VIEW ARTICLE    DOI: 10.1094/ASBCJ-54-0221

Trehalose—A Stress Protectant and Stress Indicator Compound for Yeast Exposed to Adverse Conditions. M. Majara (1), E. S. C. O'Connor-Cox, and B. C. Axcell, The South African Breweries Beer Division, P.O. Box 782178, Sandton 2146, South Africa; 27-11-881-8390; Fax 27-11-881-8072. (1) Corresponding author. J. Am. Soc. Brew. Chem. 54(4):221-227. Accepted August 14, 1996.


Changes in environmental conditions such as temperature, aeration, nutrient type and availability, and metabolite concentrations can significantly affect yeast performance during fermentation. Alterations in such factors serve to either exert or alleviate stress, thus affecting the overall stress response of the cells. This stress response causes significant changes in the cellular composition that may either directly or indirectly impact on fermentative performance. The effects of various environmental stresses on the cellular composition of the brewing yeast strain, Saccharomyces cerevisiae var. uvarum (AJL 2036), in growing and non-growing states were evaluated. Trehalose was observed to be a very sensitive and responsive compound to stress conditions. All of the stresses applied to the cells evoked a notable response in cellular trehalose content. This response altered depending on the cell growth phase and was related to the sensitivity of the cells to stress. Trehalose was found to be either hydrolyzed and presumably acting as a carbon source or synthesized and accumulated likely to function as a membrane stabilizer and protectant. The cellular trehalose content could be used as a stress indicator compound in this brewing yeast strain. Carbonation was evaluated to induce a stress response in non-growing yeast, indicating that the alleviation of dissolved CO(2) in yeast handling is beneficial to cell vitality. The cellular protein content was also observed to possibly have a role in the stress response and tolerance of brewing yeast, particularly in the case of actively growing yeast where stress application led to large changes in the protein content of the cells. The glycogen content decreased in stressed yeast, presumably as it was used for metabolic energy to fuel the stress response. Keywords: Energy reserve, Glycogen, Membrane Stabilizer, Protein, Stress indicator, Trehalose.


Cambios en las condiciones del medio ambiente tales como temperature, aereación, tipo y disponibilidad de nutrientes, y concentraciones de metabolites pueden significativamente afectar el comportamiento de la levadura durante la fermentación. Alteraciones en tales factores sirven ya sea para ejercer o aligerar el stress, y de este modo afectando la respuesta al stress de las células. Esta respuesta al stress causa cambios significativos en la composición celular, lo cual puede directa o indirectamente impactar en el comportamiento fermentative. Los efectos de varios stress ambientales en la composición celular de la cepa de levadura cervecera, Saccharomyces cerevisiae var. uvarum (AJL 2036), en los estados de crecimiento y no crecimiento fueron evaluados. Se observó que la trehalosa es un compuesto muy sensible y de rápida respuesta a las condiciones de stress. Todas las condiciones de stress aplicadas a las células provocaron una respuesta notable en el contenido de trehalosa celular. Esta respuesta varió dependiendo de la fase de crecimiento de la célula y fue relacionada a la sensibilidad de las células al stress. La trehalosa se encontró ya sea hidrolizada, presumiblemente actuando como una fuente de carbono, o sintetizada y acumulada, funcionando como un estabilizador y protector de la membrana. El contenido de trehalosa celular podrfa ser usado como un compuesto indicador de stress en esta cepa de levadura cervecera. Se encontró que la carbonatación induce una respuesta al stress en levadura sin crecer indicando que la eliminación del CO(2) disuelto en el manejo de levadura es provechoso para la vitalidad de la célula. Se observó que el contenido de proteína celular jugó posiblemente un rol en la tolerancia y respuesta al stress en la levadura cervecera particularmente en el caso de levadura creciendo activamente en donde aplicación de stress condujo a grandes cambios en el contenido de proteina de las células. El contenido de glucógeno disminuyó en la levadura con stress y presumiblemente fue usado para energía metabólica para alimentar la respuesta al stress.