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.