VIEW ARTICLE DOI: 10.1094/ASBCJ-62-0035
A Parallel Analysis of H2S and SO2 Formation by Brewing Yeast in Response to Sulfur-Containing Amino Acids and Ammonium Ions. Weidong Duan and Felicity A. Roddick, School of Civil and Chemical Engineering, RMIT University, Melbourne, Australia; Vincent J. Higgins, Clive and Vera Ramaciotti Centre for Functional Genomics, School of Biotechnology and Biomolecular Sciences, University of New South Wales, Sydney, Australia; and Peter J. Rogers (1), Carlton and United Breweries Ltd., Abbotsford, Melbourne, Australia. (1) Corresponding author. Phone: 61 3 9420 6522; Fax: 61 3 9420 6932; E-mail: <peter.rogers@Fostersgroup.com> J. Am. Soc. Brew. Chem. 62(1):35-41, 2004. Accepted October 20, 2003.
Volatile sulfur compounds (H2S and SO2) have a profound effect on the sensory quality of beers, but are one of the more difficult variables to control, even in modern breweries, because of the microvariation in malt quality, yeast strain, and fermentation conditions. Research into H2S production of yeast has been relatively extensive compared with that of SO2. A high through-put method was developed that could detect the formation of these compounds in the industrial setting. This technique allowed for the screening of industrial yeast strains for their H2S and SO2 formation profiles and evaluation of fermentation conditions. An investigation into the relationship between H2S and SO2 production showed that both compounds were produced in greater quantities by yeast when grown in the presence of increasing concentrations of cysteine. Methionine repressed the cysteine-induced increase in the H2S production but had no effect on the formation of SO2. Differences were also seen in H2S compared with SO2 production in response to nitrogen levels in wort. Previous observations were confirmed that nitrogen starvation increased the H2S production, but our results showed that the SO2 production was not affected by this condition. In fact, whereas increasing nitrogen levels relieved cysteine-induced H2S production, these higher nitrogen levels actually increased the amount of SO2 produced by yeast. We have shown that, although biochemically H2S and SO2 production are closely linked, environmental conditions can have different effects on their rate of formation. These results provide insights into possible opportunities to modulate the levels of H2S and SO2 in industrial fermentations. Keywords: C/N/S ratio, Overlay technique, Redox
Un Análisis Paralelo de Formación de H2S y SO2 por Levadura Cervecera
en Respuesta a Aminoácidos Conteniendo Sulfuro y Iones de Amonio
Los compuestos de sulfuro volátiles (H2S y SO2) tienen un efecto profundo en la calidad sensorial de las cervezas, pero son unas de las variables más difíciles de controlar, aun en cervecerías modernas, debido a micro variación en la calidad de malta, cepa de levadura, y condiciones de fermentación. La investigación en producción de H2S de levadura ha sido relativamente extensa comparada con la de SO2. Un método de alto rendimiento fue desarrollado que podría detectar la formación de estos compuestos en el ambiente industrial. Esta técnica permitió la investigación de cepas industriales de levadura para determinar los perfiles de formación de H2S y SO2 y la evaluación de condiciones de fermentación. Una investigación en relación entre la producción de H2S y SO2 demostró que ambos compuestos fueron producidos en mayores cantidades por levadura cuando fue crecida en la presencia de concentraciones aumentadas de cisteina. Metionina reprimió el aumento de cisteina inducido en la producción de H2S pero no tuvo ningún efecto en la formación de SO2. Diferencias también fueron observadas en la producción de H2S comparado a SO2 en respuesta a niveles de nitrógeno en el mosto. Observaciones anteriores fueron confirmadas que la inanición de nitrógeno aumentó la producción de H2S, pero nuestros resultados demostraron que la producción de SO2 no fue afectada por esta condición. De hecho, mientras que el aumento de niveles de nitrógeno relevó la producción de cisteina inducido de H2S, estos niveles más altos de nitrógeno aumentaron realmente la cantidad de SO2 producido en la levadura. Hemos demostrado que, aunque la producción bioquímica de H2S y SO2 se liga cerca, las condiciones ambientales pueden tener diversos efectos en sus índices de formación. Estos resultados proporcionan penetraciones en oportunidades posibles de modular los niveles de H2S y SO2 en fermentaciones industriales. Palabras claves: Cociente de C/N/S, Técnica de sobrepuesto, Redox