factors producing high yeast yields in sd medium

8/3/2019 Factors Producing High Yeast Yields in SD Medium

1/12

FACTORS PRODUCING HIGH YEAST YIELDS INSYNTHETIC MEDIA1B . H . OLSON AND MARVIN J . JOHNSON

D e p a r t m e n t o f B i o c h e m i s t r y , C o l l e g e o f A g r i c u l t u r e , U n i v e r s i t y o f W i s c o n s i n , M a d i s o n ,W i s c o n s i nR e c e i v e d f o r p u b l i c a t i o n November 1 8 , 1 9 4 8

A l t h o u g h t h e n u t r i t i o n a l f a c t o r s e s s e n t i a l f o r y e a s t g r o w t h h a v e b e e n e x -t e n s i v e l y s t u d i e d , t h e y e a s t c e l l y i e l d s o b t a i n e d o n m e d i a o f k n o w n c o m p o s i t i o nh a v e a l w a y s b e e n much l o w e r t h a n t h o s e a t t a i n a b l e o n a n a t u r a l m e d i u m .I n t h e p r e s e n t i n v e s t i g a t i o n y e a s t n u t r i t i o n a l r e q u i r e m e n t s h a v e b e e n s t u d i e du n d e r a e r a t i o n c o n d i t i o n s s h o w n t o b e o p t i m a l . A s y n t h e t i c m e d i u m h a s b e e nf o u n d o n w h i c h y i e l d s e q u a l t o t h o s e a t t a i n a b l e o n n a t u r a l m e d i a c a n b e o b t a i n e d .A n u m b e r o f p a p e r s o n t h e n u t r i t i o n a l r e q u i r e m e n t s o f y e a s t h a v e a p p e a r e ds i n c e t h e r e v i e w o f W i l l i a m s ( 1 9 4 1 ) . L e o n i a n a n d L i l l y ( 1 9 4 2 ) , B u r k h o l d e r( 1 9 4 3 ) , B u r k h o l d e r , M c V e i g h , a n d M o y e r ( 1 9 4 4 ) , a n d T h o r n e ( 1 9 4 5 ) h a v ep r e s e n t e d d a t a o n t h e v i t a m i n a n d n i t r o g e n r e q u i r e m e n t s o f y e a s t . J o s l y n( 1 9 4 1 ) h a s r e v i e w e d y e a s t m i n e r a l m e t a b o l i s m . De B e c z e a n d L i e b m a n n( 1 9 4 4 ) a n d S i n g h , A g a r w a l , a n d P e t e r s o n ( 1 9 4 8 ) h a v e d i s c u s s e d t h e e f f e c t s o fa e r a t i o n o n y e a s t y i e l d s .

METHODSF e r m e n t a t i o n m e t h o d 8 . T h e s t r a i n s o f y e a s t u s e d i n t h i s w o r k w e r e o b t a i n e d

f r o m P r o f e s s o r McCoy o f t h e A g r i c u l t u r a l B a c t e r i o l o g y D e p a r t m e n t o f t h eU n i v e r s i t y o f W i s c o n s i n . S a c c h a r o m y c e s c e r e v i s i a e y - 3 0 , w h i c h h a s b e e n u s e df o r t h e m a j o r p a r t o f t h i s w o r k , i s a s i n g l e c e l l i s o l a t e f r o m a c o m m e r c i a l b a k e r s 'y e a s t .T h e 5 0 0 - m l E r l e n m e y e r f l a s k s t h a t w e r e u s e d f o r s t u d y i n g y e a s t g r o w t h w e r ep l u g g e d w i t h c o t t o n a n d s t e r i l i z e d . T w e n t y - f i v e m l o f t h e f e r m e n t a t i o n m e d i u m ,p r e v i o u s l y s t e r i l i z e d a t 1 2 0 C f o r 3 0 m i n u t e s , w e r e t r a n s f e r r e d a s e p t i c a l l y t oe a c h s t e r i l e f l a s k j u s t b e f o r e i n o c u l a t i o n . T h e i n o c u l u m w a s p r e p a r e d b y m a k i n gt w o c o n s e c u t i v e 1 8 - h o u r t r a n s f e r s i n b a s a l m e d i u m . I n t h e c a s e o f t h e m i n e r a ls t u d i e s , t h e e l e m e n t t o b e t e s t e d f o r w a s r e m o v e d f r o m t h e b a s a l m e d i u m . I ft h e e x p e r i m e n t w a r r a n t e d , a s i n t h e s t u d y o f g r o w t h f a c t o r r e q u i r e m e n t s , t h ey e a s t w a s w a s h e d o n c e a n d t h e n r e s u s p e n d e d i n s t e r i l e d i s t i l l e d w a t e r b e f o r e u s ea s i n o c u l u m . F i v e - h u n d r e d t h s m l o f t h e s e c o n d t r a n s f e r w e r e u s e d t o i n o c u l a t ee a c h e x p e r i m e n t a l f l a s k . T h i s v o l u m e c o n t a i n e d a p p r o x i m a t e l y 0 . 1 5 m g o f d r yy e a s t e x c e p t w h e n t h e g r o w t h o f t h e i n o c u l u m w a s d e c r e a s e d b e c a u s e o f t h ea b s e n c e o f s o m e m e t a l .

A f t e r i n o c u l a t i o n t h e f l a s k s w e r e s h a k e n f o r 2 4 h o u r s a t 3 0 C o n a Gump r o t a r ys h a k e r t h a t d e s c r i b e d a 2 k - i n c h d i a m e t e r c i r c l e a t 2 5 3 r p m . I n m i n e r a l r e -1 P u b l i s h e d w i t h t h e a p p r o v a l o f t h e D i r e c t o r o f t h e W i s c o n s i n A g r i c u l t u r a l E x p e r i m e n tS t a t i o n . T h i s i n v e s t i g a t i o n was s u p p o r t e d i n p a r t b y a g r a n t f r o m S t a n d a r d B r a n d s , I n c . ,Ne w Y o r k , Ne w Y o r k .

2 3 5


2/12

B . H. O L S O N AND MARVIN J . JOHNSONq u i r e m e n t e x p e r i m e n t s , h o w e v e r , t h e f e r m e n t a t i o n t i m e w a s 3 6 t o 4 0 h o u r sb e c a u s e o f t h e s m a l l i n o c u l u m u s e d . A f t e r i n c u b a t i o n t h e d r y c e l l w e i g h t i n 1 0m l o f m e d i u m w a s d e t e r m i n e d . C o r r e c t i o n s f o r v o l u m e c h a n g e s d u r i n g f e r -m e n t a t i o n w e r e m a d e .When a v a i l a b l e , r e a g e n t g r a d e c h e m i c a l s w e r e u s e d i n a l l m e d i a . T h e m e d i au s e d i n m i n e r a l s t u d i e s c o n t a i n e d o n l y 1 g r a m o f a s p a r a g i n e p e r l i t e r . Noc i t r a t e w a s a d d e d t o t h e m e d i u m . A f t e r s e v e r a l p r o c e d u r e s w e r e t r i e d , w i t hl i t t l e o r n o s u c c e s s , f o r u s e i n r e m o v i n g t h e e l e m e n t s z i n c , i r o n , a n d c o p p e r ,t h e f o l l o w i n g m e t h o d s w e r e e v o l v e d : T h e r e m o v a l o f z i n c f r o m t h e m e d i u m w a sa c c o m p l i s h e d b y a d d i n g 7 5 m l o f a p p r o x i m a t e l y 0 . 1 p e r c e n t d i t h i z o n e i n c a r b o nt e t r a c h l o r i d e t o e a c h o f s e v e r a l 4 0 0 - m l p o r t i o n s o f t h e c o m p l e t e m e d i u m a tpH 5 . 0 . T h e m e d i u m p l u s t h e d i t h i z o n e s o l u t i o n w a s p l a c e d i n 2 - l i t e r f l a s k sa n d s h a k e n o v e r n i g h t o n a r e c i p r o c a t i n g s h a k e r a t 9 0 s t r o k e s p e r m i n u t e . T h ee x c e s s d i t h i z o n e a n d t h e d i t h i z o n e - m e t a l c o m p l e x w e r e t h e n r e m o v e d b y r e p e a t e de x t r a c t i o n w i t h a p p r o x i m a t e l y 0 . 1 v o l u m e o f r e d i s t i l l e d c a r b o n t e t r a c h l o r i d e .To e n s u r e c o m p l e t e r e m o v a l o f t h e e x c e s s d i t h i z o n e , t h r e e e x t r a c t i o n s w e r e m a d ea f t e r a l l v i s i b l e c o l o r w a s r e m o v e d . T h e m e d i u m w a s t h e n s t e r i l i z e d a n d w a sr e a d y f o r u s e .I r o n w a s r e m o v e d f r o m t h e m e d i u m b y a d d i n g 7 5 m l o f a p p r o x i m a t e l y 0 . 1p e r c e n t 8 - h y d r o x y q u i n o l i n e i n c h l o r o f o r m t o e a c h o f s e v e r a l 4 0 0 - m l p o r t i o n so f b a s a l m e d i u m a t pH 5 . 0 i n 2 - l i t e r f l a s k s . T h e s e w e r e s h a k e n o v e r n i g h t o nt h e r e c i p r o c a t i n g s h a k e r a s f o r t h e r e m o v a l o f z i n c . T h e m e t a l c o m p l e x a n de x c e s s 8 - h y d r o x y q u i n o l i n e w e r e r e m o v e d b y r e p e a t e d e x t r a c t i o n w i t h 0 . 1 v o l u m eo f r e d i s t i l l e d c h l o r o f o r m . B e c a u s e o f t h e l e s s i n t e n s e c o l o r o f t h e m e t a l c o m p l e x ,f i v e e x t r a c t i o n s w e r e m a d e a f t e r t h e d i s a p p e a r a n c e o f v i s i b l e c o l o r . T h e p u r i -f i e d m e d i u m w a s s t e r i l i z e d , a n d w a s t h e n r e a d y f o r u s e .C o p p e r w a s r e m o v e d f r o m t h e m e d i u m b y t h e s a m e p r o c e d u r e u s e d t o r e m o v ez i n c e x c e p t t h a t t h e d i t h i z o n e t r e a t m e n t w a s c o n d u c t e d a t pH 1 . 5 . A f t e r t h er e m o v a l o f e x c e s s d i t h i z o n e , t h e pH w a s a d j u s t e d t o 5 . 0 w i t h r e d i s t i l l e d a q u e o u sa m m o n i a .A l l m i n e r a l s o l u t i o n s a d d e d t o t h e p u r i f i e d m e d i a w e r e p r e p a r e d w i t h r e a g e n tg r a d e c h e m i c a l s a n d r e d i s t i l i e d w a t e r . T h e m i n e r a l s t h a t w e r e r e q u i r e d i n l a r g ea m o u n t s w e r e n o t r e m o v e d f r o m t h e b a s a l m e d i a , s i n c e t h e a m o u n t p r e s e n t i nt h e o r i g i n a l m e d i a w a s n e g l i g i b l e i n c o m p a r i s o n w i t h t h e a m o u n t s a d d e d . A l l5 0 0 - m l f l a s k s u s e d f o r y e a s t g r o w t h i n t h e m i n e r a l s t u d i e s w e r e s p e c i a l l y c l e a n e d .E a c h f l a s k w a s w a s h e d i n d i c h r o m a t e c l e a n i n g s o l u t i o n , t h e n r i n s e d t e n t i m e s i nd i s t i l l e d w a t e r , r i n s e d t h r e e t i m e s i n r e d i s t i l l e d w a t e r , a n d d r i e d i n a n i n v e r t e dp o s i t i o n .I t h a s n o t b e e n r e p o r t e d t h a t y e a s t h a s a n o p t i m u m a e r a t i o n l e v e l . I t m u s ta l w a y s b e a s s u m e d t h a t a e r a t i o n l i m i t s t h e y i e l d u n l e s s i t c a n b e s h o w n t h a tm o r e e f f e c t i v e a e r a t i o n d o e s n o t i n c r e a s e y i e l d s . To p r o v i d e a m e a n s o f d e -t e r m i n i n g w h e n a e r a t i o n c e a s e s t o b e l i m i t i n g , a f e r m e n t e r c a p a b l e o f g i v i n ge x t r e m e l y h i g h l e v e l s o f a e r a t i o n w a s d e s i g n e d . T h i s f e r m e n t e r w a s m a d e o fs t a i n l e s s s t e e l . I t w a s 6 i n c h e s i n d i a m e t e r a n d h a d a t o t a l v o l u m e o f 3 . 5 l i t e r s .I t w a s p r o v i d e d w i t h a v a r i a b l e s p e e d a g i t a t o r w i t h a s p e e d r a n g e o f 8 0 0 t o 1 , 6 0 0

2 3 6 [ V O L . 5 7


3/12

HIGH Y E A S T YIELDS IN S Y N T H E T I C MEDIAr p m . T h e i m p e l l e r o n t h e a g i t a t o r s h a f t w a s 4 i n c h e s i n d i a m e t e r w i t h 8 b l a d e s ,e a c h b e n t t o a 3 0 0 p i t c h , a r r a n g e d f o r u p w a r d t h r u s t . T h e a i r w a s i n t r o d u c e dt h r o u g h a c o t t o n f i l t e r t o t h e s p a r g e r l o c a t e d u n d e r t h e i m p e l l e r . T h e s p a r g e rd i r e c t e d t h e a i r u p i n t o t h e i m p e l l e r t h r o u g h 3 - - i n c h h o l e s . T h e 1 3 h o l e s w e r es p a c e d i i n c h a p a r t . A b a f f l e p l a t e 1 i n c h w i d e w a s u s e d t o p r e v e n t c o n i n g .A n a l y t i c a l m e t h o d s . A l l s u g a r d e t e r m i n a t i o n s w e r e m a d e w i t h t h e S h a f f e r -S o m o g y i ( 1 9 3 3 ) r e a g e n t 5 0 w i t h 5 g p o t a s s i u m i o d i d e . I r o n d e t e r m i n a t i o n sw e r e m a d e w i t h t h e a , a ' - d i p y r i d y l m e t h o d o f J a c k s o n ( 1 9 3 8 ) . Z i n c a n d c o p p e rw e r e d e t e r m i n e d b y t h e d i t h i z o n e m i x e d c o l o r m e t h o d s g i v e n b y S a n d e l l ( 1 9 4 4 ) .A r a p i d p r o c e d u r e w a s d e v e l o p e d f r o m t h e m e t h o d o f S a n d e l l ( 1 9 4 4 ) f o r t h ew e t a s h i n g o f s a m p l e s f o r m e t a l a n a l y s e s . An a m o u n t o f m e d i u m ( u s u a l l ym o r e t h a n a l i t e r ) , c o n t a i n i n g e n o u g h o f t h e d e s i r e d e l e m e n t t o b e i n t h e r a n g e o ft h e a n a l y t i c a l m e t h o d , w a s e v a p o r a t e d t o a h e a v y s y r u p . To t h e s y r u p , i n a1 - l i t e r E r l e n m e y e r f l a s k , s m a l l a m o u n t s o f n i t r i c a c i d w e r e a d d e d w i t h s l i g h tw a r m i n g u n t i l t h e i n i t i a l v i g o r o u s r e a c t i o n w a s o v e r . T h e r e m a i n d e r o f 1 5 0m l o f n i t r i c a c i d w a s t h e n a d d e d ( s a m p l e s c o n t a i n i n g l i t t l e c a r b o n r e q u i r e l e s sn i t r i c a c i d ) . T h e l i t e r f l a s k , w i t h a b e a k e r o v e r t h e m o u t h , w a s h e a t e d i n a s t e a ma u t o c l a v e a t 1 7 5 C f o r 4 h o u r s . T h e s t e a m w a s t h e n r e p l a c e d b y a i r a t a n e q u a lp r e s s u r e s o t h a t t h e s a m p l e c o u l d b e c o o l e d m o r e r a p i d l y . A f t e r c o o l i n g , t h es a m p l e w a s r e m o v e d a n d e v a p o r a t e d t o d r y n e s s . T h e a s h w a s t h e n r e a d y f o ra n a l y s i s .T h e s u l f i t e o x i d a t i o n m e t h o d o f C o o p e r , F e r n s t r o m , a n d M i l l e r ( 1 9 4 4 ) w a s u s e dt o m e a s u r e a e r a t i o n e f f i c i e n c y .

EXPERIMENTAL RESULTST h e p r e s e n t w o r k w a s u n d e r t a k e n t o f i n d a s y n t h e t i c m e d i u m t h a t w o u l ds u p p o r t y e a s t g r o w t h e q u i v a l e n t t o t h a t o b t a i n e d o n a n a t u r a l m e d i u m . T h es y n t h e t i c m e d i u m f i n a l l y f o u n d t o f u l f i l t h i s r e q u i r e m e n t i s s h o w n i n t a b l e 1 .T h e h i g h e s t y i e l d p r e v i o u s l y r e p o r t e d o n a s y n t h e t i c m e d i u m ( w i t h o u t t h e u s eo f l a r g e i n o c u l a t o p r o v i d e g r o w t h f a c t o r s ) i s t h a t o f V a n L a n e n ( 1 9 4 7 ) . Her e p o r t e d a y i e l d o f 1 1 . 5 p e r c e n t o n a m o d i f i e d W i l l i a m s s y n t h e t i c m e d i u m .T h i s y i e l d w a s b a s e d o n t h e s u g a r a d d e d .Y i e l d s o n s y n t h e t i c m e d i u m . I n t h e p r e s e n t i n v e s t i g a t i o n S a c c h a r o m y c e sc e r e v i a e y - 3 0 g r o w n o n t h e s t a n d a r d b a s a l m e d i u m s h o w n i n t a b l e 1 g a v e y i e l d s

o f 4 2 p e r c e n t b a s e d o n t h e s u g a r a n d a s p a r a g i n e a d d e d . T h i s m e d i u m c o n t a i n sc o n c e n t r a t i o n s o f g r o w t h f a c t o r s a n d m i n e r a l s e q u a l t o t w i c e t h o s e f o u n d n e c e s -s a r y f o r m a x i m u m g r o w t h . T h e a m o u n t s n e c e s s a r y f o r maximum g r o w t h w e r ed e t e r m i n e d o n a m e d i u m i d e n t i c a l w i t h t h e p r e l i m i n a r y t e s t m e d i u m s h o w n i nt a b l e 1 e x c e p t f o r t h e c o m p o n e n t b e i n g v a r i e d . T h e g r o w t h c u r v e s t h u s o b t a i n e da r e s h o w n i n f i g u r e 1 A , B , a n d C .I n t h e s t u d y o f t h e c o m p o n e n t s o f t h e b a s a l m e d i u m , no z i n c , i r o n , o r c o p p e rw a s a d d e d . L a t e r w o r k s h o w e d t h a t t h e u n p u r i f i e d m e d i u m c o n t a i n e d a d e q u a t ea m o u n t s o f a l l e s s e n t i a l m i n e r a l s .A s i n d i c a t e d i n t a b l e 1 , t h e g l u c o s e a n d a s p a r a g i n e w e r e n o t a d d e d i n e x c e s s ,s i n c e t h e y b o t h f u n c t i o n a s c a r b o n s o u r c e s . T h e a s p a r a g i n e wa s s h o w n t o b e

1 9 4 9 ] , 2 3 7


4/12

2 3 8 B . H . OLSON AND MARVIN J . JOHNSON [ V O L . 5 7u t i l i z e d b y m a k i n g d e t e r m i n a t i o n s o f t h e a s p a r a g i n e r e m a i n i n g i n t h e m e d i u m a ti n t e r v a l s t h r o u g h o u t t h e f e r m e n t a t i o n . T h e d e t e r m i n a t i o n s w e r e m a d e b yf i r s t h y d r o l y z i n g t h e a s p a r a g i n e w i t h a c i d t o a s p a r t i c a c i d a n d t h e n d e t e r m i n i n gt h e a s p a r t i c a c i d b y t h e m i c r o b i o l o g i c a l a s s a y o f H a c a n d S n e l l ( 1 9 4 5 ) .T h e s o d i u m c i t r a t e w a s a d d e d t o t h e m e d i u m a s a b u f f e r . N o n e o f t h e c i t r a t ed i s a p p e a r e d . T h i s w a s s h o w n b y D r . P i n g S h u , who k i n d l y d e t e r m i n e d c i t r i ca c i d i n b o t h t h e u n i n o c u l a t e d b a s a l m e d i u m a n d t h e f i l t r a t e f r o m t h e f e r m e n t e dm e d i u m a n d f o u n d n o d i f f e r e n c e .T h e e f f e c t o f i n i t i a l pH i s m a r k e d . F i g u r e 1 D s h o w s t h a t t h e y i e l d o b t a i n e db y u s i n g a n i n i t i a l pH o f o n e u n i t l o w e r t h a n t h e pH 5 . 0 o p t i m u m g a v e a d e c r e a s e

TABLE 1C o m p o s i t i o n o f t h e b a s a l m e d i u mCOMPOUN PRLtUMNAY TEST MEDIUM STANDARD ]ASA MEIUM

j ' c r l i f e r ~ wfuG l u c o s e * . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 g 1 0 gN H a P O 0 4 . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 6 g 6 gK H 1 1 P 0 4 .................................. 1 g 0 . 2 gM g S 0 4 . 7 H 2 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0 . 2 5 g 0 . 2 5 gS o d i u m c i t r a t e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 g 1 gL - A s p a r a g i n e * . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 g 2 . 5 gB i o t i n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 p g 2 0 p gC a l c i u m p a n t o t h e n a t e ........................ 4 m g 0 . 5 m gI n o s i t o l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 m g 1 0 m gT h i a m i n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 m g 4 m gP y r i d o x i n e ................................... 4 m g 1 m gZ i n c ( a s s u l f a t e ).400I r o n ( a s f e r r o u s am m o n i u m s u l f a t e ) 1 5 0 p gC o p p e r ( a s s u l f a t e ) 2 5 # gW a t e r t o 1 , 0 0 0ml.pH a d j u s t e d t o 5 . 0 w i t h H , P 0 4

* T h e s e c o m p o u n d s s e r v e a s c a r b o n s o u r c e s a n d a r e t h e r e f o r e n o t a d d e d i n e x c e s s .

o f 2 1 p e r c e n t i n t h e f i n a l y i e l d a n d a n i n i t i a l pH o f o n e u n i t a b o v e pH 5 . 0 g a v e ad e c r e a s e o f 1 6 p e r c e n t i n t h e f i n a l y i e l d . T h e e f f e c t o f c o n t r o l l i n g pH t h r o u g h o u tt h e f e r m e n t a t i o n h a s n o t b e e n s t u d i e d .Y e a s t y i e l d s v a r y g r e a t l y w i t h g l u c o s e c o n c e n t r a t i o n . F i g u r e 2A s h o w s t h ei n c r e a s e i n y i e l d o b t a i n e d w i t h d e c r e a s i n g g l u c o s e c o n c e n t r a t i o n . T h e 2 a n d t h e4 p e r c e n t g l u c o s e m e d i a w e r e s u p p l i e d w i t h t w i c e t h e n o r m a l a m o u n t s o f o t h e rc o n s t i t u e n t s o f t h e s t a n d a r d b a s a l m e d i u m . T h e i n c r e a s e i n y i e l d a t l o w s u g a rc o n c e n t r a t i o n s i s r e a l i z e d i n c o m m e r c i a l y e a s t p r o d u c t i o n w h e r e t h e medium i sm a i n t a i n e d a t a l o w s u g a r c o n c e n t r a t i o n b y t h e c o n t i n u o u s a d d i t i o n o f a s u g a rc o n c e n t r a t e . I t m a y a l s o b e s e e n f r o m f i g u r e 2A t h a t t h e medium contang2 . 5 g p e r l i t e r o f a s p a r a g i n e g a v e h i g h e s t y i e l d s a t a l l s u g a r l e v e l s e x c e p t 4 p e r c e n t .T h i s s t i m u l a t i o n b y t h e a s p a r a g i n e w a s f o u n d t o i n c r e a s e w i t h i n c r e a s i n g s u g a r


5/12

1 9 4 9 ] HIGH YEA S T YIELDS IN SYNTHETIC MEDIA 2 3 9c o n c e n t r a t i o n . T h e a b s o l u t e a m o u n t o f c e l l i n c r e a s e b r o u g h t a b o u t b y t h ea s p a r a g i n e m a y b e s e e n f r o m t h e f o l l o w i n g c a l c u l a t i o n s . T h e b a s a l m e d i u m w i t hn o a s p a r a g i n e a d d e d g a v e a y i e l d o f 2 3 g p e r 1 0 0 g o f g l u c o s e . T h e m e d i u m w i t h1 g a s p a r a g i n e p e r l i t e r g a v e a y i e l d o f 4 2 . 6 g d r y y e a s t p e r 1 0 0 g o f g l u c o s e .T h i s i s a d i f f e r e n c e o f 1 9 . 6 g . T h e t o t a l a m o u n t o f a s p a r a g i n e a d d e d t o g i v e t h i sSO 4S

0g ot oS .' 40;0 2U . .

U.0

' 0S

04 80

00

0. o4 4S .4 . .

0

0 .

l g s g l 0 u g 1 0 0 M g lmg 1 0 m g 2 3 4 5 6 7C o n c e n t r a t i o n p e r l i t e r I n i t i pHF i g u r e 1 . A . E f f e c t o f m a g n e s i u m , p o t a s s i u m , a n d a m m o n i a n i t r o g e n c o n c e n t r a t i o n s ony e a s t y i e l d . B . E f f e c t o f t h i a m i n e , i n o s i t o l , a n d c a l c i u m p a n t o t h e n a t e c o n c e n t r a t i o n s ony e a s t y i e l d . C . E f f e c t o f b i o t i n a n d p y r i d o x i n e c o n c e n t r a t i o n s on y e a s t y i e l d . D . E f f e c to f i n i t i a l pH o n f i n a l y e a s t y i e l d .i n c r e a s e w a s 1 0 g . H e n c e , a s p a r a g i n e h a s a f u n c t i o n o t h e r t h a n t h a t o f a c a r b o ns o u r c e .To d e t e r m i n e w h e t h e r o r n o t t h e y e a s t r e q u i r e d g r o w t h f a c t o r s i n a d d i t i o n t ot h e o n e s a d d e d i n t h e b a s a l m e d i u m , g r o w t h f a c t o r s a s f o u n d i n n a t u r a l m a t e r i a l sw e r e a d d e d a s s u p p l e m e n t s t o t h e b a s a l m e d i u m . T h e r e s u l t s o f t h i s e x p e r i m e n ta r e s h o w n i n t a b l e 2 . I n n o i n s t a n c e w a s t h e r e a n y i m p r o v e m e n t over t h e y i e l do b t a i n e d w i t h t h e b a s a l m e d i u m c o n t a i n i n g 2 . 5 g a s p a r a g i n e p e r l i t e r .


6/12

240

50

4 0

3 0

88 I 2 0

101 000

5 0

4 0

m 0 3 0t oQ 200 .

1 0O%

00

B . H . O L S 3 O N A N ) D M A 4 1 R J . JOHNSON

0

gabe

t o

[ v O L . 57

I r o n a d d e d (G/L) Copper a d d e d ( , u G / L )F i g u r e B . A . E f f e c t o f g l u c o s e c o n c e n t r a t i o n on y e a s t y i e l d a t v a r y i n g c o n c e n t r a t i o n so f a s p a r a g i n e . B . E f f e c t o f z i n c c o n c e n t r a t i o n o n y e a s t y i e l d . C . E f f e c t o f i r o n c o n c e n -t r a t i o n o n y e a s t y i e l d . D . E f f e c t o f c o pp e r c o n c e n t r a t i o n on y e a s t y i e l d .T AB L E 2E f f e c t o f n a t u r a l g r o w t h f a c t o r s u p p l e m e n t s o n y i e l d s

YMM ( G D R Y Y E A S T P E R 1 0 0 G o G L U M )MEDIUMRunI R u n I

B a s a l ( 1 g / L a s p a r a g i n e ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 . 6 4 5B a s a l ( 2 . 5 g / L a s p a r a g i n e ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0 . 1 5 3B a s a l ( 1 g / L a s p a r a g i n e ) + ( 0 . 5 g / L c o r n s t e e pl i q u o r ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 . 2 4 2B a s a l ( 1 g / L a s p a r a g i n e ) + ( e x t . o f 1 g m a l ts p r o u t s ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4 . 3 4 4 . 5


7/12

HIGH YEAST Y I E L D S IN S Y N T H E T I C MEDIAT w e n t y - o n e d i f f e r e n t a m i n o a c i d s w e r e t e s t e d f o r t h e i r a b i l i t y t o r e p l a c ea s p a r a g i n e i n t h e b a s a l m e d i u m . A s s h o w n i n t a b l e 3 , t h e a m i n o a c i d s w e r ef o u n d t o f a l l i n t o t h r e e g r o u p s . T h e f i r s t g r o u p h a d n o e f f e c t . T h i s g r o u p

c o n t a i n e d g l y c i n e , l e u c i n e , g l u t a m i c a c i d , h i s t i d i n e , c y s t i n e , t y r o s i n e , a n dt h r e o n i n e . T h e L - a m i n o a c i d s w e r e t e s t e d a t 1 . 0 a n d 2 . 5 g p e r l i t e r e x c e p tc y s t i n e a n d t y r o s i n e , w h i c h a r e i n s o l u b l e a t t h e s e c o n c e n t r a t i o n s . T h e y w e r eu s e d i n s a t u r a t e d s o l u t i o n . T h e D L - a m i n o a c i d s w e r e u s e d a t 2 . 0 a n d 5 . 0 gp e r l i t e r . G r o u p I I , c o n s i s t i n g o f i s o l e u c i n e , l y s i n e , a r g i n i n e , o r n i t h i n e , m e t h i o -n i n e , t r y p t o p h a n , a n d p r o l i n e , g a v e s l i g h t i n c r e a s e s i n y i e l d i n a t l e a s t o n e c o n -TABLE 3A b i l i t y o f s i n g l e a m i n o a c i d s t o r e p l a c e a s p a r a g i n e

AMINO A C I D S WITH NO E F F E C T (YNLD A M I N O A C I D S WITH S L I G H T S T I M U - AMINO ACIDS WITH STIMULATING EFECT2 3 - 2 7 G J P R Y YEAST PE R 1 0 0 G G L U C O S E ) L A T I O N ( Y I E L D 2 9 - 3 0 G DRY Y E A S T ( Y I E L D 3 4 - 5 3 G DR Y YEAST PER 1 0 0 GPE R 1 0 0 G G L U C O S E ) G L U C O S E )None D L - I s o l e u c i n e D L - A s p a r t i c a c i dL - L e u c i n e D L - L y s i n e D L - A l a n i n eD L - G l u t a m i c a c i d L - A r g i n i n e D L - V a l i n eL - H i s t i d i n e L - O r n i t h i n e D L - S e r i n eL - C y s t i n e D L - M e t h i o n i n e L - S e r i n eL - T y r o s i n e D L - T r y p t o p h a n e ' D L - P h e n y l a l a n i n eD L - T h r e o n i n e L - P r o l i n eG l y c i n e

TABLE 4E f f e c t o f s e r i n e a n d a l a n i n e o n y e a s t y i e l d s i n t h e a b s e n c e o f a s p a r a g i n e

SUBSTANCE ADDED YIELD ( G YEAST P E R 1 0 0 G iApG L U C O S E ) FINAL pHN o n e .................................... 2 3 3 . 0L - A s p a r a g i n e , 1 g p e r L ....................... 4 2 . 6 3 . 1L - A s p a r a g i n e , 2 . 5 g p e r L ..................... 5 0 . 1 4 . 8D L - A l a n i n e , 2 g p e r L ......................... 3 9 . 1 3 . 3 5D L - A l a n i n e , 5 g p e r L ......................... 5 0 . 2 3 . 1D L - S e r i n e , 2 g p e r L .......................... 4 8 . 1 3 . 1D L - S e r i n e , 5 g p e r L .......................... 5 3 . 2 3 . 5c e n t r a t i o n . T h e g r o u p I I I a m i n o a c i d s , a s p a r t i c a c i d , a l a n i n e , v a l i n e , s e r i n e ,a n d p h e n y l a l a n i n e , s h o w e d m a r k e d s t i m u l a t i o n .I t may b e s e e n f r o m t a b l e 4 t h a t s e r i n e a n d a l a n i n e g a v e y i e l d s e q u a l t o t h o s eo b t a i n e d w i t h a s p a r a g i n e . A l l t h r e e g a v e y i e l d s a b o v e 5 0 g o f d r y y e a s t f r o m1 0 0 g o f g l u c o s e . A l l t h e g l u c o s e a d d e d w a s u t i l i z e d i n t h e s e f e r m e n t a t i o n s .S i n c e t h e pH d r o p p e d o n l y f r o m 5 . 0 t o 4 . 8 i n t h e m e d i u m c o n t a i n i n g 2 . 5 g a s -p a r a g i n e p e r l i t e r , i t m i g h t b e c o n s i d e r e d t h a t p a r t o f t h e s t i m u l a t i o n b y a s -p a r a g i n e i s d u e t o i t s a b i l i t y t o m a i n t a i n t h e pH c o n s t a n t t h r o u g h o u t t h ef e r m e n t a t i o n . H o w e v e r , t h i s d o e s n o t s e e m t o b e t h e c a s e s i n c e , w i t h b o t ha l a n i n e a n d s e r i n e , y i e l d s a b o v e 5 0 p e r c e n t w e r e o b t a i n e d , b u t t h e pH d r o p p e df r o m 5 . 0 t o 3 . 4 a n d 3 . 5 , r e s p e c t i v e l y .

1 9 4 9 ] 2 4 1


8/12

A,

2 42 B . H . OLSON AND MARVIN J . JOHNSON [ V O L . 57T a b l e 5 s h o w s t h e r e s u l t s o f a n e x p e r i m e n t d e s i g n e d t o d e t e r m i n e w h e t h e r

t h e s t i m u l a t i o n d u e t o a l a n i n e a n d s e r i n e w a s o f t h e s a m e n a t u r e a s t h a t d u e t oa s p a r a g i n e . I n t h i s e x p e r i m e n t a l a n i n e a n d s e r i n e w e r e a d d e d s e p a r a t e l y a n dt o g e t h e r t o a b a s a l m e d i u m c o n t a i n i n g 2 . 5 g a s p a r a g i n e p e r l i t e r . I n n o i n s t a n c ew a s t h e r e a n y i n c r e a s e i n y i e l d o v e r t h e c o n t r o l . T h e s a m e y i e l d a s t h e c o n t r o lw a s o b t a i n e d e v e n w h e n b o t h a l a n i n e a n d s e r i n e w e r e a d d e d t o t h e b a s a l m e d i u mw i t h 2 . 5 g a s p a r a g i n e p e r l i t e r . F r o m t h i s i t w a s c o n c l u d e d t h a t a s p a r a g i n e ,a l a n i n e , a n d s e r i n e f u n c t i o n i n a s i m i l a r w a y a n d c a n b e u s e d i n t e r c h a n g e a b l y t os a t i s f y t h e r e q u i r e m e n t o f S a c c h a r o m y c e s c e r e v s i a e y - 3 0 .

TABLE 5E f f e c t o f s e r i n e a n d a l a n i n e o n y e a s t y i e l d s i n t h e p r e s e n c e o f e x c e s s a s p a r a g i n eSUBSTANCE ADDED TO BASAL MEDIUM ( 2 . 5 G / L YIUD ( o YEAST PE R 1 0 0 ALpHA S P A R A G 1 N E ) G G L U C O S E )

None . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 . 0 5 . 4D L - A l a n i n e , 2 g p e r L.. . . . . . . . . . . 4 7 . 2 5 . 7D L - A l a n i n e , 2 g p e r L , a n d y 4 8 . 2 5 . 8D L - S e r i n e , 2 g p e r L f.D L - S e r i n e , 2 g p e r L.. . . . . . . . . . . . 4 7 . 7 5 . 7TABLE 6

C o n c e n t r a t i o n o f Z n , F e , a n d Cu r e q u i r e d f o r m ax i m u m y i e l dCONC. REQUIRED F OR M AX . GROWTH

ORGANSMF e Z n C u

C g / L p g l L p g f LS . c e r e v i s i a e y - 3 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0 2 0 0 1 2 - 1 5S . c e r e v i s i a e 4 9 ............................. 1 5 0 1 5 0 *M y c o t o r u l a l i p o l y t i c a p - 1 3 .................. 2 5 7 0 *T . u t i l i s 3.....100 2 5 3

* N o t d e t e r m i n e d .T r a c e m e t a l r e q u i r e m e n t s . S e v e r a l m i n e r a l e l e m e n t s h a v e b e e n f o u n d t o b ee s s e n t i a l f o r t h e g r o w t h o f y e a s t . T h e a m o u n t o f e a c h e l e m e n t r e q u i r e d i s s os m a l l t h a t g r e a t d i f f i c u l t y w a s e n c o u n t e r e d i n r e m o v i n g t h e e l e m e n t s f r o m t h e

m e d i u m b e f o r e g r o w t h r e s p o n s e s c o u l d b e d e t e r m i n e d . I n a d d i t i o n t o m a g n e -s i u m , p o t a s s i u m , a n d p h o s p h o r u s , w h i c h a r e r e q u i r e d i n r e l a t i v e l y l a r g e a m o u n t s ,z i n c , i r o n , a n d c o p p e r h a v e b e e n f o u n d t o b e r e q u i r e d i n t h e r a n g e o f 3 t o 2 0 0m i c r o g r a m s p e r l i t e r .I t w i l l b e s e e n f r o m f i g u r e 2 B , C , a n d D t h a t , i n t h e c a s e o f S a c c h a r o m y c e sc e r v i a i a e y - 3 0 , c e l l y i e l d w a s a l o g a r i t h m i c f u n c t i o n o f m e t a l c o n c e n t r a t i o n , b u tw i t h T o r u l o p s i s u t i l i s 3 t h e r e l a t i o n w a s l i n e a r . F u r t h e r e x p e r i m e n t s h a v es h o w n t h a t S a c c h a r o m y c e s c e r e v i s i a e 4 9 a l s o g a v e a l o g a r i t h m i c r e s p o n s e , w h e r e a sM y c o t o r u l a l i p o l y t i c a p - 1 3 g a v e a l i n e a r r e s p o n s e .T a b l e 6 i n d i c a t e s t h e a m o u n t s o f t h e t r a c e e l e m e n t s r e q u i r e d b y f o u r d i f f e r e n to r g a n i s m s . I t ma y b e s e e n t h a t e v e n o r g a n i s m s w i t h i n t h e s a m e s p e c i e s d o n o t


9/12

HIGH Y E A S T YIELDS IN S Y N T H E T I C MEDIAh a v e i d e n t i c a l q u a n t i t a t i v e r e q u i r e m e n t s , w h e r e a s o r g a n i s m s o f d i f f e r e n t g e n e r ah a v e v e r y d i f f e r e n t q u a n t i t a t i v e r e q u i r e m e n t s .T h e b a s a l m e d i a w e r e f r e e d f r o m e a c h e l e m e n t t o b e t e s t e d b y t h e p r o c e d u r e sm e n t i o n e d p r e v i o u s l y . A f t e r p u r i f i c a t i o n f r o m i r o n t h e m e d i u m c o n t a i n e d 0 . 6m i c r o g r a m s o f i r o n p e r l i t e r o f m e d i u m . T h e p u r i f i e d z i n c b a s a l m e d i u m c o n -t a i n e d 1 . 5 m i c r o g r a m s o f z i n c p e r l i t e r , a n d t h e c o p p e r b a s a l m e d i u m c o n t a i n e d0 . 8 m i c r o g r a m s o f c o p p e r p e r l i t e r .A s e r i e s o f o t h e r e l e m e n t s w a s t e s t e d f o r y e a s t g r o w t h s t i m u l a t i o n , b u t n o n eo f t h e e l e m e n t s s h o w e d a n y e f f e c t a t t h e c o n c e n t r a t i o n s t e s t e d .T h a l l i u m w a s f o u n d t o h a v e n o e f f e c t o n y e a s t g r o w t h w h e n a d d e d t o a m e d i u mt h a t h a d p r e v i o u s l y b e e n t r e a t e d t o r e m o v e T l + . T h e m e t h o d o f p u r i f i c a t i o nu s e d w a s a d i t h i z o n e e x t r a c t i o n p r o c e d u r e d o n e a t pH 9 . 5 . S e v e r a l c o n c e n t r a -t i o n s o f t h a l l i u m w e r e t r i e d w i t h o u t s u c c e s s . Among t h e c o n c e n t r a t i o n s t e s t e dw a s t h e o n e r e p o r t e d b y R i c h a r d s ( 1 9 3 2 ) t o b e o p t i m u m f o r h i s y e a s t .A d d e d c a l c i u m h a s n o t s h o w n a n y e f f e c t o n y e a s t y i e l d s . T h e e f f e c t o f a d d e dc a l c i u m w a s t e s t e d o n a p u r i f i e d m e d i u m . T h e m e d i u m w i t h o u t m a g n e s i u ms u l f a t e w a s e x t r a c t e d a t pH 9 . 8 w i t h e i g h t 0 . 1 - v o l u m e p o r t i o n s o f 0 . 1 p e r c e n t8 - h y d r o x y q u i n o l i n e c h l o r o f o r m s o l u t i o n . T h e f i n a l 8 - h o u r e x t r a c t i o n w a sd o n e o n t h e r e c i p r o c a t i n g s h a k e r . T h e q u i n o l i n e - m e t a l c o m p l e x a n d t h e e x c e s sq u i n o l i n e w e r e r e m o v e d b y e i g h t 0 . 1 - v o l u m e e x t r a c t i o n s w i t h r e d i s t i l l e d c h l o r o -f o r m . T h e n p a r t o f t h e a m m o n i a t h a t h a d b e e n u s e d t o a d j u s t t h e pH t o 9 . 8w a s r e m o v e d u n d e r r e d u c e d p r e s s u r e . T h i s d e c r e a s e d t h e pH t o 7 . 5 . T h epH w a s t h e n a d j u s t e d t o 5 . 0 w i t h r e d i s t i l l e d h y d r o c h l o r i c a c i d . T h e m a g n e s i u ms u l f a t e w a s f r a c t i o n a l l y c r y s t a l l i z e d f r o m a p p r o x i m a t e l y 5 0 p e r c e n t a l c o h o l .F i v e r e c r y s t a l l i z a t i o n s w e r e m a d e . T h e s e c o n d o f t h r e e c r o p s o f c r y s t a l s w a st a k e n e a c h t i m e . T h e p u r i f i e d m a g n e s i u m s u l f a t e w a s a d d e d t o t h e pH 5 . 0m e d i u m . T h e a m o u n t o f c a l c i u m i n t h e p u r i f i e d m e d i u m c o u l d n o t b e d e t e r -m i n e d , s i n c e t h e m e t h o d s t h a t w e r e a v a i l a b l e f o r d e t e r m i n i n g c a l c i u m w e r e n o ts e n s i t i v e t o t h e a m o u n t o f c a l c i u m p r e s e n t i n 2 l i t e r s o f t h e m e d i u m .M a n g a n e s e a l s o d i d n o t h a v e a n y e f f e c t o n y e a s t g r o w t h . A f t e r p u r i f i c a t i o nt h e m e d i u m c o n t a i n e d l e s s t h a n 0 . 5 m i c r o g r a m s o f m a n g a n e s e p e r l i t e r . T h ep r o c e d u r e u s e d f o r t h e r e m o v a l o f t h e m a n g a n e s e w a s i d e n t i c a l w i t h t h a t u s e df o r r e m o v i n g t h a l l i u m . M a n g a n e s e d i d n o t h a v e a n y e f f e c t e v e n i f t h e m a g n e -s i u m c o n c e n t r a t i o n o f t h e m e d i u m w a s d e c r e a s e d t o a l e v e l t h a t g a v e o n l y o n e -h a l f maximum g r o w t h .A d d e d b o r o n , c o b a l t , i o d i n e , a n d t i n w e r e a l s o f o u n d t o h a v e n o e f f e c t o n t h ey i e l d o f y e a s t . T h e s e e l e m e n t s w e r e t e s t e d i n t h e u n p u r i f i e d b a s a l m e d i u m .F u r t h e r e x p e r i m e n t s i n d i c a t e t h a t a t l e a s t o n e a d d i t i o n a l e l e m e n t i s r e q u i r e df o r maximum y e a s t g r o w t h . I t w a s f o u n d t h a t t h e a s h f r o m 1 l i t e r o f p u r i f i e dm e d i u m , w h i c h c o n t a i n e d 0 . 6 m i c r o g r a m s o f i r o n , w h e n a d d e d t o t h e p u r i f i e dm e d i u m g a v e g r e a t e r y e a s t g r o w t h t h a n c o u l d b e a c c o u n t e d f o r on t h e b a s i s o fi t s i r o n c o n t e n t . F u r t h e r m o r e , a s m ay b e s e e n f r o m f i g u r e 2 B , t h e p u r i f i e dm e d i u m i n t h e p r e s e n c e o f e x c e s s i r o n d i d n o t g i v e y i e l d s e q u a l t o t h o s e o b t a i n e do n t h e u n p u r i f i e d m e d i u m .E f f e c t i v e a e r a t i o n . I n t h e f o l l o w i n g d i s c u s s i o n , t h e t e r m " a i r f l o w " r e f e r s t o t h e

1 9 4 9 ] 2 4 3


10/12

B . H . OLSON AND MARVIN J . JOHNSONr a t e a t w h i c h a i r i s s u p p l i e d t o a f e r m e n t e r , a n d t h e t e r m " e f f e c t i v e a e r a t i o n "r e f e r s t o t h e r a t e a t w h i c h o x y g e n d i s s o l v e s i n t h e f e r m e n t e r l i q u i d , a s m e a s u r e db y t h e s u l f i t e o x i d a t i o n m e t h o d .

1 2 3 4 5M i l l i m o l e s 0 2 p e r l i t e r p e r m i n u t eF i g u r e S . A . E f f e c t i v e a e r a t i o n m e a s u r e d b y s u l f i t e o x i d a t i o n . B . Y e a s t y i e l d s o b t a i n e da t d i f f e r e n t e f f e c t i v e a e r a t i o n l e v e l s . E 0 R e p r e s e n t s y e a s t y i e l d c o r r e c t e d f o r a l c o h o l l o s tf r o m t h e f e r m e n t e r .F i g u r e 3A s h o w s t h e v a l u e s o f e f f e c t i v e a e r a t i o n f o u n d i n t h e 3 . 5 - l i t e r f e r -

m e n t e r a n d i n a 5 0 0 - m l E r l e n m e y e r f l a s k o n a Gump r o t a r y s h a k e r . T h e p o i n t so n t h e c u r v e s r e p r e s e n t e f f e c t i v e a e r a t i o n v a l u e s a t d i f f e r e n t l i q u i d v o l u m e s a td i f f e r e n t a i r f l o w r a t e s . T h e f e r m e n t e r a g i t a t o r s p e e d w a s 1 , 1 0 0 r p m . T h es h a k e r u s e d f o r t h e f l a s k a e r a t i o n d e s c r i b e d a 2 1 - i n c h c i r c l e 2 5 3 t i m e s p e r m i n u t e .I t w a s f o u n d t h a t a l i q u i d v o l u m e o f 2 5 m l i n t h e 5 0 0 - m l E r l e n m e y e r f l a s k g a v em a x i m u m y i e l d s o f y e a s t . F r o m f i g u r e 3A i t i s a p p a r e n t t h a t t h e e f f e c t i v e

[ V O L . 5 74 4


11/12

HIGH YEAST Y I E L D S I N S Y N T H E T I C MEDIAa e r a t i o n o f t h e 2 5 - m l v o l u m e i n t h e f l a s k i s o n l y o n e - e i g h t h o f t h a t a t t a i n a b l e i nt h e f e r m e n t e r .F i g u r e 3B s h o w s t h e y e a s t y i e l d s o b t a i n e d a t d i f f e r e n t e f f e c t i v e a e r a t i o nl e v e l s . W he n m o r e t h a n 1 m i l l i m o l e o f o x y g e n i s a v a i l a b l e p e r l i t e r o f m e d i u mp e r m i n u t e , t h e y i e l d o f y e a s t b e g i n s t o d e c r e a s e . I t c a n b e s e e n f r o m f i g u r e3B t h a t t h i s h o l d s f o r b o t h f l a s k a n d f e r m e n t e r . T h a t t h i s d e c r e a s e i n y i e l d i sn o t d u e t o l o s s o f a l c o h o l f r o m t h e m e d i u m i s s h o w n b y t h e p o i n t w h i c h w a sc o r r e c t e d f o r l o s s o f a l c o h o l . T h i s p o i n t w a s o b t a i n e d b y t r a p p i n g a l l t h ea l c o h o l b l o w n o u t o f t h e f e r m e n t e r d u r i n g t h e f e r m e n t a t i o n . I t w a s a s s u m e dt h a t 1 0 0 g o f a l c o h o l w o u l d y i e l d 7 0 g o f y e a s t , a n d t h e y i e l d w a s c o r r e c t e da c c o r d i n g l y .I t i s i m p o r t a n t t h a t t h e y i e l d c u r v e i n t h e f l a s k f o l l o w c l o s e l y t h e y i e l d c u r v e i nt h e f e r m e n t e r . T h i s m e a n s t h a t i f o p t i m a l a e r a t i o n c o n d i t i o n s c a n b e a c h i e v e di n l a b o r a t o r y f l a s k f e r m e n t a t i o n s , o p t i m a l y i e l d s s h o u l d b e o b t a i n e d i n a l a r g ef e r m e n t e r d e s i g n e d t o g i v e t h e s a m e e f f e c t i v e a e r a t i o n v a l u e a s t h a t o f t h e f l a s k .

SU M M ARYA s y n t h e t i c m e d i u m h a s b e e n d e v i s e d t h a t g a v e w i t h S a c c h a r o m y c e s c e r e v i ' s i a e ,s t r a i n y - 3 0 , 5 . 3 3 g o f d r y y e a s t p e r l i t e r o f m e d i u m . T h e m e d i u m c o n t a i n e d 1 0g o f g l u c o s e a n d 2 . 5 g o f L - a s p a r a g i n e p e r l i t e r a s c a r b o n s o u r c e s .B i o t i n , c a l c i u m p a n t o t h e n a t e , i n o s i t o l , p y r i d o x i n e , a n d t h i a m i n e s u p p l i e d t h eg r o w t h f a c t o r r e q u i r e m e n t s o f t h e y e a s t .N a t u r a l m a t e r i a l s , s u c h a s c o r n s t e e p l i q u o r a n d a n e x t r a c t o f m a l t s p r o u t s ,w h e n a d d e d t o t h e s y n t h e t i c m e d i u m d i d n o t i n c r e a s e t h e y e a s t y i e l d s .O f 2 1 a m i n o a c i d s t e s t e d , o n l y a l a n i n e a n d s e r i n e c o u l d c o m p l e t e l y r e p l a c ea s p a r a g i n e .S a c c h a r o m y c e s c e r e v i s i a e y - 3 0 w a s f o u n d t o r e q u i r e 7 5 m i c r o g r a m s o f i r o n , 2 0 0m i c r o g r a m s o f z i n c , a n d 1 2 t o 1 5 m i c r o g r a m s o f c o p p e r p e r l i t e r o f m e d i u m .S p e c i a l p r o c e d u r e s f o r r e d u c i n g t h e m e t a l c o n t e n t o f t h e b a s a l m e d i u m w e r ef o u n d n e c e s s a r y .T h e e f f e c t i v e n e s s o f a e r a t i o n i n s h a k e f l a s k s a n d i n a s m a l l f e r m e n t e r w a s d e -t e r m i n e d b y t h e s u l f i t e o x i d a t i o n m e t h o d o f C o o p e r , F e r n s t r o m , a n d M i l l e r( 1 9 4 4 ) .A f e r m e n t e r w i t h h i g h e f f e c t i v e a e r a t i o n i s d e s c r i b e d . W i t h t h i s f e r m e n t e r i t

w a s p o s s i b l e t o i n c r e a s e t h e e f f e c t i v e a e r a t i o n t o l e v e l s t h a t d e c r e a s e d t h e y i e l do f y e a s t . T h i s d e c r e a s e i n y i e l d w a s s h o w n n o t t o b e f r o m l o s s o f a l c o h o l .REFERENCES

B U R K H O L D E R , P . R . 1 9 4 3 V i t a m i n d e f i c i e n c i e s i n y e a s t s . Am. J . B o t a n y , 3 0 , 2 0 6 - 2 1 1 .B U R K H O L D E R , P . R . , M C V E I G H , I . , AND M O Y E R , D . 1 9 4 4 S t u d i e s o n s o m e g r o w t h f a c t o r so f y e a s t s . J . B a c t . , 4 8 , 3 8 5 - 3 9 1 .C O O P E R , C . M . , F E R N S T R O M , G . A . , AND M I L L E R , S . A . 1 9 4 4 P e r f o r m a n c e o f a g i t a t e d g a s -l i q u i d c o n t a c t o r s . I n d . E n g . C h e m . , 3 6 , 5 0 4 - 5 0 9 .D E B E C Z E , G . , AND L I E B M A N N , A . J . 1 9 4 4 A e r a t i o n i n t h e p r o d u c t i o n o f c o m p r e s s e d y e a s t .I n d . E n g . C h e m . , 3 6 , 8 8 2 - 8 9 0 .

1 9 4 9 ] 2 4 5


12/12

246 B . H. OLSON AND MARVIN J . JOHNSON [ V O L . 6 7H A G , L U C I L L E , R . , A N D S N E L L , . E . E . 1 9 4 5 M i c r o b i o l o g i c a l d e t e r m i n a t i o n o f a m i n o a c i d " .I I I . A s s a y o f a s p a r t i c a c i d w i t h L e u c o n o s t o c m e 8 e n t e r o i d e s . J . B i o l . C h e m . , 1 5 9 ,

2 9 1 - 2 9 4 .J A C K S O N , S . H . 1 9 3 8 D e t e r m i n a t i o n o f i r o n i n b i o l o g i c a l m a t e r i a l s . I n d . E n g . C h e m . ,A n a l . E d . , 1 0 , 3 0 2 - 3 0 4 .J O S L Y N , M. A . 1 9 4 1 T h e m i n e r a l m e t a b o l i s m o f y e a s t . W a l l e r s t e i n L a b . C o m m u n . , 4( 1 1 ) , 4 9 - 6 5 .L E O N I A N , L . H . , AND L I L L Y , V . G . 1 9 4 2 T h e e f f e c t o f v i t a m i n s o n t e n s 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 . Am. J . B o t a n y , 2 9 , 4 5 9 - 4 6 4 .R I C H A R D S , 0 . W. 1 9 3 2 T h e s t i m u l a t i o n o f y e a s t g r o w t h b y t h a l l i u m , a " b i o s " i m p u r i t y o fa s p a r a g i n e . J . B i o l . C h e m . , 9 6 , 4 0 5 - 4 1 8 .S A N D E L L , E . B . 1 9 4 4 C o l o r i m e t r i c d e t e r m i n a t i o n o f t r a c e s o f m e t a l s . I n t e r s c i e n c e P u b -l i s h e r s , I n c . , Ne w Y o r k , N . Y .S H A F F E R , P . A . , A N D S O M O G Y I , M. 1 9 3 3 C o p p e r - i o d o m e t r i c r e a g e n t s f o r s u g a r d e t e r m i n a -t i o n . J . B i o l . C h e m . , 1 0 0 , 6 9 5 - 7 1 3 .S I N G H , K . , A G A R W A L , P . N . , A N D P E T E R S O N , W. H . 1 9 4 8 T h e i n f l u e n c e o f a e r a t i o n a n da g i t a t i o n o n t h e y i e l d , p r o t e i n , a n d v i t a m i n c o n t e n t o f f o o d y e a s t . A r c h . B i o c h e m . ,1 8 , 1 8 1 - 1 9 3 .T H O R N E , R . S . W. 1 9 4 5 R e c e n t w o r k o n t h e n i t r o g e n n u t r i t i o n o f y e a s t . J . I n s t . B r e w i n g ,5 1 , 1 1 4 - 1 2 6 .VAN L A N E N , J . M. 1 9 4 7 T h e a b s o r p t i o n o f n i a c i n b y y e a s t . A r c h . B i o c h e m . , 1 2 , 1 0 1 - 1 1 1 .W I L L I A M S , R . J . 1 9 4 1 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 f o r y e a s t . B i o l . R e v . C a m b r i d g eP h i l . S o c . , 1 6 , 4 9 - 8 0 .

factors producing high yeast yields in sd medium

Documents