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1941 Nutrilites

Apr 07, 2018

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  • 8/4/2019 1941 Nutrilites

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    NUTRILITE REQUIREMENTS OF OSMOPHILIC YEASTS'A . G . L O CHHE AD A N D G . B . LANDERKIND e p a r t m e n t o f A g r i c u l t u r e , O t t a w a , C a n a d a

    R e c e i v e d f o r p u b l i c a t i o n D e c e m b e r 6 , 1 9 4 1INTRODUCTION

    O s m o p h i l i c y e a s t s c o m p r i s e a n e c o n o m i c a l l y i m p o r t a n t g r o u p o f o r g a n i s m st h r o u g h t h e i r a b i l i t y t o g r o w i n c o n c e n t r a t i o n s o f s u g a r w h i c h s u p p r e s s " o r d i -n a r y " y e a s t s a n d t h e r e b y c a u s e s p o i l a g e o f v a r i o u s f o o d p r o d u c t s o f h i g h s u g a rc o n t e n t b y a l c o h o l i c f e r m e n t a t i o n . V a r i o u s s p e c i e s c a u s i n g s p o i l a g e o f h o n e yh a v e b e e n d e s c r i b e d b y N u s s b a u m e r ( 1 9 1 0 ) , R i c h t e r ( 1 9 1 2 ) , M a r v i n ( 1 9 2 8 ) ,F a b i a n a n d Q u i n e t ( 1 9 2 8 ) , L o c h h e a d a n d H e r o n ( 1 9 2 9 ) a n d S a c c h e t t i ( 1 9 3 2 a ) .S u g a r - t o l e r a n t y e a s t s h a v e b e e n i s o l a t e d f r o m c a n e s y r u p b y Owen ( 1 9 1 3 ) a n dH a l l , J a m e s a n d N e l s o n ( 1 9 3 7 ) , f r o m m a p l e s y r u p b y F a b i a n a n d H a l l ( 1 9 3 3 ) ,f r o m c o n c e n t r a t e d g r a p e m u s t b y K r o e m e r a n d K r u m b h o l z ( 1 9 3 1 ) a n d S a c -c h e t t i ( 1 9 3 2 b ) , f r o m c r e a m f o n d a n t c a n d i e s b y S h u t t ( 1 9 2 5 ) a n d C h u r c h , P a i n ea n d H a m i l t o n ( 1 9 2 7 ) , f r o m d r i e d f r u i t s b y Mrak a n d B a k e r ( 1 9 4 0 ) , w h i l e i n t h i sl a b o r a t o r y s i m i l a r t y p e s h a v e b e e n f o u n d a s t h e c a u s e o f s p o i l a g e o f o r a n g em a r m a l a d e , m o l a s s e s , m a p l e b u t t e r a n d c a n d i e s .T h o u g h s p e c i e s o f S a c c h a r o m y c e s , S c h i z o s a c c h a r o m y c e s , T o r u l a a n d M y c o t o r u l ah a v e b e e n f o u n d c a p a b l e o f g r o w i n g i n s o l u t i o n s o f h i g h s u g a r c o n c e n t r a t i o n ,m e m b e r s o f t h e g e n u s Z y g o s a c c h a r o m y c e s a r e p a r t i c u l a r l y p r o m i n e n t a s s u g a r -t o l e r a n t f o r m s . N o t o n l y a r e t h e s e y e a s t s t h e m o s t c o m m o n l y e n c o u n t e r e do s m o p h i l i c t y p e s , b u t c e r t a i n s p e c i e s o f Z y g o s a c c h a r o m y c e s , e v e n w h e n o u t n u m -b e r e d b y o t h e r y e a s t s , may d e v e l o p a n d p l a y t h e c h i e f p a r t i n f e r m e n t a t i o n( L o c h h e a d a n d F a r r e l l , 1 9 3 1 ) .

    F o r t h e p r o p e r n u t r i t i o n o f t h e common y e a s t , S a c c h a r o m y c e s c e r e v i s i a e , i t i snow r e c o g n i z e d t h a t i n a d d i t i o n t o a s u i t a b l e s u p p l y o f s a l t s a n d s u g a r w i t ha d e q u a t e n i t r o g e n s o u r c e , a c c e s s o r y g r o w t h - p r o m o t i n g n u t r i l i t e s a r e r e q u i r e d .S u c h g r o w t h f a c t o r s h a v e u s u a l l y b e e n r e f e r r e d t o c o l l e c t i v e l y a s " b i o s " o r a sc o n t r i b u t i n g t o t h e s o - c a l l e d " b i o s e f f e c t " f i r s t d e m o n s t r a t e d b y W i l d i e r s ( 1 9 0 1 ) .T h e m u l t i p l e n a t u r e o f " b i o s " c a m e t o b e r e c o g n i z e d c h i e f l y t h r o u g h t h e w o r ko f M i l l e r a n d a s s o c i a t e s ( c f . E a s t c o t t , 1 9 4 1 ) . F o l l o w i n g t h e d i s c o v e r y b y E a s t -c o t t ( 1 9 2 8 ) o f i n o s i t o l a s t h e f i r s t p u r e s u b s t a n c e w i t h " b i o s " a c t i v i t y , y e a s t -g r o w t h - p r o m o t i n g p r o p e r t i e s o f o t h e r c o m p o u n d s h a v e b e e n d e m o n s t r a t e d -t h i a m i n b y W i l l i a m s a n d Roehm ( 1 9 3 0 ) ; b i o t i n b y K o g l a n d T o n n i s ( 1 9 3 6 ) ;p a n t o t h e n i c a c i d b y W i l l i a m s e t a l . ( 1 9 3 3 ) a s w e l l a s i t s c l e a v a g e p r o d u c t , # - a l a -n i n e b y W i l l i a m s a n d R o h r m a n n ( 1 9 3 6 ) ; a n d p y r i d o x i n ( v i t a m i n B 6 ) b y S c h u l t z ,A t k i n a n d F r e y ( 1 9 3 9 ) a n d E a k i n a n d W i l l i a m s ( 1 9 3 9 ) .M o r e r e c e n t l y W i l l i a m s , E a k i n a n d S n e l l ( 1 9 4 0 ) h a v e s h o w n t h e r e l a t i o n s h i p

    I C o n t r i b u t i o n N o . 1 3 9 ( J o u r n a l S e r i e s ) f r o m t h e D i v i s i o n o f B a c t e r i o l o g y a n d D a i r yR e s e a r c h , S c i e n c e S e r v i c e , D e p a r t m e n t o f A g r i c u l t u r e , O t t a w a .

    3 4 3

  • 8/4/2019 1941 Nutrilites

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    A . G . L O C H H E A D AND G . B . LANDERKINo f i n o s i t o l , b i o t i n , p a n t o t h e n i c a c i d , t h i a m i n a n d p y r i d o x i n t o t h e g r o w t h o fs t r a i n s o f S a c c h a r o m y c e s c e r e v i s i a e . S u c h f i n d i n g s h a v e n o t o n l y h e l p e d t o c o n -f i r m M i l l e r ' s w o r k o n t h e c o m p l e m e n t a r y e f f e c t o f " b i o s " f r a c t i o n s , b u t h a v es h o w n t h a t t h e e f f e c t o f " b i o s " i s d u e e s s e n t i a l l y t o a m i x t u r e o f s u b s t a n c e s n owr e c o g n i z e d a s v i t a m i n s , a r e l a t i o n s h i p f i r s t p o s t u l a t e d b y W i l l i a m s ( 1 9 1 9 ) .G r o w t h - f a c t o r r e q u i r e m e n t s f o r o s m o p h i l i c y e a s t s w e r e f i r s t i n d i c a t e d b yF a r r e l l a n d L o c h h e a d ( 1 9 3 1 ) w h o f o u n d Z y g o s a c c h a r o m y c e s m e l l i s t o r e s p o n d t ot h e a d d i t i o n o f a t l e a s t t w o s u b s t a n c e s p r e s e n t i n c o m p l e m e n t a r y f r a c t i o n sd e r i v e d f r o m h o n e y . N e i t h e r s u b s t a n c e w a s i d e n t i c a l w i t h i n o s i t o l , w h e n t h ey e a s t w a s t e s t e d w i t h B i o s I a n d B i o s I I o f M i l l e r . F a r r e l l ( 1 9 3 5 ) l a t e r f o u n dB i o s I I A a n d B i o s I I B n e c e s s a r y f o r g r o w t h o f t h e s a m e s p e c i e s w h i c h , u n l i k eW i l d i e r ' s y e a s t , g a v e l i t t l e r e s p o n s e u p o n a d d i t i o n o f B i o s I .I n v i e w o f t h e l a c k o f i n f o r m a t i o n a s t o g r o w t h r e q u i r e m e n t s o f s u g a r - t o l e r a n ty e a s t s a s a g r o u p , a n d t h e a v a i l a b i l i t y o f c r y s t a l l i n e s u b s t a n c e s w i t h k n o w n" b i o s " e f f e c t , t h e e x p e r i m e n t s h e r e r e p o r t e d w e r e p l a n n e d t o n o t e t h e e f f e c t o ft h e i m p o r t a n t y e a s t n u t r i l i t e s ( c f . W i l l i a m s , 1 9 4 1 ) u p o n t h e g r o w t h o f 2 3 s t r a i n so f t h e g e n u s Z y g o s a c c h a r o m y c e s . T h e s e r e p r e s e n t e d 1 8 s p e c i e s , a l l b u t s i x o fw h i c h w e r e i s o l a t e d i n t h i s l a b o r a t o r y , t h e s o u r c e s b e i n g i n d i c a t e d i n t a b l e 1 .

    METHODST h e y e a s t s w e r e c u l t u r e d i n 2 0 0 - m l . E r l e n m e y e r f l a s k s c o n t a i n i n g 3 0 m l . o fb a s a l s a l t s - s u g a r s o l u t i o n , w i t h a d d e n d a a s r e q u i r e d t o g i v e a t o t a l v o l l u m e o f 4 0m l . T h e b a s a l s o l u t i o n w a s p r e p a r e d t o g i v e a f i n a l c o n c e n t r a t i o n a s f o l l o w s :

    K H 2 P O 4 , 0 . 2 p e r c e n t ; M g S O 4 * 7 H 2 0 , 0 . 0 5 p e r c e n t ; ( N H 4 ) 2 S O 4 , 0 . 3 p e r c e n t ;C a C l 2 , 0 . 0 2 5 p e r c e n t a n d g l u c o s e , 4 0 p e r c e n t . N u t r i l i t e s w e r e a d d e d a s r e -q u i r e d s u f f i c i e n t t o g i v e a f i n a l c o n c e n t r a t i o n p e r m l . a s f o l l o w s : i n o s i t o l , 5 0J u g ; p a n t o t h e n i c a c i d ( c a l c i u m p a n t o t h e n a t e M e r c k ) , 0 . 1 M g ; b i o t i n ( S . M . A .C o r p o r a t i o n ) , 0 . 0 0 0 1 M g ; t h i a m i n ( S . M . A . C o r p . ) , 0 . 1 , g a n d p y r i d o x i n ( S . M . A .C o r p . ) , 0 . 2 j g . B e t a - a l a n i n e , w h e n u s e d i n p l a c e o f p a n t o t h e n i c a c i d , w a s a d d e da t t h e s a m e c o n c e n t r a t i o n . T h e f l a s k s w e r e a u t o c l a v e d a t 1 5 l b . p r e s s u r e f o r1 0 m i n u t e s . T h i s t r e a t m e n t m i n i m i z e d c a r a m e l i z a t i o n o f s u g a r a n d p r o v e da d e q u a t e w i t h t h e c o n c e n t r a t i o n o f g l u c o s e u s e d .T h e y e a s t s u s p e n s i o n s f o r i n o d u l a t i o n w e r e p r e p a r e d f r o m 4 - t o 8 - d a y c u l t u r e so n g l u c o s e - h o n e y - y e a s t a g a r o f 4 0 p e r c e n t s u g a r c o n c e n t r a t i o n . C e l l s w e r ew a s h e d t h r e e t i m e s i n 1 0 p e r c e n t g l u c o s e s o l u t i o n a n d f i n a l l y s u s p e n d e d i n t h eb a s a l m e d i u m . A l l s u s p e n s i o n s w e r e s t a n d a r d i z e d t o a t u r b i d i t y g i v i n g 4 0p e r c e n t l i g h t t r a n s m i s s i o n o f t h e c l e a r b a s a l s o l u t i o n . F l a s k s w e r e i n o c u l a t e d ,i n d u p l i c a t e , w i t h 1 d r o p ( 0 . 0 5 m l . ) o f s t a n d a r d s u s p e n s i o n .C u l t u r e s w e r e i n c u b a t e d a t 2 8 C . S i n c e o s m o p h i l i c y e a s t s d i f f e r f r o m S a c -c h a r o m y c e s c e r e v i s i a e i n b e i n g e c o n o m i c a l l y i m p o r t a n t a s s p o i l a g e o r g a n i s m sr a t h e r t h a n a s u s e f u l a g e n t s o f i n d u s t r i a l f e r m e n t a t i o n , a n d s i n c e t h e y d e v e l o pm o r e s l o w l y , g r o w t h a f t e r l o n g e r p e r i o d s o f i n c u b a t i o n may b e c o n s i d e r e d o

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