VIEW ARTICLE DOI: 10.1094/ASBCJ-54-0013
Magnesium, Calcium, and Fermentative Metabolism in Industrial Yeasts. G. M. Walker (1), R. M. Birch, G. Chandrasena, and A. I. Maynard (2), Department of Molecular and Life Sciences, University of Abertay Dundee, Dundee DD1 1HG, Scotland. (1) Corresponding author. (2) Present address: Quest International, Menstrie, FK11 7ES, Scotland. J. Am. Soc. Brew. Chem. 54(1):13-18. Accepted August 15, 1995.
The roles of
certain metal
ions (particularly
Zn(^2+) and
Ca(^2+)) have
long been recognized
in brewing,
but the involvement
of Mg(^2+) and
its interaction
with other ions
has not been
fully investigated.
In the present
study, fermentations
under conditions
of altered Mg(^2+)
and Ca(^2+)
availability
were conducted
in several laboratory
and industrial
growth media
using brewing,
distilling,
and winemaking
strains of Saccharomyces
cerevisiae.
It was observed
that some fermentation
substrates such
as wine must
and molasses
possess Mg:Ca
concentration
ratios that
grossly favor
Ca(^2+), and
this is deemed
to be detrimental
to yeast growth
and ethanol
productivity
through Ca(^2+)
antagonism of
essential biochemical
functions of
Mg(^2+). Therefore,
by augmenting
Mg:Ca ratios
in growth media
by Mg(^2+) supplementation,
or by "preconditioning"
cells in elevated
levels of Mg(^2+),
fermentation
performance
is enhanced
both in terms
of rate and
yield of ethanol
produced. Although
malt wort generally
contains higher
Mg:Ca concentration
ratios compared
with other fermentation
feedstocks,
beneficial effects
of added Mg(^2+)
are, nevertheless,
similarly observed.
This indicates
that brewers'
wort may not
be fully optimized
with respect
to the bioavailability
of Mg(^2+) for
maximal yeast
performance.
Keywords: Calcium,
Fermentation,
Magnesium, Yeast.
Los
papeles de ciertos
iones metálicos
(particularmente
Zn(^2+) y Ca(^2+))
han sido largamente
reconocidos
en la producción
de cerveza pero
la participacion
de Mg(^2) +
y su interacción
con otros iones
no ha sido completamente
investigada.
En el presente
estudio, fermentaciones
bajo disponibilidad
alterada de
Mg(^2+) y Ca(^2+)
fueron conducidas
en varios medios
de crecimiento
de laboratorio
e industriales
utilizando cepas
de Saccharomyces
cerevisiae
de cervecerías,
destilerías
y productoras
de vino. Fue
observado que
algunos sustratos
de fermentación
como molasas
y mostos de
vino deben poseer
una relación
en concentración
Mg:Ca la cual
ordinariamente
es a favor del
Ca(^2+) y esto
es considerado
ser perjudicial
al crecimiento
de la levadura
y a la produccion
de etanol por
antagonismo
del Ca(^2+)
con funciones
bioquímicas
esenciales del
Mg(^2+). Por
lo tanto, aumentando
la relación
Mg:Ca en los
medios de crecimiento
suplementando
Mg(^2+), o por
células
"preacondicionadas"
en niveles elevados
de Mg(^2+),
la actividad
fermentativa
es mejorada
tanto en términos
de velocidad
como en rendimiento
de etanol producido.
Aunque el mosto
de malta generalmente
contiene más
alta relación
Mg:Ca comparada
con otros sustratos
de fermentación,
los efectos
benéficos
de Mg(^2+) son,
sin embargo,
observados similarmente.
Esto indica
que el mosto
cerevecero pudiera
no estar totalmente
optimizado con
respecto a la
biodisponibilidad
de Mg(^2+) para
una actividad
óptima
de la levadura.