VIEW ARTICLE    DOI: 10.1094/ASBCJ-54-0155

Metal Ion Concentration and Release by a Brewing Yeast: Characterization and Implications (1). F. Mochaba (2), E. S. C. O'Connor-Cox, and B. C. Axcell, Brewing Research Department, The South African Breweries Beer Division, P.O. Box 782178, Sandton 2146, South Africa; 27(11)881-8562; Fax 27(11)881-8072. (1) Presented at the 61st American Society of Brewing Chemists Conference, San Diego, CA, 1995. (2) Corresponding author. J. Am. Soc. Brew. Chem. 54(3):155-163. Accepted March 19, 1996.

The absorption and excretion of various metal ions by a brewing yeast strain are continuous processes throughout fermentation. The K(^+) ion is loosely bound to the cell as evidenced by its occurrence in high concentrations in the fractions obtained by washing cells in Ringer's lactate solution. As much as 3 mg/g dry weight yeast of the ion was measured in these fractions. The highest concentrations were, however, measured in the mannoprotein fractions (20 mg/g dry weight yeast). The Ca(^++) ion also occurred in high concentrations in the cell wall where it was released by washing cells in Ringer's lactate solution with EDTA. The highest concentrations, however, were contained in the mannoprotein layer (3 mg/g dry weight yeast). Zn(^++) and Mg(^++) were concentrated in the mannoprotein fraction of the cell wall at 0.13 and 2.9 mg/g dry weight, respectively, as well as in the cytosol (0.9 and 4 mg/g, respectively). The wort ion concentrations fluctuated throughout fermentation, but the final beer levels were considerably lower than the initial wort levels. Yeast physiological condition drastically affected the extents of uptake and excretion. The measurement of these phenomena may provide the basis for simple vitality assays. In general, less vital cells were ineffective at concentrating metals, with the exception of calcium, which was present in elevated concentrations in poor-quality yeast. Keywords: Cellular distribution, Metals, Metal uptake and excretion, Yeast vitality.

La absorción y excreción de varios iones metalicos por una cepa de levadura fueron procesos continues durante la fermentación. El ion K(^+) estaba enlazado libremente a la célula como se evidenció por su presencia en altas concentraciones en las fracciones obtenidas en células lavadas en solución lactato de Ringer. Tanto como 3 mg del ion por gramo de levadura seca fue medido en estas fracciones. Las más altas concentraciones fueron, sin embargo, medidas en las fracciones de manoproteína (20 mg/g del peso seco de levadura). El ion Ca(^++) también se presentó en altas concentraciones en la pared celular en donde fue desplazado en células lavadas en solución lactato de Ringer con EDTA. Las más altas concentraciones sin embargo, estaban contenidas en la capa de manoproteína (3 mg/g del peso seco de levadura). Zn(^++) y Mg(^++) estaban concentrados en la fracción de manoproteína en la pared celular a 0.13 y 2.9 mg/g del peso seco respectivamente, como también en el citosol (0.9 y 4 mg/g respectivamente). Las concentraciones de los iones en el mosto fluctuaron durante la fermentación pero los niveles en la cerveza final fueron considerablemente más bajos que los niveles en el mosto inicial. La condición fisiológica de la levadura drásticamente afectó el grado de consumo y excreción. La medición de estos fenómenos pueden proveer las bases para las pruebas de vitalidad simple. En general, menos células vitales fueron inefectivas a metales concentrados con excepción del calcio el cual estaba presente en elevadas concentraciones en levadura de calidad pobre.