VIEW ARTICLE DOI: 10.1094/ASBCJ-54-0149
Trehalose—An Osmoprotectant and Stress Indicator Compound in High and Very High Gravity Brewing. M. Majara (1), E. S. C. O'Connor-Cox, and B. C. Axcell, Brewing Research and Development Department, South African Breweries Ltd., P.O. Box 782178, Sandton, 2146, Republic of South Africa; 27-11-881 8390; Fax 27-11-881 8072. (1) Corresponding author. J. Am. Soc. Brew. Chem. 54(3):149-154. Accepted January 22, 1996.
Trehalose metabolism
was studied
in the yeast
strain Saccharomyces
cerevisiae var.
uvarum (strain
AJL 2036) during
fermentation
in normal gravity,
high-gravity
(HG), and very-high-gravity
(VHG) worts.
The maximum
cellular trehalose
concentrations
were found to
be proportional
to original
wort gravity.
This effect
was independent
of the ethanol
concentration
in the fermenting
wort. An increase
in wort gravity
resulted in
both higher
cellular trehalose
contents and
increased glycerol
concentrations,
irrespective
of the carbohydrate
used to increase
the gravity.
As wort gravities
increased, the
cellular trehalose
levels rose
more than did
the glycerol
concentrations.
This behavior
was found to
be a general
osmotic stress
response, but
the effect was
more marked
in glucose-supplemented
fermentations.
Trehalose metabolism
was confirmed
to be strongly
under nutrient
control. This
yeast strain's
metabolism of
trehalose was
very different
when under glucose-repressed
or -derepressed
conditions.
In VHG worts,
a significant
accumulation
of trehalose
occurred very
early in the
fermentations.
Yeast in these
worts behaved
as if derepressed
despite the
presence of
significant
amounts of glucose.
It is proposed
that trehalose
is an important
osmoprotectant
and stress indicator
compound for
brewing yeasts
fermenting HG
or VHG worts.
However, it
is postulated
that the efficiency
of trehalose
as an osmoprotectant
is likely compromised
by a repressed
trehalose carrier
protein during
critical periods
in the fermentations.
Keywords: Glycerol,
High gravity,
Nutrient control,
Osmoprotectant,
Osmotic stress,
Very high gravity.
El
metabolismo
de la trehalosa
fue estudiado
en la cepa de
levadura Saccharomyces
cerevisiae
var. uvarum
(AJL 2036) durante
fermentaciones
de mostos de
gravedad normal,
de alta gravedad
(HG) y de muy
alta gravedad
(VHG). La concentración
máxima
de trehalosa
celular fue
proporcional
a la gravedad
original del
mosto. Al incrementar
la gravedad
del mosto se
increments el
contenido de
trehalosa celular
y la concentración
de glicerol,
independiente
del carbohidrato
usado para incrementar
la gravedad
del mosto. A
medida que la
gravedad del
mosto se incrementaba,
los niveles
de trehalosa
celular aumentaban
más que
las concentraciones
de glicerol.
Este comportamiento
resultó
ser una respuesta
general al castigo
osmótico
pero el efecto
fue más
marcado en fermentaciones
suplementadas
con glucosa.
Se confirmó
que el metabolisms
de trehalosa
es fuerte cuando
hay control
de nutrientes.
Esta cepa de
levadura se
comportó
muy diferente
en su metabolisms
de trehalosa
bajo condiciones
de represión
de glucosa que
en condiciones
de no represión.
En mostos VHG,
una acumulación
significative
de trehalosa
ocurrió
en las primeras
etapas de las
fermentaciones.
Esta levadura
se comportó
como en ausencia
de represión
a pesar de la
presencia de
cantidades significativas
de glucosa.
Se postula que
la trehalosa
es un importante
osmoprotector
y un indicador
del castigo
en levaduras
cerveceras fermentando
mostos HG y
VHG. Sin embargo,
la eficiencia
de la trehalosa
como un osmoprotector
fue comprometida
por la presencia
de una protefna
acarreadora
de represión
de trehalosa
durante los
períodos
críticos
en las fermentaciones.