Effect of Carbon and Nitrogen Additions on Consumption Activity of Apparent Extract of Yeast Cells in a Brewing Process

Abstract

In our study, low-amino–nitrogen wort was used with glucose, maltose, and maltotriose as the major assimilating sugars, and the effects of the addition of carbon and nitrogen sources on the sugar-uptake capability and the production rate of ethanol in yeast cells were investigated. The apparent extract concentration, which was defined as an estimated value of the concentration of the total amount of dry matter in the wort based on the measured value of specific gravity of wort, was used as an indicating variable for the degree of fermentation (DF) in our study. When the ratio of glucose to maltose was changed, no marked effect on the rate of decrease in the apparent extract concentration was found. Maltose and maltotriose uptake by the cells apparently was inhibited at a high glucose concentration. The addition of nitrogen sources, particularly aspartate (Asp), most effectively enhanced the consumption activity of the extract. When the apparent extract concentration decreased from 14% (the initial apparent extract concentration) to 3.5%, i.e., when the DF reached 75%, the fermentation time was shortened to 72% of that of the control experiment by adopting a strategy of intermittent addition of Asp. Asp addition also enhanced both the cell growth and the maltose-uptake capability.

RESUMEN

En nuestro estudio, se utilizo mosto de poco amino nitrógeno con glucosa, maltosa, y maltotriosa como azúcares asimiladores principales, y se investigaron los efectos de la adición de fuentes de carbón y nitrógeno en la capacidad de incorporación de azúcar y la velocidad de producción de etanol en las células de levadura. La concentración de extracto aparente, que se definió como un valor estimado de la concentración de la cantidad total de materia seca en el mosto basado en el valor medido de la gravedad específica del mosto, fue utilizado como variable de indicación de grado de fermentación (GF) en nuestro estudio. Cuando la proporción de glucosa a maltosa fue cambiada, no se encontró ningún efecto marcado sobre la velocidad de disminución de concentración de extracto aparente. Al parecer la incorporación de maltosa y maltotriosa por las células fue inhibida por la alta concentración de glucosa. La adición de fuentes de nitrógeno, particularmente aspartate (ASP), mas efectivamente realzo la actividad de consumición del extracto. Cuando la concentración de extracto aparente disminuyó de 14% (la concentración inicial de extracto aparente) a 3.5%, es decir cuando el GF alcanzó el 75%, el tiempo de fermentación se acorto a 72% del experimento de control adoptando una estrategia de adición intermitente de Asp. La adición de Asp también realzó el crecimiento de la célula y la capacidad de incorporación de maltosa.

• Aspartate
• Intermittent addition
• Maltose-uptake capability
• Volatile compounds

Palabras clave:

• Aspartate
• adición intermitente
• capacidad de incorporación de maltosa
• compuestos volátiles