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Archiv für Mikrobiologie

, Volume 70, Issue 4, pp 303–312 | Cite as

Die Acetoinbildung von Lactobacillus plantarum in Abhängigkeit von Thiamin, Liponsäure, l-Valin und l-Isoleucin

  • R. Eschenbruch
  • H. H. Dittrich
Article

Zusammenfassung

Das homofermentative Milchsäurebakterium Lactobacillus plantarum weist während der Glucosevergärung einen zeitweiligen Pyruvatstau von 120 mg/l auf, der durch Thiaminzugabe auf 10–20 mg/l reduziert werden kann. Der hierdurch intensivierte Pyruvatdurchsatz bedingt eine Verdoppelung der Acetoinsynthese, da Thiamin auch Cofaktor der Acetolactat-Synthetase ist. Ein gleichzeitiger Thiamin- und Liponsäurezusatz führt zu einer nochmaligen Verdoppelung der Acetoinausbeute. Liponsäure allein zeigt keinen Einfluß. Eine Erklärung dieses Sachverhaltes bietet die Annahme einer zusätzlichen Entstehung des Acetoins aus Acetyl-CoA zu Diacetyl und dessen Reduktion zu Acetoin. Dazu notwendiges Reduktionsäquivalent könnte die Lipoyl-Dehydrogenase liefern. Die sehr schnellen Konzentrationsveränderungen von Pyruvat und Acetoin nach Thiaminzugabe während der logarithmischen Wachstumsphase lassen eine Aktivierung des oder der Acetoin-synthetisierenden Enzyme wahrscheinlich erscheinen. Valin und Isoleucin beeinflussen die Acetoinsynthese nicht durch Rückkoppelung, sondern nur mittelbar über das Wachstum.

Acetoin formation by Lactobacillus plantarum dependent on thiamine, lipoic acid, l-valine, and l-isoleucine

Summary

During the homolactic fermentation of glucose by Lactobacillus plantarum the concentration of pyruvate rises temporarily to 120 mg/l.

By the addition of thiamine, this concentration is reduced to 10–20 mg/l. The subsequently intensified turnover of pyruvate leads to the doubling of acetoin synthesis. This is reasonable since thiamine is a cofactor of the acetohydroxy acid synthetase, too.

When thiamine and lipoic acid are added simultaneously, again a doubling of acetoin synthesis occurs, while lipoic acid alone has no effect. This may be explained by an additional synthesis of acetoin via acetyl-CoA to diacetyl and further reduction to acetoin.

The rapid changes in the concentrations of pyruvate and acetoin following the addition of thiamine during the logarithmic growth phase may be explained by the activation of one or more of the acetoin synthesizing enzymes.

A feedback inhibition of acetoin synthesis by valine and isoleucine was not detected.

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Literatur

  1. Boehringer, C. F. & Söhne, Firmenschrift: Biochemica Test Combinationen für enzymatische und clinisch-chemische Testmethoden, 2. Aufl. Mannheim 1966.Google Scholar
  2. Boehringer, C. F. Enzymatische Analysen für die Lebensmittelchemie. Mannheim 1964.Google Scholar
  3. Busse, M., Kandler, O.: Über die Biosynthese des Acetoins bei Leuconostoc citrovorum. Zbl. Bakt., II. Abt. 114, 675–682 (1961).Google Scholar
  4. Chuang, L. F., Collins, E. B.: Biosynthesis of diacetyl in bacteria and yeast. J. Bact. 95, 2083–2089 (1968).Google Scholar
  5. De Man, J. C., Rogosa, M., Sharpe, M. E.: A medium for the cultivation of lactobacilli. J. appl. Bact. 23, 130–135 (1960).Google Scholar
  6. Dittrich, H. H.: Untersuchungen zur Synthese der Brenztraubensäuredecarboxylase (E.C.4.1.1.1) bei Hefe. Arch. Mikrobiol. 64, 223–228 (1969).Google Scholar
  7. —, Eschenbruch, R.: Untersuchungen zur Acetoinbildung bei Saccharomyces cerevisiae und Schizosaccharomyces pombe. Arch. Mikrobiol. 52, 345–352 (1965).Google Scholar
  8. Dolin, M. I., Gunsalus, I. C.: Pyruvic acid metabolism. II. An acetoin-forming enzyme system in Streptococcus faecalis. J. Bact. 62, 199–214 (1951).Google Scholar
  9. Drews, B., Specht, H., Trénel, G.: Über Acetoin und seine Umwandlungsprodukte im Bier. Mschr. Brauerei 18, 259–264 (1965).Google Scholar
  10. Eschenbruch, R.: Untersuchungen zur Acetoinbildung bei Saccharomyces cerevisiae und Schizosaccharomyces pombe. Dipl.-Arbeit, Univers. Freiburg 1965.Google Scholar
  11. Eschenbruch, R.: Untersuchungen zur Substratabhängigkeit der Acetoin- und Diacetylbildung bei einigen Lactobacteriaceae. Diss., Univ. Freiburg 1969.Google Scholar
  12. Eschenbruch, R.: In Vorbereitung.Google Scholar
  13. Henderson, L. M., Snell, E. E.: An uniform medium for determination of amino acids with various microorganisms. J. biol. Chem. 172, 15–29 (1948).Google Scholar
  14. Hennig, K.: Chemische Untersuchungsmethoden für Weinbereiter und Süßmosthersteller. Stuttgart: E. Ulmer 1964.Google Scholar
  15. Holzer, H., Beaucamp, K.: Nachweis und Charakterisierung von α-Lactyl-Thiaminpyrophosphat (“Aktives Pyruvat”) und α-Hydroxyäthyl-Thiaminpyrophosphat (“Aktiver Acetaldehyd”) als Zwischenprodukte der Decarboxylierung von Pyruvat mit Pyruvatdecarboxylase aus Bierhefe. Biochim. biophys. Acta (Amst.) 46, 225–243 (1961).Google Scholar
  16. —, da Fonseca-Wollheim, F., Kohlhaw, G., Woenckhaus, Ch. W.: Active forms of acetaldehyde, pyruvate, and glycolic aldehyde. Ann. N.Y. Acad. Sci. 98, 453 bis 465 (1962).Google Scholar
  17. Kielhöfer, E., Würdig, G.: Die Bestimmung von Acetoin und Diacetyl im Wein und der Gehalt deutscher Weine an diesen Substanzen. Weinwiss. 15, 135–146 (1960).Google Scholar
  18. Lipmann, F.: Die Dehydrierung der Brenztraubensäure. Enzymologia 4, 65–72 (1937).Google Scholar
  19. Lowry, O. H., Rosenbourgh, M. J., Farr, A. L., Randall, R. J.: Proteinmeasurement with the Folin-Phenol reagens. J. biol. Chem. 193, 269–275 (1951).Google Scholar
  20. Portno, A. D.: Some factors affecting the concentration of diacetyl in beer. J. Inst. Brew. 72, 193–196 (1966a).Google Scholar
  21. —: The influence of oxygen on the production of diacetyl during fermentation and conditioning. J. Inst. Brew. 72, 458–461 (1966b).Google Scholar
  22. Radhakrishnan, A. N., Snell, E. E.: Biosynthesis of valine and isoleucine. II. Formation of α-acetolactate and α-hydroxybutyrate in Neurospora crassa and Escherichia coli. J. biol. Chem. 235, 2316–2321 (1960).Google Scholar
  23. Rebelein, H.: Kolorimetrisches Verfahren zur gleichzeitigen Bestimmung der Weinsäure und Milchsäure in Wein und Most. Dtsch. Lebensm. Rundschau 57, 36–41 (1961).Google Scholar
  24. Schreiber, G., Kohlhaw, G., Goedde, H. W., Holzer, H.: Die Biosynthese des Acetoins im Schweineherzmuskel. Biochem. Z. 339, 83–93 (1963).Google Scholar
  25. Speckman, R. A., Collins, E. B.: Biosynthesis of diacetyl by Streptococcus diacetilactis. Bact. Proc. 1966, 6.Google Scholar
  26. ——: Diacetyl biosynthesis in Streptococcus diacetilactis and Leuconostoc citrovorum. J. Bact. 95, 174–180 (1968).Google Scholar
  27. Strecker, H. J., Harary, I.: Bacterial butylene glycol dehydrogenase and diacetyl reductase. J. biol. Chem. 211, 263–270 (1954).Google Scholar
  28. Witt, I., Heilmeyer, L.: Regulation of pyruvate decarboxylase (E.C.4.1.1.1) synthesis by coenzyme induction in Saccharomyces cerevisiae. Biochem. biophys. Res. Commun. 25, 340–345 (1966).Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1970

Authors and Affiliations

  • R. Eschenbruch
    • 1
    • 2
  • H. H. Dittrich
    • 1
  1. 1.Institut für Mikrobiologie und Biochemie der Hess. Lehr- und Forschungsanstalt für Wein-, Obst- und GartenbauGeisenheim/Rheingau
  2. 2.z. Zt. Research Institute for Oenology and ViticultureStellenboschRep. of South Africa

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