VIEW ARTICLE    DOI: 10.1094/ASBCJ-61-0099

Aeration Prior to Pitching Increases Intracellular Enzymatic and Transcriptional Responses Under Nonnutritional Conditions. Daisuke Fujiwara (1) and Yukio Tamai, Central Laboratories for Key Technology, Kirin Brewery Co., Ltd., 1-13-5, Fukuura, Kanazawa, Yokohama-shi, Kanagawa, Japan. (1) Corresponding author. Phone: 81-45-788-7248; Fax: 81-45-788-4042; E-mail: <d-fujiwara@kirin.co.jp> J. Am. Soc. Brew. Chem. 61(2):99-104, 2003. Accepted January 9, 2003.

Appropriate aeration of bottom-fermenting yeast suspended in water increased subsequent yeast growth under anaerobic conditions and reduced the synthesis of volatile esters during the fermentation of wort, whereas the absence of, or excess, aeration had no effect on cell growth and ester synthesis. In an effort to elucidate some of the underlying cellular mechanisms triggered by aeration under nutrient-lacking conditions, we analyzed alterations in the expression of the hypoxic repressor gene (ROX1), the expression of the Delta-9 fatty acid desaturase gene (OLE1), and the composition of cellular fatty acids. Our results show that higher ROX1 transcription levels resulted with increased aeration. However, OLE1 transcription levels initially were depressed but then increased with increased aeration. The ratio of unsaturated fatty acids to total fatty acid composition increased with increased aeration. Our results suggest that aeration of the yeast-containing medium, even under nutrient-lacking conditions, stimulated oxygen-signaling pathways. We also examined intracellular sugar consumption in response to aeration in the absence of nutrients in the medium by measuring intracellular trehalose levels. Trehalose levels decreased with increased aeration; however, excess aeration resulted in trehalose exhaustion but did not stimulate anaerobic growth or decrease the synthesis of volatile esters. Intracellular trehalose levels seem be a suitable index reflecting adequate levels of aeration for fermentation.

La Aireación antes de Inoculación Aumenta las Respuestas Enzimáticas Intracelulares y Transcripcionales bajo Condiciones que no son Nutricionales

La aireación apropiada de levadura de fermentación baja suspendida en agua incremento sucesivamente el crecimiento de levadura bajo condiciones anaerobias y redujo la síntesis de ésteres volátiles durante la fermentación del mosto, mientras que la ausencia de, o el exceso de, aireación no tuvo efecto en el crecimiento de células y síntesis de ésteres. En el esfuerzo de aclarar algunos de los mecanismos celulares subyacentes accionados por la aireación bajo condiciones carecientes de alimento, analizamos las alteraciones en la expresión del gene represor de hypoxic (ROX1), la expresión del gene desaturase del ácido grasoso Delta-9 (OLE1), y la composición de ácidos grasos celulares. Nuestros resultados demuestran que niveles más altos de transcripción ROX1 resultaron con el incremento de aireación. Sin embargo, los niveles de transcripción OLE1 fueron disminuidos inicialmente pero después aumentaron con el incremento de aireación. El cociente de ácidos grasosos no saturados a la composición de ácidos grasosos totales aumentó con el incremento de aireación. Nuestros resultados sugieren que la aireación del medio que contiene levadura, aunque en condiciones carecientes de alimento, estimulo rutas de señal de oxigeno. También examinamos la consumición intracelular de azúcar en respuesta a la aireación en ausencia de alimentos en el medio midiendo niveles intracelulares de trehalosa. Los niveles de trehalosa disminuyeron con el incremento de aireación; sin embargo, el exceso de aireación dio lugar al agotamiento de trehalosa pero no estimuló el crecimiento anaerobio ni disminuyó la síntesis de ésteres volátiles. Los niveles intracelulares del trehalosa parecen ser un índice conveniente que refleja los niveles adecuados de aireación para la fermentación