Magnesium as a Stress-Protectant for Industrial Strains of Saccharomyces Cerevisiae

Abstract

During brewery fermentations, individual yeast cells may be con-fronted with a variety of environmental stresses that impair yeast growth and fermentative metabolism. An understanding of the stress physiology of industrial yeasts is therefore important in order to counteract deleterious effects of stress on fermentation and, ultimately, product quality. The present study describes the influence of magnesium ions in preventing cell death caused by temperature shock and ethanol toxicity in Saccharomyces cerevisiae yeast strains employed in brewing, distilling, and wine fermentations. Results obtained show that, by increasing the extracellular availability of magnesium ions, physiological protection may be conferred on temperature- and ethanol-stressed yeast cells with respect to culture viability and growth. This practical approach is envisaged to offer benefits to alcoholic fermentation processes in terms of enhancing the viability of the yeasts employed. It is proposed that magnesium prevents stress-induced damage to yeast cells by protecting the structural and functional integrity of the plasma membrane.

Resumen

Durante las fermentaciones cerveceras, las células de levadura individuales pueden estar enfrentadas a una variedad de stresses del medio ambiente lo cual perjudica el crecimiento de la levadura y su metabolismo fermentativo. Un conocimiento del stress fisiológico de las levaduras industriales es por lo tanto importante para contrarrestar los efectos perjudiciales del stress en fermentación y finalmente, en la calidad del producto. El presente estudio describe la influencia de los iones magnesio para evitar la muerte de la célula causada por el choque de temperatura y la toxicidad del etanol en cepas de levadura de Saccharomyces cerevisiae empleadas en fermentaciones de cervecería, destilerías, y vino. Los resultados obtenidos mostraron que por incremento de la disponibilidad extracelular de los iones magnesio, la protección fisiológica puede ser otorgada a las células de levadura con stress por temperatura y etanol con respecto al crecimiento y viabilidad del cultivo. Este planteamiento práctico está pensado para ofrecer beneficios a los pro-cesos de fermentación alcohólica en términos de aumentar la viabilidad de las levaduras empleadas. Es propuesto que el magnesio previene el daño stress-inducido a las células de levadura protegiendo la integridad funcional y estructural de la membrana plasmática.

• Ethanol toxicity
• Magnesium ions
• Temperature stress
• Yeast