-acids analogues did not observed reactivity towards the 1-hydroxyethyl radical suggesting the allilic hydrogens as the reaction sites. In addition, the ab initio DFT calculations demonstrated that the BDE values for the allilic hydrogens of the prenyl and isohexenoyl side chains are equivalents and according to that suggesting the higher reactivity of the trans- diastereoisomer to be accounted to an entropic factor since both goups are in the same plane of the space. The oxidation products were determined by LC-ESI-MSn and its was verified the formation of hydroxyl-allo-iso-α-acids. The data colected allows a mechanism to be proposed for the oxidation process and loss of bitter acids of beer during the beverage aging.

A reatividade das lupulonas, terpenos, flavonoides prenilados e compostos contendo grupos tióis livre foi avaliada frente ao radical 1-hidroxietila (HER) para melhor conhecer o balanço redox da cerveja. As constantes de velocidade aparentes (kap) para a reação entre HER e os substratos supracitados foram obtidas via cinética de competição utilizando a armadilha química 4-POBN como competidor e monitorando-se o aduto radical formado por RPE. A partir dos valores obtidos de kap (108 L mol-1 s-1 para as lupulonas, 105 a 107 L mol-1 s-1 para terpenos, 109 L mol-1 s-1 para os flavonoides prenilados, e 108 a 109 L mol-1 s-1 para tióis) e pelas concentrações médias destes compostos na cerveja, pôde-se inferir que a extensão da degradação térmica destes compostos na bebida aumenta na ordem: lupulonas > tióis > flavonoides prenilados > terpenos. Os produtos de reação foram identificados por espectrometria de massas, e através de investigações eletroquímicas e cálculos ab initio empregando-se DFT se propôs um mecanismo de reação. Os produtos de degradação pela reação com HER foram: derivados hidroxilados e compostos de adição do radical HER para as lupulonas; derivados hidroxilados para os terpenos; derivados de adição do radical HER para os flavonoides prenilados; e dissulfetos para os tióis. Em experimento similar foram determinadas as kap para a reação entre metil ésteres derivados de ácidos graxos insaturados e esteróis com o HER, cujos valores de kap variaram de (2,7 ± 0,1) x 107 até (5,2 ± 0,1) x 107 L mol-1 s-1 para o metil docosahexanoato e ergosterol, respectivamente. Os dados cinéticos aqui obtidos contribuem para um melhor conhecimento da degradação térmica oxidativa da cerveja, bem como sugerem que os polifenóis prenilados podem conferir um significativo efeito antioxidante ao organismo humano quando do seu consumo e absorção. / The reactivity of lupulones, terpenes, prenilated flavonoids and thiol-containing compounds was evaluated towards the 1-hydroxyethyl radical (HER) to provide a better knowledge of the redox balance of beer. The apparent rate constants (kap) for the reaction between HER and the substrates were obtained through a competitive kinetic approach using the spin-trap 4-POBN as a competitor and by monitoring the radical adduct by EPR. From the obtained values of kap (108 L mol-1 s-1 for lupulones, from 105 to 107 L mol-1 s-1 for terpenes, 109 L mol-1 s-1 for prenylated flavonoids, and from 108 to 109 L mol-1 s-1 thiol compounds) and the average concentrations of these compounds in beer, it is possible to infer that the extension of the thermal degradation on the beverage is enhanced according to: lupulones > thiol compounds > prenylated flavonoids > terpenes. The reaction products were identified by mass spectrometry, and by electrochemical investigations and ab initio (DFT) calculation, a reaction mechanism has been proposed. The degradation products for the reaction with HER were: hydroxide derivatives and HER addition products for the lupulones; hydroxide derivatives for terpenes; HER addition derivatives for prenylated flavonoids; and disulfides for thiol cmpounds. In similar experiments it was determined the kap for the reaction among methyl ester derivatives of unsaturated fatty acids and sterols with HER, with kap values ranging from (2.7 ± 0.1) x 107 to (5.2 ± 0.1) x 107 L mol-1 s-1 for the methyl docosahexanoate and ergosterol, respectively. The obtained kinetic data may contribute for a better knowledge of the thermal oxidative degradation of beer, as well as may suggest that prenylated polyphenols could present a significant antioxidant effect in the human body through its consumption and absorption.

A reatividade das lupulonas, terpenos, flavonoides prenilados e compostos contendo grupos tióis livre foi avaliada frente ao radical 1-hidroxietila (HER) para melhor conhecer o balanço redox da cerveja. As constantes de velocidade aparentes (kap) para a reação entre HER e os substratos supracitados foram obtidas via cinética de competição utilizando a armadilha química 4-POBN como competidor e monitorando-se o aduto radical formado por RPE. A partir dos valores obtidos de kap (108 L mol-1 s-1 para as lupulonas, 105 a 107 L mol-1 s-1 para terpenos, 109 L mol-1 s-1 para os flavonoides prenilados, e 108 a 109 L mol-1 s-1 para tióis) e pelas concentrações médias destes compostos na cerveja, pôde-se inferir que a extensão da degradação térmica destes compostos na bebida aumenta na ordem: lupulonas > tióis > flavonoides prenilados > terpenos. Os produtos de reação foram identificados por espectrometria de massas, e através de investigações eletroquímicas e cálculos ab initio empregando-se DFT se propôs um mecanismo de reação. Os produtos de degradação pela reação com HER foram: derivados hidroxilados e compostos de adição do radical HER para as lupulonas; derivados hidroxilados para os terpenos; derivados de adição do radical HER para os flavonoides prenilados; e dissulfetos para os tióis. Em experimento similar foram determinadas as kap para a reação entre metil ésteres derivados de ácidos graxos insaturados e esteróis com o HER, cujos valores de kap variaram de (2,7 ± 0,1) x 107 até (5,2 ± 0,1) x 107 L mol-1 s-1 para o metil docosahexanoato e ergosterol, respectivamente. Os dados cinéticos aqui obtidos contribuem para um melhor conhecimento da degradação térmica oxidativa da cerveja, bem como sugerem que os polifenóis prenilados podem conferir um significativo efeito antioxidante ao organismo humano quando do seu consumo e absorção. / The reactivity of lupulones, terpenes, prenilated flavonoids and thiol-containing compounds was evaluated towards the 1-hydroxyethyl radical (HER) to provide a better knowledge of the redox balance of beer. The apparent rate constants (kap) for the reaction between HER and the substrates were obtained through a competitive kinetic approach using the spin-trap 4-POBN as a competitor and by monitoring the radical adduct by EPR. From the obtained values of kap (108 L mol-1 s-1 for lupulones, from 105 to 107 L mol-1 s-1 for terpenes, 109 L mol-1 s-1 for prenylated flavonoids, and from 108 to 109 L mol-1 s-1 thiol compounds) and the average concentrations of these compounds in beer, it is possible to infer that the extension of the thermal degradation on the beverage is enhanced according to: lupulones > thiol compounds > prenylated flavonoids > terpenes. The reaction products were identified by mass spectrometry, and by electrochemical investigations and ab initio (DFT) calculation, a reaction mechanism has been proposed. The degradation products for the reaction with HER were: hydroxide derivatives and HER addition products for the lupulones; hydroxide derivatives for terpenes; HER addition derivatives for prenylated flavonoids; and disulfides for thiol cmpounds. In similar experiments it was determined the kap for the reaction among methyl ester derivatives of unsaturated fatty acids and sterols with HER, with kap values ranging from (2.7 ± 0.1) x 107 to (5.2 ± 0.1) x 107 L mol-1 s-1 for the methyl docosahexanoate and ergosterol, respectively. The obtained kinetic data may contribute for a better knowledge of the thermal oxidative degradation of beer, as well as may suggest that prenylated polyphenols could present a significant antioxidant effect in the human body through its consumption and absorption.