Effect of Trehalose and Glycerol on the Resistance of Recombinant Saccharomyces cerevisiae Strains to Desiccation, Freeze-thaw and Osmotic Stresses
Introduction. Baker's yeast Saccharomyces cerevisiae has been used for manufacturing bakery products, food and feed supplements, alcoholic fermentation etc. In biotechnological processes, yeast cells are exposed to stress factors (high concentration of sugars and ethanol, high temperature, de...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Наука та інновації |
|---|---|
| Дата: | 2018 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162617 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Effect of Trehalose and Glycerol on the Resistance of Recombinant Saccharomyces cerevisiae Strains to Desiccation, Freeze-thaw and Osmotic Stresses / M.V. Semkiv, O.T. Ternavska, K.V. Dmytruk, A.A. Sibirny // Наука та інновації. — 2018. — Т. 14, № 6. — С. 80-92. — Бібліогр.: 39 назв. — англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-162617 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Semkiv, M.V. Ternavska, O.T. Dmytruk, K.V. Sibirny, A.A. 2020-01-12T14:14:30Z 2020-01-12T14:14:30Z 2018 Effect of Trehalose and Glycerol on the Resistance of Recombinant Saccharomyces cerevisiae Strains to Desiccation, Freeze-thaw and Osmotic Stresses / M.V. Semkiv, O.T. Ternavska, K.V. Dmytruk, A.A. Sibirny // Наука та інновації. — 2018. — Т. 14, № 6. — С. 80-92. — Бібліогр.: 39 назв. — англ. 1815-2066 DOI: doi.org/10.15407/scin14.06.080 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162617 Introduction. Baker's yeast Saccharomyces cerevisiae has been used for manufacturing bakery products, food and feed supplements, alcoholic fermentation etc. In biotechnological processes, yeast cells are exposed to stress factors (high concentration of sugars and ethanol, high temperature, desiccation or freezing etc.), which negatively affects their viability. Yeasts possess certain stress protection systems, including increased accumulation of disaccharide trehalose and glycerol synthesis. Problem Statement. The strengthening of yeast protective systems by increasing glycerol or trehalose concentrations can help to get increased stress robustness of the S. cerevisiae strains. Purpose. To construct the recombinant strains of S. cerevisiae with increased trehalose accumulation or glycerol production and to estimate the obtained recombinant strains resistance to a range of stress factors. Materials and Methods. S. сerevisiae transformation has been performed using Li-Ac-PEG method. Alcoholic fermentation has been carried out at a temperature of 30 °C with stirring at a rate of 120 rpm. Results. The recombinant strains of S. cerevisiae with enhanced glycerol production (up to 19 g/L) have been constructed based on BY4742. The industrial ethanol-producing strain Y-563 has been used as parental one for construction of recombinant strains with up to 3.3-fold increase in the intracellular trehalose level. The resistance of obtained recombinant strains to different stress factors has been evaluated. BY/TPI25/gpd1gpp2f/fps1 strain with the highest glycerol production has been established to have the highest osmotolerance. The BY/TPI25/gpd1gpp2f, 563/TSL1, 563/TPS1/2 and 563/TPS1/2/TSL1 strains have shown higher viability after freeze-thaw as compared with the corresponding parental strains, but not higher resistance to desiccation. The recombinant strain 563/TPS1/2/TSL1 with a high trehalose content have been established to have higher activity during fermentation of sugar in sweet dough and to longer keep stable at 35 °С as compared with the initial strain Y-563. Conclusions. Constructed recombinant strains of S. cerevisiae with higher osmotolerance or freeze-thaw resistance can be implemented in industrial processes accompanied with these types of stresses. Baker's yeast made of high trehalose- containing biomass will have prolonged shelf life. Вступ. Пекарські дріжджі Saccharomyces cerevisiae використовують у виробництві хлібобулочних виробів, харчових та кормових добавок, алкогольній ферментації тощо. У біотехнологічних процесах клітини дріжджів зазнають дії значної кількості стресових факторів (висока концентрація цукру та етанолу, підвищена температура, висушування або заморожування тощо), що негативно впливає на їх життєздатність. Дріжджі володіють певними системами захисту від стресу, зокрема накопичення дисахариду трегалози та продукування гліцерину. Проблематика. Посилення дії захисних систем дріжджів шляхом збільшення концентрації гліцерину або трегалози може надати більшої стресостійкості штамам S. cerevisiae. Мета. Конструювання рекомбінантних штамів S. cerevisiae з підвищеним рівнем накопичення трегалози або продукування гліцерину та оцінка стійкості отриманих штамів до низки стресових факторів. Матеріали й методи. Трансформацію S. cerevisiae здійснювали методом Li-Ac-PEG. Алкогольну ферментацію здійснювали при температурі 30 °С при перемішуванні зі швидкістю 120 об/хв. Результати. На основі штаму S. cerevisiae BY4742 було сконструйовано рекомбінантні штами з підвищеним рівнем продукування гліцерину (до 19 г/л). На основі промислового штаму Y-563 як продуцента етанолу було сконструйовано рекомбінантні штами з підвищеним в 3,3 рази внутрішньоклітинним вмістом трегалози. Визначено резистентність отриманих рекомбінантних штамів до різних стресових факторів. Штам BY/TPI25/gpd1gpp2f/fps1 з найвищим рівнем продукції гліцерину виявляв найвищу осмотолерантність. Штами BY/TPI25/gpd1gpp2f, 563/ TSL1, 563/TPS1/2 та 563/TPS1/2/TSL1 характеризувалися підвищеною життєздатністю після заморожування- розморожування порівняно з батьківськими штамами, проте не виявляли вищої стійкості до висушування. Рекомбінантний штам 563/TPS1/2/TSL1 з високим вмістом трегалози виявляв вищу активність при зброджуванні цукру в здобному тісті та довше зберігав життєвість при 35 °С, порівняно з батьківським штамом Y-563. Висновки. Сконструйовані рекомбінантні штами S. cerevisiae можуть бути використані в промислових процесах, що супроводжуються заморожуванням-розморожуванням клітин дріжджів або високим осмотичним тиском у культуральному середовищі. Хлібопекарські дріжджі з підвищеним внутрішньоклітинним вмістом трегалози мають більш тривалий термін зберігання. Введение. Пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae используют при изготовлении хлебобулочных изделий, пищевых и кормовых добавок, алкогольной ферментации и т.д. В биотехнологических процессах клетки дрожжей подвергаются действию значительного количества стрессовых факторов (высокая концентрация сахара и этанола, повышенная температура, высушивание или замораживание и прочие), что отрицательно влияет на их жизнеспособность. Дрожжи владеют определенными системами защиты от стресса, в частности накопление дисахарида трегалозы и продуцирование глицерина. Проблематика. Усиление действия защитных систем дрожжей путем увеличения концентрации глицерина или трегалозы может способствовать большей стрессоустойчивости штаммов S. cerevisiae. Цель. Конструирование рекомбинантных штаммов S. cerevisiae с повышенным уровнем накопления или продуцирования глицерина, а также оценка устойчивости полученных штаммов к ряду стрессовых факторов. Материалы и методы. Трансформацию S. cerevisiae выполняли методом Li-Ac-PEG. Алкогольную ферментацию проводили при температуре 30 °С при перемешивании со скоростью 120 об/мин. Результаты. На основании штамма S. cerevisiae BY4742 были сконструированы рекомбинантные штаммы с повышенным уровнем продуцирования глицерина (до 19 г/л). На основании промышленного штамма Y-563 как продуцента этанола было сконструировано рекомбинантные штаммы с повышенным в 3,3 раза внутриклеточным содержанием трегалозы. Определено резистентность полученных рекомбинантных штаммов к различным стрессовым факторам. Штамм BY/TPI25/gpd1gpp2f/fps1 с наивысшим уровнем продуцирования глицерина, имел наивысшую осмотолерантность. Штаммы BY/TPI25/gpd1gpp2f, 563/TSL1, 563/TPS1/2 и 563/TPS1/2/TSL1 имели повышенную жизнеспособность после замораживания-размораживания по сравнению с родительскими штаммами, но не проявляли большей стойкости к высушиванию. Рекомбинантный штамм 563/TPS1/2/TSL1 с высоким содержанием трегалозы проявлял более высокую активность при брожении сахара в сдобном тесте и дольше сохранял жизнеспособность при 35 °С, по сравнению с родительским штаммом Y-563. Выводы. Сконструированные рекомбинантные штаммы S. cerevisiae могут использоваться в промышленных процессах, которые сопровождаются замораживанием-размораживанием клеток дрожжей или высоким осмотическим давлением в культуральной среде. Хлебопекарские дрожжи с повышенным внутриклеточным содержанием трегалозы имеют более длительный срок хранения. This research is supported by the National Academy of Sciences of Ukraine (Grant 27—17) and our partners from ENZYM COMPANY PJSC (Lviv). The authors appreciate very much the contribution of Yuri Pynyaha and Olena Krasovska from ENZYM COMPANY PJSC. en Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Наука та інновації Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України Effect of Trehalose and Glycerol on the Resistance of Recombinant Saccharomyces cerevisiae Strains to Desiccation, Freeze-thaw and Osmotic Stresses Вплив трегалози та гліцерину на стійкість до висушування, заморожування-розморожування та осмотичного стресу у рекомбінантних штамів Saccharomyces cerevisiae Влияние трегалозы и глицерина на устойчивость к высушиванию, замораживанию-размораживанию и осмотическому стрессу у рекомбинантных штаммов Saccharomyces cerevisiae Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Effect of Trehalose and Glycerol on the Resistance of Recombinant Saccharomyces cerevisiae Strains to Desiccation, Freeze-thaw and Osmotic Stresses |
| spellingShingle |
Effect of Trehalose and Glycerol on the Resistance of Recombinant Saccharomyces cerevisiae Strains to Desiccation, Freeze-thaw and Osmotic Stresses Semkiv, M.V. Ternavska, O.T. Dmytruk, K.V. Sibirny, A.A. Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України |
| title_short |
Effect of Trehalose and Glycerol on the Resistance of Recombinant Saccharomyces cerevisiae Strains to Desiccation, Freeze-thaw and Osmotic Stresses |
| title_full |
Effect of Trehalose and Glycerol on the Resistance of Recombinant Saccharomyces cerevisiae Strains to Desiccation, Freeze-thaw and Osmotic Stresses |
| title_fullStr |
Effect of Trehalose and Glycerol on the Resistance of Recombinant Saccharomyces cerevisiae Strains to Desiccation, Freeze-thaw and Osmotic Stresses |
| title_full_unstemmed |
Effect of Trehalose and Glycerol on the Resistance of Recombinant Saccharomyces cerevisiae Strains to Desiccation, Freeze-thaw and Osmotic Stresses |
| title_sort |
effect of trehalose and glycerol on the resistance of recombinant saccharomyces cerevisiae strains to desiccation, freeze-thaw and osmotic stresses |
| author |
Semkiv, M.V. Ternavska, O.T. Dmytruk, K.V. Sibirny, A.A. |
| author_facet |
Semkiv, M.V. Ternavska, O.T. Dmytruk, K.V. Sibirny, A.A. |
| topic |
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України |
| topic_facet |
Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України |
| publishDate |
2018 |
| language |
English |
| container_title |
Наука та інновації |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Вплив трегалози та гліцерину на стійкість до висушування, заморожування-розморожування та осмотичного стресу у рекомбінантних штамів Saccharomyces cerevisiae Влияние трегалозы и глицерина на устойчивость к высушиванию, замораживанию-размораживанию и осмотическому стрессу у рекомбинантных штаммов Saccharomyces cerevisiae |
| description |
Introduction. Baker's yeast Saccharomyces cerevisiae has been used for manufacturing bakery products, food and
feed supplements, alcoholic fermentation etc. In biotechnological processes, yeast cells are exposed to stress factors (high
concentration of sugars and ethanol, high temperature, desiccation or freezing etc.), which negatively affects their viability.
Yeasts possess certain stress protection systems, including increased accumulation of disaccharide trehalose and glycerol
synthesis.
Problem Statement. The strengthening of yeast protective systems by increasing glycerol or trehalose concentrations
can help to get increased stress robustness of the S. cerevisiae strains.
Purpose. To construct the recombinant strains of S. cerevisiae with increased trehalose accumulation or glycerol
production and to estimate the obtained recombinant strains resistance to a range of stress factors.
Materials and Methods. S. сerevisiae transformation has been performed using Li-Ac-PEG method. Alcoholic fermentation
has been carried out at a temperature of 30 °C with stirring at a rate of 120 rpm.
Results. The recombinant strains of S. cerevisiae with enhanced glycerol production (up to 19 g/L) have been constructed
based on BY4742. The industrial ethanol-producing strain Y-563 has been used as parental one for construction of
recombinant strains with up to 3.3-fold increase in the intracellular trehalose level. The resistance of obtained recombinant
strains to different stress factors has been evaluated. BY/TPI25/gpd1gpp2f/fps1 strain with the highest glycerol
production has been established to have the highest osmotolerance. The BY/TPI25/gpd1gpp2f, 563/TSL1, 563/TPS1/2
and 563/TPS1/2/TSL1 strains have shown higher viability after freeze-thaw as compared with the corresponding parental
strains, but not higher resistance to desiccation. The recombinant strain 563/TPS1/2/TSL1 with a high trehalose content
have been established to have higher activity during fermentation of sugar in sweet dough and to longer keep stable at
35 °С as compared with the initial strain Y-563.
Conclusions. Constructed recombinant strains of S. cerevisiae with higher osmotolerance or freeze-thaw resistance
can be implemented in industrial processes accompanied with these types of stresses. Baker's yeast made of high trehalose-
containing biomass will have prolonged shelf life.
Вступ. Пекарські дріжджі Saccharomyces cerevisiae використовують у виробництві хлібобулочних виробів, харчових та кормових добавок, алкогольній ферментації тощо. У біотехнологічних процесах клітини дріжджів зазнають дії значної кількості стресових факторів (висока концентрація цукру та етанолу, підвищена температура, висушування або заморожування тощо), що негативно впливає на їх життєздатність. Дріжджі володіють певними
системами захисту від стресу, зокрема накопичення дисахариду трегалози та продукування гліцерину.
Проблематика. Посилення дії захисних систем дріжджів шляхом збільшення концентрації гліцерину або
трегалози може надати більшої стресостійкості штамам S. cerevisiae.
Мета. Конструювання рекомбінантних штамів S. cerevisiae з підвищеним рівнем накопичення трегалози або
продукування гліцерину та оцінка стійкості отриманих штамів до низки стресових факторів.
Матеріали й методи. Трансформацію S. cerevisiae здійснювали методом Li-Ac-PEG. Алкогольну ферментацію
здійснювали при температурі 30 °С при перемішуванні зі швидкістю 120 об/хв.
Результати. На основі штаму S. cerevisiae BY4742 було сконструйовано рекомбінантні штами з підвищеним
рівнем продукування гліцерину (до 19 г/л). На основі промислового штаму Y-563 як продуцента етанолу було
сконструйовано рекомбінантні штами з підвищеним в 3,3 рази внутрішньоклітинним вмістом трегалози. Визначено
резистентність отриманих рекомбінантних штамів до різних стресових факторів. Штам BY/TPI25/gpd1gpp2f/fps1 з
найвищим рівнем продукції гліцерину виявляв найвищу осмотолерантність. Штами BY/TPI25/gpd1gpp2f, 563/
TSL1, 563/TPS1/2 та 563/TPS1/2/TSL1 характеризувалися підвищеною життєздатністю після заморожування-
розморожування порівняно з батьківськими штамами, проте не виявляли вищої стійкості до висушування.
Рекомбінантний штам 563/TPS1/2/TSL1 з високим вмістом трегалози виявляв вищу активність при зброджуванні
цукру в здобному тісті та довше зберігав життєвість при 35 °С, порівняно з батьківським штамом Y-563.
Висновки. Сконструйовані рекомбінантні штами S. cerevisiae можуть бути використані в промислових процесах, що супроводжуються заморожуванням-розморожуванням клітин дріжджів або високим осмотичним тиском у культуральному середовищі. Хлібопекарські дріжджі з підвищеним внутрішньоклітинним вмістом трегалози мають більш тривалий термін зберігання.
Введение. Пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae используют при изготовлении хлебобулочных изделий,
пищевых и кормовых добавок, алкогольной ферментации и т.д. В биотехнологических процессах клетки дрожжей
подвергаются действию значительного количества стрессовых факторов (высокая концентрация сахара и этанола,
повышенная температура, высушивание или замораживание и прочие), что отрицательно влияет на их жизнеспособность. Дрожжи владеют определенными системами защиты от стресса, в частности накопление дисахарида трегалозы и продуцирование глицерина.
Проблематика. Усиление действия защитных систем дрожжей путем увеличения концентрации глицерина или
трегалозы может способствовать большей стрессоустойчивости штаммов S. cerevisiae.
Цель. Конструирование рекомбинантных штаммов S. cerevisiae с повышенным уровнем накопления или продуцирования глицерина, а также оценка устойчивости полученных штаммов к ряду стрессовых факторов.
Материалы и методы. Трансформацию S. cerevisiae выполняли методом Li-Ac-PEG. Алкогольную ферментацию
проводили при температуре 30 °С при перемешивании со скоростью 120 об/мин.
Результаты. На основании штамма S. cerevisiae BY4742 были сконструированы рекомбинантные штаммы с повышенным уровнем продуцирования глицерина (до 19 г/л). На основании промышленного штамма Y-563 как продуцента этанола было сконструировано рекомбинантные штаммы с повышенным в 3,3 раза внутриклеточным содержанием трегалозы. Определено резистентность полученных рекомбинантных штаммов к различным стрессовым
факторам. Штамм BY/TPI25/gpd1gpp2f/fps1 с наивысшим уровнем продуцирования глицерина, имел наивысшую
осмотолерантность. Штаммы BY/TPI25/gpd1gpp2f, 563/TSL1, 563/TPS1/2 и 563/TPS1/2/TSL1 имели повышенную жизнеспособность после замораживания-размораживания по сравнению с родительскими штаммами, но не проявляли большей стойкости к высушиванию. Рекомбинантный штамм 563/TPS1/2/TSL1 с высоким содержанием
трегалозы проявлял более высокую активность при брожении сахара в сдобном тесте и дольше сохранял жизнеспособность при 35 °С, по сравнению с родительским штаммом Y-563. Выводы. Сконструированные рекомбинантные штаммы S. cerevisiae могут использоваться в промышленных процессах, которые сопровождаются замораживанием-размораживанием клеток дрожжей или высоким осмотическим давлением в культуральной среде. Хлебопекарские дрожжи с повышенным внутриклеточным содержанием трегалозы имеют более длительный срок хранения.
|
| issn |
1815-2066 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/162617 |
| citation_txt |
Effect of Trehalose and Glycerol on the Resistance of Recombinant Saccharomyces cerevisiae Strains to Desiccation, Freeze-thaw and Osmotic Stresses / M.V. Semkiv, O.T. Ternavska, K.V. Dmytruk, A.A. Sibirny // Наука та інновації. — 2018. — Т. 14, № 6. — С. 80-92. — Бібліогр.: 39 назв. — англ. |
| work_keys_str_mv |
AT semkivmv effectoftrehaloseandglycerolontheresistanceofrecombinantsaccharomycescerevisiaestrainstodesiccationfreezethawandosmoticstresses AT ternavskaot effectoftrehaloseandglycerolontheresistanceofrecombinantsaccharomycescerevisiaestrainstodesiccationfreezethawandosmoticstresses AT dmytrukkv effectoftrehaloseandglycerolontheresistanceofrecombinantsaccharomycescerevisiaestrainstodesiccationfreezethawandosmoticstresses AT sibirnyaa effectoftrehaloseandglycerolontheresistanceofrecombinantsaccharomycescerevisiaestrainstodesiccationfreezethawandosmoticstresses AT semkivmv vplivtregalozitaglícerinunastíikístʹdovisušuvannâzamorožuvannârozmorožuvannâtaosmotičnogostresuurekombínantnihštamívsaccharomycescerevisiae AT ternavskaot vplivtregalozitaglícerinunastíikístʹdovisušuvannâzamorožuvannârozmorožuvannâtaosmotičnogostresuurekombínantnihštamívsaccharomycescerevisiae AT dmytrukkv vplivtregalozitaglícerinunastíikístʹdovisušuvannâzamorožuvannârozmorožuvannâtaosmotičnogostresuurekombínantnihštamívsaccharomycescerevisiae AT sibirnyaa vplivtregalozitaglícerinunastíikístʹdovisušuvannâzamorožuvannârozmorožuvannâtaosmotičnogostresuurekombínantnihštamívsaccharomycescerevisiae AT semkivmv vliânietregalozyiglicerinanaustoičivostʹkvysušivaniûzamoraživaniûrazmoraživaniûiosmotičeskomustressuurekombinantnyhštammovsaccharomycescerevisiae AT ternavskaot vliânietregalozyiglicerinanaustoičivostʹkvysušivaniûzamoraživaniûrazmoraživaniûiosmotičeskomustressuurekombinantnyhštammovsaccharomycescerevisiae AT dmytrukkv vliânietregalozyiglicerinanaustoičivostʹkvysušivaniûzamoraživaniûrazmoraživaniûiosmotičeskomustressuurekombinantnyhštammovsaccharomycescerevisiae AT sibirnyaa vliânietregalozyiglicerinanaustoičivostʹkvysušivaniûzamoraživaniûrazmoraživaniûiosmotičeskomustressuurekombinantnyhštammovsaccharomycescerevisiae |
| first_indexed |
2025-11-25T20:37:24Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:37:24Z |
| _version_ |
1850524345002098688 |
| fulltext |
80
© SEMKIV, M.V., TERNAVSKA, O.T., DMYTRUK, K.V.,
and SIBIRNY, A.A., 2018
ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2018, 14(6): 80—92 https://doi.org/10.15407/scin14.06.080
Semkiv, M.V., Ternavska, O.T., Dmytruk, K.V., and Sibirny, A.A.
Institute of Cell Biology, the NAS of Ukraine,
14/16, Drahomanov St., Lviv, 79005, Ukraine,
+380 32 26 12108, +380 32 26 12148, sibirny@cellbiol.lviv.ua
EFFECT OF TREHALOSE AND GLYCEROL
ON THE RESISTANCE OF RECOMBINANT SACCHAROMYCES
CEREVISIAE STRAINS TO DESICCATION, FREEZE-THAW
AND OSMOTIC STRESSES
Introduction. Baker's yeast Saccharomyces cerevisiae has been used for manufacturing bakery products, food and
feed supplements, alcoholic fermentation etc. In biotechnological processes, yeast cells are exposed to stress factors (high
concentration of sugars and ethanol, high temperature, desiccation or freezing etc.), which negatively affects their viability.
Yeasts possess certain stress protection systems, including increased accumulation of disaccharide trehalose and glycerol
synthesis.
Problem Statement. The strengthening of yeast protective systems by increasing glycerol or trehalose concentrations
can help to get increased stress robustness of the S. cerevisiae strains.
Purpose. To construct the recombinant strains of S. cerevisiae with increased trehalose accumulation or glycerol
production and to estimate the obtained recombinant strains resistance to a range of stress factors.
Materials and Methods. S. сerevisiae transformation has been performed using Li-Ac-PEG method. Alcoholic fer-
mentation has been carried out at a temperature of 30 °C with stirring at a rate of 120 rpm.
Results. The recombinant strains of S. cerevisiae with enhanced glycerol production (up to 19 g/L) have been construc-
ted based on BY4742. The industrial ethanol-producing strain Y-563 has been used as parental one for construction of
recombinant strains with up to 3.3-fold increase in the intracellular trehalose level. The resistance of obtained recombi-
nant strains to different stress factors has been evaluated. BY/TPI25/gpd1gpp2f/fps1 strain with the highest glycerol
production has been established to have the highest osmotolerance. The BY/TPI25/gpd1gpp2f, 563/TSL1, 563/TPS1/2
and 563/TPS1/2/TSL1 strains have shown higher viability after freeze-thaw as compared with the corresponding parental
strains, but not higher resistance to desiccation. The recombinant strain 563/TPS1/2/TSL1 with a high trehalose content
have been established to have higher activity during fermentation of sugar in sweet dough and to longer keep stable at
35 °С as compared with the initial strain Y-563.
Conclusions. Constructed recombinant strains of S. cerevisiae with higher osmotolerance or freeze-thaw resistance
can be implemented in industrial processes accompanied with these types of stresses. Baker’s yeast made of high tre-
halose-containing biomass will have prolonged shelf life.
K e y w o r d s : baker’s yeasts, trehalose, glycerol, freeze-thaw, desiccation, and osmotolerance.
INTRODUCTION
Baker’s yeast Saccharomyces cerevisiae is used
in bread baking, manufacture of soft and strong
alcoholic beverages, production of commercial
ethanol and fuel, preparation of food/feed supp-
lements (inactivated flaked yeast, yeast autoly-
sa tes, yeast hydrolysates, yeast extracts, vitamin
supplements, etc.). To be used in these industrial
processes, yeast cells have to efficiently resist
81ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2018, 14 (6)
Effect of Trehalose and Glycerol on the Resistance of Recombinant Saccharomyces cerevisiae Strains to Desiccation
various external stresses. This research deals with
some stress factors to which yeast cells are ex-
posed during the production of different yeast
preparations for baking (compressed yeast, crum-
bled yeast, liquid yeast, active dry yeast etc.) and
dough fermentation. Such baking-associated stres-
ses include, for instance, desiccation, freeze-thaw,
and osmotic stress (Fig. 1).
Baker’s yeast preparations made mainly of
S. ce revisiae biomass are indispensable element of
bread baking (Randez-Gil, Sanz, & Prieto, 1999).
Annually, about 2 million ton baker’s yeast is pro-
duced worldwide (Attfield, 1997). Baker’s yeast
is produced as suspension that contains about
20% of dry cells biomass; as compressed yeast
that contains 30% of dry cells biomass; and dry
yeast with a moisture content of only 5%. In Uk-
raine, mainly compressed yeast or yeast suspen-
sion is used for baking. Dry yeast is also prepared
in small amount or imported from other count-
ries and is used for bread baking in small bakeries
or households.
The yeast suspensions should be stored and
transported at a temperature of 4 °С. They have a
limited shelf life and as it expires undergo cell au-
tolysis. For such yeast, extension of shelf life is
very important. The yeast cells used for dried
yeast preparation must be resistant to desiccation
and retain a high fermentation activity after re-
hydration. If dough recipe requires a lot of sugar
(the so called sweet dough), the yeast cells are ex-
posed to high osmotic pressure. This leads to wa-
ter loss and shrinkage of cells, so yeast cells have
to be able to retain water and in such way to re-
sist osmotic stress. When bread is baked from fro-
zen dough (which often happens), yeast cells have
to keep viable and active after freeze-thaw proce-
dure. Bread baking and other industrial proces-
ses involving S. cerevisiae will massively benefit
from obtaining robust S. cerevisiae strains resis-
tant to all of the mentioned stresses.
These different stress factors are considered to
induce oxidative stress accompanied by the for-
mation of reactive oxygen species (ROS) due to
protein denaturation and destruction of mito-
chondrial and electron transport chain compo-
nents (Ando, Nakamura, Murata, Takagi, & Shima,
2007). In the presence of high amounts of ROS
the yeast cells fermentation activity is severely
suppressed, which impairs their performance in
the industrial processes.
The yeast cells have multiple mechanisms of
adaptation to stress factors, e.g. synthesis of
heat-shock proteins, compounds with antioxi-
dant pro perties and compatible solutes, modifi-
cation of plasma membrane components and sup-
pression of translation, etc. In this research, the
role of trehalose and glycerol as stress-protectors
is studied.
Disaccharide trehalose is one of the most com-
prehensively studied factors of cell protection in
unfavorable environments caused by desiccation,
freezing, high temperature, ethanol, and osmotic
stresses (Crowe, 2007). Trehalose protects memb-
rane structures by decreasing temperature of
Desiccation
Freeze-thaw
Osmotic stress
Active dry yeast
Frozen-dough baking
Sweet dough
Fig. 1. Baking-associated stresses
82 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2018, 14 (6)
Semkiv, M.V., Ternavska, O.T., Dmytruk, K.V., and Sibirny, A.A.
membrane lipids thawing, stabilizes the process
of protein folding, and prevents proteins from ag-
gregation (Tapia & Koshland, 2014). The in-
creased level of intracellular trehalose has been
found to be necessary for yeast cells to survive af-
ter desiccation-rehydration (Tapia & Koshland,
2014). It is known, that during alcoholic fermen-
tation the yeast cells accumulate trehalose and its
level can reach 15% of dry cell mass (Francois &
Parrou, 2001). However, the most thoroughly
stu died function of trehalose is protection of cells
against heat shock (Wiemken, 1990).
Trehalose metabolism in S. cerevisiae has been
studied in detail and represents a precise balan-
ce between the substance synthesis and hydroly-
sis (Fig. 2) (Kim, Alizadeh, Harding, Hefner-Gra -
vink, & Klionsky, 1996). Trehalose synthesis is
per formed by big enzymatic complex that con-
sists of trehalose-6-phosphate synthase encoded
by TPS1 gene and trehalose-6-phosphate phos-
phatase encoded by TPS2 gene. Trehalose-6-
phosphate synthase catalyzes condensation be-
tween glucose-6-phospate and UDP-glucose to
form trehalose-6-phosphate. Subsequently, treha-
lose-6-phosphate is converted into trehalose by
the action of trehalose-6-phosphate phosphatase.
Overexpression of, at least, one of these genes —
TPS1 — causes an increase in intracellular treha-
lose concentration and an enhanced heat tole-
rance of the corresponding recombinant S. cerevi-
siae strains. Trehalose hydrolysis is catalyzed by
two isoenzymes: acid trehalase (encoded by ATH1
gene) and neutral trehalase (encoded by NTH1
gene) (Londesborough & Varimo, 1984). Acid
trehalase is necessary for S. cerevisiae growth in
the medium with trehalose as a sole source of
carbon and energy (Nwaka, Mechler, & Holzer,
1996). The deletion of ATH1 gene in S. cerevisiae
causes a more noticeable increase in cellular tre-
halose level, than that of NTH1 gene (Kim et al.,
1996). It has been shown, that ath1 strain of
S. cerevisiae is more resistant to desiccation, low-
temperature incubation, ethanol, and osmotic
stresses as compared with the homogenic strain
(Kim et al., 1996). A decrease in acid trehalase
activity in S. cerevisiae enhances its tolerance to
Fig. 2. Trehalose metabolism in S. cerevisiae. HXK1, HXK2 – hexokinases; UGP1 — UDP-glucose pyrophosphorylase;
PGM2 — phosphoglucomutase; YNK1 — nucleoside diphosphate kinase; NTH1 — neutral trehalase; ATH1 — acid trehalose;
TPS1 — trehalose-6-phosphate synthase; TPS2 — trehalose-6-phosphate phosphatase
UPD
UPD
ATP
ADP
H2O
H3PO4
H2O
NTH1
TP
S2
,
tr
eh
al
os
e-
6-
ph
os
ph
at
e
ph
os
ph
at
as
e
TP
S1
, t
re
ha
lo
se
-6
-p
ho
sp
ha
te
sy
nt
ha
se
NTH2
PGM2
UGP1
Glucose
UPD-glucose
Trehalose
Glucose-1-phosphate
Glucose-6-phosphate
Trehalose-6-phosphate
NTH1, neutral trehalase
ATH1, acid trehalase
UTP
PPi
ADP YNKI
83ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2018, 14 (6)
Effect of Trehalose and Glycerol on the Resistance of Recombinant Saccharomyces cerevisiae Strains to Desiccation
ethanol and productivity of alcoholic fermenta-
tion (Jung & Park, 2005).
So, the enhanced trehalose level ensures the
resistance of yeast cells to high temperature, free-
ze-thaw stress, high osmotic pressure in the me-
dium, high ethanol concentration etc. (Guo,
Zhang, Ding, & Shi, 2011). Recently, trehalose
has been suggested to be very efficient in the
medical treatment of some human diseases (Byun,
Lee, & Lee, 2017). Therefore, the prospects for ob-
taining trehalose-overproducing S. cerevisiae re-
combinant strains are very promising.
Sustainable water balance is an obligatory con-
dition of cell existence. Rapid changes in envi-
ronmental osmolarity and moisture content can
be detrimental for the living cells, for example,
increased osmolarity of the cellular environment
causes water efflux from the cells and, as a result,
their shrinkage. Universal strategy of cell survi-
val in these conditions is a synthesis of compatib-
le solutes to compensate for a moisture decrease
(Yancey, Clark, Hand, Bowlus, & Somero, 1982).
Such molecules are compatible with intracellular
processes and either replace water or/and revert
the water concentration gradient and drive water
back into cells. The most abundant compatible
solutes in microorganisms are small uncharged
molecules such as: (1) polyols (glycerol, arabitol,
trehalose or sucrose); (2) amino acids (proline,
glutamate or glutamine); and (3) ectoines, (ec-
toine or -hydroxyectoine) (Grant, 2004). In the
yeasts, glycerol is one of the most widespread
com patible solute that ensures an acceptable cell
turgor under high extracellular osmolarity (Blom-
berg & Adler, 1992; Brown, 1978). For example,
during the initial phase of alcoholic fermenta-
tion, S. cerevisiae cells accumulate an enhanced
amount of glycerol in response to osmotic stress
caused by a high sugar concentration in grape
must. Also, S. cerevisiae produces a lot of glycerol
while growing in the medium with a high salt
(NaCl) concentration (Blomberg & Adler, 1989).
Adaptation of S. cerevisiae to hyper-osmotic stress
is accomplished via increased glycerol accumu-
lation and its retention inside the cells. The mu-
tants blocking the synthesis of glycerol (e.g.
gpd1gpd2) or causing the leakage of glycerol
out of the cell (e.g. with hyperactive membrane
channel Fps1), have an osmo-sensitive phenotype
(Hohmann, 2002).
In S. cerevisiae, glycerol is synthesized from di-
hydroxyacetone phosphate (DHAP) in two con-
sequential reactions catalyzed by cytosolic enzy-
mes glycerol-3-phosohate dehydrogenase (Gpd)
and glycerol-3-phosphate phosphatase (Gpp)
(Fig. 3). DHAP can also be converted to glyce-
raldehyde-3-phosphate and vice versa under the
action of triose phosphate isomerase (Tpi). The re-
combinant S. cerevisiae strain with TPI1 gene de-
letion produces high amounts of glycerol, but is
unable to grow on the glucose as a sole carbon
source (Overkamp et al., 2002).
Fig. 3. Central metabolism and glycerol production by S. ce-
revisiae. DHAP, dihydroxyacetone phosphate; GAP, gly ce ral-
dehyde 3-phosphate; Gl-3-P, glycerol 3-phosphate; 3-P-gl-P,
1,3-bisphosphoglycerate; Fba, aldolase; Tpi, triose phos phate
isomerase; Gpd, glycerol 3-phosphate dehyd ro genase; Gpp,
glycerol 3-phosphate phosphatase; Pdc, pyruvate decar bo-
xy lase; Adh, alcohol dehydrogenase
Glucose
DHAP GAP
Tpi
NAD+
NAD+
NADH
NADH
Gpd
Gl-3-P
Gpp
Adh
Glycerol
Ethanol
Pyruvate
Acetaldehyde
Tdh
3-P-gl-P
Pdc
Fba
Fructose-1,6-bisP
84 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2018, 14 (6)
Semkiv, M.V., Ternavska, O.T., Dmytruk, K.V., and Sibirny, A.A.
Cytosolic NAD+-depended Gpd catalyzes the
DHAP reduction to glycerol-3-phosphate, which
is accompanied by oxidation of NADH to NAD+.
The Gpd activity determines the overall rate of
glycerol synthesis in the cells (Remize, Barnavon,
& Dequin, 2001). In S. cerevisiae, Gpd is encoded
by two isogenes: osmotically induced GPD1 ge-
ne (Albertyn, Hohmann, Thevelein, & Prior, 1994;
Lar s son, Ansell, Eriksson, & Adler, 1993) and
GPD2 gene which translation is activated during
cell growth in anaerobic conditions (Eriksson,
And re, Ansell, Blomberg, & Adler, 1995; Lars-
son et al., 1993). During osmotic stress, the activ-
ity of Gpd1 isoform is also regulated on post-
translational level by dephosphorylation (Lee,
Jesch ke, Roelants, Thorner, & Turk, 2012; Ol-
iveira et al., 2012).
Like for Gpd, two isoforms of Gpp have been
identified: the first one that is encoded by GPP1
gene is induced by a shift to anaerobic conditions
(Pahlman, Granath, Ansell, Hohmann, & Adler,
2001) and the second one that is encoded by
GPP2 gene is activated during hyperosmotic
stress (Norbeck, Pahlman, Akhtar, Blomberg, & Ad-
ler, 1996; Pahlman et al., 2001). The evolutionary
engineering of bicistronic artificial operon con-
taining the yeast GPD1 and GPP2 genes in a he-
terologous system of Escherichia coli has resulted
in obtaining GPD1-GPP2 fused gene (Meynial
Salles, Forchhammer, Croux, Girbal, & Soucaille,
2007). The product of this gene has both the ca-
talytic sites of glycerol-3-phosphate dehydroge-
nase and glycerol-3-phosphate phosphatase and
is able to convert DHAP into glycerol faster than
separated glycerol-3-phosphate dehydrogenase and
glycerol-3-phosphate phosphatase, which is like-
ly explained by substrate channeling between the
two active sites.
In S. cerevisiae, glycerol is exported from cells
through the membrane channel formed with the
protein Fps1 (Luyten et al., 1995). If the yeast
cells are exposed to a high osmotic pressure, the
channel would be shut down and the synthesized
glycerol would be retained inside the cells (Luy-
ten et al., 1995; Tamas et al., 1999). In anaerobic
conditions, the expression level of FPS1 gene is
higher, while in aerobic conditions, the trans-
porter is needed to remove excessive glycerol (ter
Linde et al., 1999). Fps1 protein has long N- and
C-terminal domains that are necessary to shut
down the channel. The Fps1 modified protein
that lacks N- or C-terminal domain becomes con-
stantly open and exporting glycerol into cultiva-
tion medium (Ahmadpour, Geijer, Tamas, Lindk-
vist-Petersson, & Hohmann, 2014). It is an inte-
rest fact that such intricate mechanism of Fps1
protein opening and closing occurs only in the
yeasts closely related to S. cerevisiae (Pettersson,
Filipsson, Becit, Brive, & Hohmann, 2005). Sup-
posedly it is the way to adapt itself to quickly
changing environment osmotic pressure. To con-
clude, an increase in intracellular glycerol con-
centration in S. cerevisiae improves its resistance
to osmotic stress. So the research aims at obtai-
ning glycerol-overproducing recombinant strains
to see how high osmotolerance they can have.
MATERIALS AND METHODS
In this research, the following microbial strains
are used: S. cerevisiae: BY4742 (MAT, his31,
leu20, lys20, ura30) — WT strain; BY/gpd1 —
recombinant strain with GPD1 gene overexpres-
sion; BY/gpd1gpp2f — recombinant strain with
artificial fused GPD1-GPP2fus gene overexpres-
sion; BY/TPI25/gpd1gpp2f — recombinant strain
with TPI1 promoter region shortened to 25 bp
and overexpression of GPD1-GPP2fus gene; BY/
TPI25/gpd1gpp2f/fps1m — recombinant strain
with TPI1 promoter region shortened to 25 bp
and overexpression of genes GPD1-GPP2fus and
FPS1m; Y-563 — a triploid hybrid yeast strain ob-
tained by crossing the osmophilic ethanol-pro-
ducing strain S. cerevisiae SH-1 with the bakery
strain S. cerevisiae 2—10, which are able to effec-
tively ferment raffinose; 563/TSL1 — recombi-
nant strain with TSL1 gene overexpression, con-
structed based on Y-563 strain; 563/TPS1/2 —
recombinant strain with overexpression of the
genes TPS1 and TPS2, constructed based on Y-563
strain; 563/TPS1/2/TSL1 — recombinant strain
Fig. 4. Glycerol production (g/L) at
the 48th hour of fermentation in se mi-
aerobic conditions (gray bars of the
graph) or at the 72nd hour of fer men-
tation in anaerobic conditions (black
bars of the graph). BY4742 (1) — WT
strain; BY/gpd1 (2); BY/gpd1gpp2f
(3); BY/TPI25/gpd1gpp2f (4); BY/
TPI25/gpd1gpp2f/fps1m (5) — stu-
died recombinant strains
G
ly
ce
ro
l,
g/
L
15
10
1 2 3 4 5
5
0
20
Semi-aerobic conditions
Anaerobic conditions
85ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2018, 14 (6)
Effect of Trehalose and Glycerol on the Resistance of Recombinant Saccharomyces cerevisiae Strains to Desiccation
with overexpression of the genes TPS1, TPS2, and
TSL1, constructed based on Y-563 strain. The Es-
cherichia coli DH5 strain ( 80dlacZM15, recA1,
endA1, gyrA96, thi-1, hsdR17 (rK
-, mK
+), supE44,
relA1, deoR, (lacZYA-argF)U169) is used as a
host for propagation of plasmids. Strain DH5 is
grown at 37 °C in LB medium. The transformed
E. coli cells are maintained in a medium contain-
ing 100 mg/L ampicillin.
The S. cerevisiae strains are incubated at 30 °C
and maintained in rich YPD (10 g/L yeast ex-
tract, 10 g/L peptone and 20 g/L glucose) or in
mineral YNB (1.7 g/L yeast nitrogen base with-
out amino acids, DIFCO, 5 g/L ammonium sul-
fate, 20 g/L glucose) media. Histidine (20 mg/L),
leucine (60 mg/L), lysine (20 mg/L), or uracil
(20 mg/L) are added when required. For ethanol
fermentation, YNB medium with 100 g/L glucose
is used.
The S. сerevisiae transformation is performed
using Li-Ac-PEG method (Kawai, Hashimoto, &
Mu rata, 2010). For selection of yeast transformants
in YPD, 100 mg/L nourseothricin and 150 mg/L
hygromycin B or 200 mg/L geneticin are added.
For alcoholic fermentation, the cells of studi-
ed yeast strains are grown in 50 mL YPD medi-
um, in Erlenmeyer flasks (100 mL bottles), for
24 hours and then inoculated into 20 mL YNB
medium with 100 g/L glucose, in 50 mL Erlen-
meyer flasks. An initial biomass concentration of
0.9—1.15 g (dry weight)/L is used for fermenta-
tion. The fermentation is carried out at a temper-
ature of 30 °C with a stirring rate of 120 rpm. The
samples are taken daily.
The ethanol concentration in the fermentation
broth is determined using alcohol oxidase/pe-
roxidase-based Alcotest enzymatic kit (Gonchar,
Mai dan, Pavlishko, & Sibirny, 2001). Alternati-
vely, the concentrations of glycerol, glucose, and
ethanol in the medium broth are analyzed by
HPLC (PerkinElmer, Series 2000, USA) with an
Aminex HPX-87H ion-exchange column (Bio-
Rad, Hercules, USA). A mobile phase of 4 mM
H2SO4 is used at a flow rate 0.6 mL/min and at a
column temperature of 35 °C. The intracellular
tre halose level is assayed as described earlier (Ish-
chuk, Voronovsky, Abbas, & Sibirny, 2009).
RESULTS AND DISCUSSION
In the previous research, a set of glycerol-over-
producing S. cerevisiae recombinant strains was
constructed (Semkiv, Dmytruk, Abbas, & Sibirny,
2017): BY/gpd1; BY/gpd1gpp2f; BY/TPI25/gp-
d1gpp2f; BY/TPI25/gpd1gpp2f/fps1m (see Ma-
terials and Methods). These strains produce gra-
dually increasing amounts of glycerol under se-
mi-aerobic and anaerobic conditions (Fig. 4).
To construct the recombinant S. cerevisiae with
increased intracellular trehalose level, a triploid
hybrid yeast strain Y-563 is used. To overexpress
86 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2018, 14 (6)
Semkiv, M.V., Ternavska, O.T., Dmytruk, K.V., and Sibirny, A.A.
the genes that encode trehalose-6-phosphate
synthase and trehalose-6-phosphate phosphata-
se, there is constructed a vector for multicopy
integration, in which ORF of TPS1 and TPS2 ge-
nes are placed under control of strong constitu-
tive promoter of ADH1 gene (coding for alcohol
dehydrogenase) (Luzhetskyi, Semkiv, Dmytruk, &
Sibirny, 2015). The plasmid obtained is named
pdelta-TPS1-TPS2 and used for transformation
of Y-563 strain. One of the selected recombinant
strains is named 563/TPS1/2 and used for the fur-
ther analysis.
For overexpression of TSL1 gene, pdelta-TSL1
vector is constructed (Luzhetskyi et al., 2015)
that contains ORF of the gene under the control
of ADH1 promoter and hphNT1 selection marker
gene conferring resistance to hygromycin B. The
plasmid obtained is linearized with AhdI rest-
riction endonuclease and used for transformation
of S. сerevisiae strains Y-563 and 563/TPS1/2.
Among the selected transformants, a strain with
TSL1 gene overexpression and a strain with TPS1,
TPS2, and TSL1 genes overexpression are chosen
and named 563/TSL1 and 563/TPS1/2/TSL1,
respectively. The intracellular trehalose content
in the recombinant strain 563/TPS1/2/TSL1
has shown a 3.3-fold increase as compared with
the initial strain Y-563 (Fig. 5).
Alcoholic fermentation with strains Y-563 and
563/TPS1/2/TSL1 is performed in 1 L fermenter
in YPD medium at a stirring rate of 200 rpm, a
temperature of 40 °С, and рН = 5.5. Glucose in
the medium is completely consumed at the 16th
hour of fermentation. The highest production of
ethanol in the studied strains is also observed at
the 16th hour of fermentation (Fig. 6). Ethanol
production by 563/TPS1/2/TSL1 strain reaches
40 g/L, whereas the parental strain Y-563 pro-
duces only up to 30 g/L ethanol. Therefore, an
increase in ethanol production makes up 33% for
the recombinant strain during high-temperature
fermentation (at 40 °С).
The obtained glycerol and trehalose overpro-
ducing strains are tested to estimate their resis-
tance to various stresses.
To check the strains resistance to high osmotic
pressure, cell suspensions of the corresponding
yeast strains with optical densities of 1.0, 0.1, 10–2,
10–3, 10–4 (wave length of 600 nm) are prepared;
then 5 μL suspension is plated onto YPD medium
0
20
T
re
ha
lo
se
, m
M
/m
g
of
b
io
m
as
s
40
60
Y-563
563/TPS1/2/TSL1
80
Fig. 5. Intracellular trehalose content (mM/mg) of cellular
biomass for the Y-563 strain and its derivative recombinant
strain 563/TPS1/2/TSL1 with the overexpression of TPS1,
TPS2, and TSL1 genes
Fig. 6. Kinetics of glucose consumption, biomass accumulation, and ethanol production (g/L) by Y-563 and 563/TPS1/2/TSL1
strains during fermentation in 1 L fermenter in YPD medium at a stirring rate of 200 rpm, a temperature of 40 °С and рН = 5.5
100
120
40
20
80
60
0
0
G
lu
co
se
, g
/L
Et
ha
no
l,
g/
L
B
io
m
as
s,
g/
L
Time, h Time, h Time, h
6 16 23
563
563/TPS1/2/TSL1
35
45
10
5
30
15
40
20
25
0
0 6 16 23
14
18
4
2
12
6
16
8
10
0
0 6 16 23
87ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2018, 14 (6)
Effect of Trehalose and Glycerol on the Resistance of Recombinant Saccharomyces cerevisiae Strains to Desiccation
Fig. 7. Growth of studied recombinant S. cerevisiae strains on the media with different salt concentrations (1М or 2М NaCl)
and YPD with 1M NaCl or 2M NaCl added.
For comparison, cell suspension of osmotolerant
yeast Debaryomyces hansenii is used. Strain BY/
TPI25/gpd1gpp2f/fps1 with the highest level of
glycerol synthesis has been shown to have the
highest osmotolerance, even higher than in D. han-
senii (Fig. 7).
In order to check the recombinant strains re-
sistance to freeze-thaw, cells suspensions with op-
tical densities 2.0, 1.0, and 0.5 are prepared and
frozen at —20°С for 72 hours. To estimate the
amount of living cells, the suspensions are diluted
before and after freezing, plated onto the YPD
medium and incubated for 2—3 days. The yeast
colonies obtained after incubation are analyzed.
The percentage of cells survived is expressed as
the amount of colonies obtained on the plates
from suspension after freezing, divided by the
amount of colonies obtained on the plates from
suspension before freezing and multiplied by 100.
Fig. 8 features the averaged result of three indi-
vidual experiments.
Fig. 8 shows that strains BY/TPI25/gpd1gp-
p2f, 563/TSL1, 563/TPS1/2, and 563/TPS1/2/
TSL1 possess higher resistance to freeze-thaw in
comparison with the respective parental strains.
The recombinant strains resistance to desicca-
tion are calculated in similarly, i.e. by counting
living cells before and after freeze desiccation in
Cryo Dryer. Unfortunately, the studied recombi-
nant strains do not show higher resistance to
freeze desiccation than the parental strains (no
data are shown).
The experiments with the recombinant strain
563/TPS1/2/TSL1 and parental strain Y-563
in conditions close to industrial processing are
performed using the facilities of partner ENZYM
COMPANY PJSC (Lviv).
The recombinant strain ability to grow and to
ferment is tested using a pilot small-scale fer-
BY4742
Suspension dilution
1.0 0.1 10–2 10–3 10–4 1.0 0.1 10–2 10–3 10–4 1.0 0.1 10–2 10–3 10–4
Suspension dilution Suspension dilution
Y-563
563/TSL1
YPD YPD + 1M NaCL YPD + 2M NaCL
563/TSL1/2
563/TSL1/2/TSL1
Debaryomyces hansenii
BY/gpd1
BY/gpd1 gpp2f
BY/TPI25/gpd1 gpp2f/fps1
BY/TPI25/gpd1 gpp2f
88 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2018, 14 (6)
Semkiv, M.V., Ternavska, O.T., Dmytruk, K.V., and Sibirny, A.A.
menter (Fig. 9) with a total volume of 7 L, filled
with 4 L industrially-used medium with molas-
ses, for 16 hours with sterile air aeration (at a
purging rate of 10 L/min). The incubation tem-
perature is 30 °С. The medium contains as fol-
lows: tap water; 10% molassess as sugars source;
0.5% ammonia water as nitrogen source; 0.3%
KH2PO4 as phosphorous source; 0.1% Na2SO4 as
sulfur source, antifoam solution to prevent exces-
sive foam formation and leakage of the culture
medium through the valve of the fermenter. The
microelements are introduced to the medium by
adding the following salts: MgSO4 — 0.5 g/L;
ZnSO4 — 0.05 g/L; and СuSO4 — 0.01 g/L. The
medium is sterilized at a temperature of 121°С
and a pressure of 1 atmosphere, for 30 min. Vita-
min mix including biotin and vitamins В1, В5, В6
is added after the sterilization.
The Y-563 and 563/TPS1/2/TSL1 strain bio-
mass obtained after incubation in the fermenter is
used for determination of some yeast properties
important for bread baking, in particular, produc-
tivity (ethanol production in g/L), humidity in
%, stability at 35 °С, and lifting force during the
kneading of lean and sweet dough (Table). The
lean dough contains high-grade flour, 2.5% saline
solution, and yeasts. The sweet dough is prepared
similarly to the lean one, but additionally con-
tains 15% sugar and margarine, which create a
medium with a high osmotic pressure.
The recombinant strain with high intracellular
trehalose content (563/TPS1/2/TSL1) has been
shown to longer keep its fermentation activity at
35°С in comparison with the initial strain. Al-
though the recombinant strain ferments the lean
dough worse than the initial strain, it better fer-
Fig. 8. Percentage of cells survived after freezing
at –20°С for 72 hours
Fig. 9. Pilot fermenter (7 L) used for semi-in-
dustrial cultivation of the studied S. cerevisiae
strains
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
BY4742
Y-5
63
563/TSL1
563/TSL1/2
563/TSL1/2/TSL1
BY/gpd1
BY/gpd1 gpp2f
BY/TPI2
5/gpd1 gpp2f/fp
s1
BY/TPI2
5/gpd1 gpp2f
Properties of Strains Y-563 and 563/TPS1/2/TSL1 Biomass Produced
in Semi-Industrial Conditions in Pilot Fermenter
Strain
Productivity,
g/L ethanol
Humidity,
%
Lifting force (lean dough)
СО2 ml/g dough
Lifting force (sweet dough)
СО2 ml/g dough
Stability at 35 °С,
hours
Y-536 53 75.2 339 331 94
563/TPS1/2/TSL1 52 74.6 295 375 100
%
o
f c
el
ls
s
ur
vi
va
l
89ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2018, 14 (6)
Effect of Trehalose and Glycerol on the Resistance of Recombinant Saccharomyces cerevisiae Strains to Desiccation
ments sugar in the sweet dough, therefore it is
more resistant to high osmotic pressure than the
Y-563 strain.
CONCLUSIONS
The S. cerevisiae recombinant strains with
higher glycerol production (up to 19 g/L) have
been constructed based on BY4742. The indust-
rial ethanol-producing strain Y-563 has been
used as parental one for construction of recombi-
nant strains with up to 3.3-fold increase in the
intracellular trehalose level. The resistance of ob-
tained recombinant strains to different stress fac-
tors has been evaluated. The strain BY/TPI25/
gpd1gpp2f/fps1 has shown the highest osmoto-
lerance. The strains BY/TPI25/gpd1gpp2f, 563/
TSL1, 563/TPS1/2, and 563/TPS1/2/TSL1
have shown higher viability after freeze-thaw as
compared with the corresponding parental
strains. The recombinant strain 563/TPS1/2/
TSL1 with a high trehalose content and the cor-
responding initial strain Y-563 have been grown
in the commercial medium in 7 L pilot fermenter
and tested. The recombinant strain cells have
been established to have higher activity during
fermentation of sugar in the sweet dough and to
longer keep their stability at 35°С. Therefore, this
newly constructed strain can be used for com-
mercial production of baker’s yeast having ex-
tended shelf life and better suitability for sweet
dough leavening. Also, this strain can be used as a
platform for implementing other authors’ offe-
rings (for example, for metabolic engineering that
increases glycerol production) and for obtaining
S. cerevisiae with higher robustness.
Acknowlegement. This research is supported by
the National Academy of Sciences of Ukraine
(Grant 27—17) and our partners from ENZYM
COMPANY PJSC (Lviv). The authors appreciate
very much the contribution of Yuri Pynyaha and
Olena Krasovska from ENZYM COMPANY PJSC.
REFERENCES
1. Ahmadpour, D., Geijer, C., Tamas, M. J., Lindkvist-Petersson, K., Hohmann, S. (2014). Yeast reveals unexpected roles
and regulatory features of aquaporins and aquaglyceroporins. Biochim. Biophys. Acta, 1840(5), 1482—1491. doi: 10.1016/j.
bbagen.2013.09.027
2. Albertyn, J., Hohmann, S., Thevelein, J. M., Prior, B. A. (1994). GPD1, which encodes glycerol-3-phosphate dehyd-
rogenase, is essential for growth under osmotic stress in Saccharomyces cerevisiae, and its expression is regulated by the high-
osmolarity glycerol response pathway. Mol. Cell Biol., 14(6), 4135—4144.
3. Ando, A., Nakamura, T., Murata, Y., Takagi, H., Shima, J. (2007). Identification and classification of genes required
for tolerance to freeze-thaw stress revealed by genome-wide screening of Saccharomyces cerevisiae deletion strains. FEMS
Yeast Res., 7(2), 244—253. doi: 10.1111/j.1567-1364. 2006.00162.x
4. Attfield, P. V. (1997). Stress tolerance: the key to effective strains of industrial baker’s yeast. Nat. Biotechnol., 15(13),
1351—1357. doi: 10.1038/nbt1297-1351
5. Blomberg, A., Adler, L. (1989). Roles of glycerol and glycerol-3-phosphate dehydrogenase (NAD+) in acquired os-
motolerance of Saccharomyces cerevisiae. J. Bacteriol., 171(2), 1087—1092.
6. Blomberg, A., Adler, L. (1992). Physiology of osmotolerance in fungi. Adv. Microb. Physiol., 33, 145—212.
7. Brown, A. D. (1978). Compatible solutes and extreme water stress in eukaryotic micro-organisms. Adv. Microb. Phy-
siol., 17, 181—242.
8. Byun, S., Lee, E., Lee, K. W. (2017). Therapeutic Implications of Autophagy Inducers in Immunological Disorders,
Infection, and Cancer. Int. J. Mol. Sci., 18(9), E1959. doi: 10.3390/ijms18091959
9. Crowe, J. H. (2007). Trehalose as a “chemical chaperone”: fact and fantasy. Adv. Exp. Med. Biol., 594, 143—158. doi:
10.1007/978-0-387-39975-1_13
10. Eriksson, P., Andre, L., Ansell, R., Blomberg, A., Adler, L. (1995). Cloning and characterization of GPD2, a second
gene encoding sn-glycerol 3-phosphate dehydrogenase (NAD+) in Saccharomyces cerevisiae, and its comparison with GPD1.
Mol. Microbiol., 17(1), 95—107.
11. Francois, J., Parrou, J. L. (2001). Reserve carbohydrates metabolism in the yeast Saccharomyces cerevisiae. FEMS
Microbiol. Rev., 25(1), 125—145.
12. Gonchar, M. V., Maidan, M. M., Pavlishko, H. M., Sibirny, A. A. (2001). A new oxidase-peroxidase kit for ethanol
assays in alcoholic beverages. Food Technol. Biotechnol., 39, 37—42.
90 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2018, 14 (6)
Semkiv, M.V., Ternavska, O.T., Dmytruk, K.V., and Sibirny, A.A.
13. Grant, W. D. (2004). Life at low water activity. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci., 359, 1249—1266; discussion
1266—1247.
14. Guo, Z. P., Zhang, L., Ding, Z. Y., Shi, G. Y. (2011). Minimization of glycerol synthesis in industrial ethanol yeast
without influencing its fermentation performance. Metab. Eng., 13(1), 49—59. doi: 10.1016/j.ymben.2010.11.003
15. Hohmann, S. (2002). Osmotic stress signaling and osmoadaptation in yeasts. Microbiol. Mol. Biol. Rev., 66(2),
300—372.
16. Ishchuk, O. P., Voronovsky, A. Y., Abbas, C. A., Sibirny, A. A. (2009). Construction of Hansenula polymorpha strains
with improved thermotolerance. Biotechnol. Bioeng., 104(5), 911—919. doi: 10.1002/bit.22457
17. Jung, Y. J., Park, H. D. (2005). Antisense-mediated inhibition of acid trehalase (ATH1) gene expression promotes
ethanol fermentation and tolerance in Saccharomyces cerevisiae. Biotechnol. Lett., 27(23—24), 1855—1859. doi: 10.1007/
s10529-005-3910-3
18. Kawai, S., Hashimoto, W., Murata, K. (2010). Transformation of Saccharomyces cerevisiae and other fungi: methods
and possible underlying mechanism. Bioeng. Bugs., 1(6), 395—403. doi: 10.4161/bbug.1.6.13257
19. Kim, J., Alizadeh, P., Harding, T., Hefner-Gravink, A., Klionsky, D. J. (1996). Disruption of the yeast ATH1 gene
confers better survival after dehydration, freezing, and ethanol shock: potential commercial applications. Appl. Environ. Mic-
robiol., 62(5), 1563—1569.
20. Larsson, K., Ansell, R., Eriksson, P., Adler, L. (1993). A gene encoding sn-glycerol 3-phosphate dehydrogenase (NAD+)
complements an osmosensitive mutant of Saccharomyces cerevisiae. Mol. Microbiol., 10(5), 1101—1111.
21. Lee, Y. J., Jeschke, G. R., Roelants, F. M., Thorner, J., Turk, B. E. (2012). Reciprocal phosphorylation of yeast gly-
cerol-3-phosphate dehydrogenases in adaptation to distinct types of stress. Mol. Cell Biol., 32(22), 4705—4717. doi: 10.1128/
MCB.00897-12
22. Londesborough, J., Varimo, K. (1984). Characterization of two trehalases in baker’s yeast. Biochem. J., 219(2), 511—518.
23. Luyten, K., Albertyn, J., Skibbe, W. F., Prior, B. A., Ramos, J., Thevelein, J. M., Hohmann, S. (1995). Fps1, a yeast
member of the MIP family of channel proteins, is a facilitator for glycerol uptake and efflux and is inactive under osmotic
stress. EMBO J., 14(7), 1360—1371.
24. Luzhetskyi, T., Semkiv, M., Dmytruk, K., Sibirny, A. (2015). Improving Thermotolerance of Saccharomyces cerevi-
siae Industrial Yeast Strain via Derepression of Genes of Trehalose Synthesis. In A. Sibirny, D. Fedorovych, M. Gonchar &
D. Grabek-Lejko (Eds.), Living Organisms and Bioanalytical Approaches for Detoxification and Monitoring of Toxic Com-
pounds: Monograph. (pp. 259—268). Rzeszow: University of Rzeszow.
25. Meynial Salles, I., Forchhammer, N., Croux, C., Girbal, L., Soucaille, P. (2007). Evolution of a Saccharomyces cerevi-
siae metabolic pathway in Escherichia coli. Metab. Eng., 9(2), 152—159. doi: 10.1016/j.ymben.2006.09.002
26. Norbeck, J., Pahlman, A. K., Akhtar, N., Blomberg, A., Adler, L. (1996). Purification and characterization of two iso-
en zymes of DL-glycerol-3-phosphatase from Saccharomyces cerevisiae. Identification of the corresponding GPP1 and GPP2
genes and evidence for osmotic regulation of Gpp2p expression by the osmosensing mitogen-activated protein kinase signal
transduction pathway. J. Biol. Chem., 271(23), 13875—13881.
27. Nwaka, S., Mechler, B., Holzer, H. (1996). Deletion of the ATH1 gene in Saccharomyces cerevisiae prevents growth
on trehalose. FEBS Lett., 386(2—3), 235—238.
28. Oliveira, A. P., Ludwig, C., Picotti, P., Kogadeeva, M., Aebersold, R., Sauer, U. (2012). Regulation of yeast central
metabolism by enzyme phosphorylation. Mol. Syst. Biol., 8, 623. doi: 10.1038/msb.2012.55
29. Overkamp, K. M., Bakker, B. M., Kotter, P., Luttik, M. A., Van Dijken, J. P., Pronk, J. T. (2002). Metabolic engineer-
ing of glycerol production in Saccharomyces cerevisiae. Appl. Environ. Microbiol., 68(6), 2814—2821.
30. Pahlman, A. K., Granath, K., Ansell, R., Hohmann, S., Adler, L. (2001). The yeast glycerol 3-phosphatases Gpp1p
and Gpp2p are required for glycerol biosynthesis and differentially involved in the cellular responses to osmotic, anaerobic,
and oxidative stress. J. Biol. Chem., 276(5), 3555—3563. doi: 10.1074/jbc.M007164200
31. Pettersson, N., Filipsson, C., Becit, E., Brive, L., Hohmann, S. (2005). Aquaporins in yeasts and filamentous fungi.
Biol. Cell., 97(7), 487—500. doi: 10.1042/BC20040144
32. Randez-Gil, F., Sanz, P., Prieto, J. A. (1999). Engineering baker’s yeast: room for improvement. Trends. Biotechnol.,
17(6), 237—244.
33. Remize, F., Barnavon, L., Dequin, S. (2001). Glycerol export and glycerol-3-phosphate dehydrogenase, but not gly-
cerol phosphatase, are rate limiting for glycerol production in Saccharomyces cerevisiae. Metab. Eng., 3(4), 301—312. doi:
10.1006/mben.2001.0197
34. Semkiv, M. V., Dmytruk, K. V., Abbas, C. A., Sibirny, A. A. (2017). Metabolic engineering for high glycerol produc-
tion by the anaerobic cultures of Saccharomyces cerevisiae. Appl. Microbiol. Biotechnol., 101(11), 4403—4416. doi: 10.1007/
s00253-017-8202-z
91ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2018, 14 (6)
Effect of Trehalose and Glycerol on the Resistance of Recombinant Saccharomyces cerevisiae Strains to Desiccation
35. Tamas, M. J., Luyten, K., Sutherland, F. C., Hernandez, A., Albertyn, J., Valadi, H., Li, H., Prior, B. A., Kilian, S. G.,
Ramos, J., Gustafsson, L., Thevelein, J. M., Hohmann, S. (1999). Fps1p controls the accumulation and release of the compa-
tible solute glycerol in yeast osmoregulation. Mol. Microbiol., 31(4), 1087—1104.
36. Tapia, H., Koshland, D. E. (2014). Trehalose is a versatile and long-lived chaperone for desiccation tolerance. Curr.
Biol., 24(23), 2758—2766. doi: 10.1016/j.cub.2014.10.005
37. ter Linde, J. J., Liang, H., Davis, R. W., Steensma, H. Y., van Dijken, J. P., Pronk, J. T. (1999). Genome-wide transcrip-
tional analysis of aerobic and anaerobic chemostat cultures of Saccharomyces cerevisiae. J. Bacteriol., 181(24), 7409—7413.
38. Wiemken, A. (1990). Trehalose in yeast, stress protectant rather than reserve carbohydrate. Antonie Van Leeuwen-
hoek, 58(3), 209—217.
39. Yancey, P. H., Clark, M. E., Hand, S. C., Bowlus, R. D., Somero, G. N. (1982). Living with water stress: evolution of
osmolyte systems. Science, 217(4566), 1214—1222.
Стаття надійшла до редакції 25.05.18
Received 25.05.18
М.В. Семків, О.Т. Тернавська, К.В. Дмитрук, А.А. Сибірний
Інститут біології клітини Національної академії наук України,
вул. Драгоманова, 14/16, Львів, 79005, Україна,
+380 32 26 12108, +380 32 26 12148, sibirny@cellbiol.lviv.ua
ВПЛИВ ТРЕГАЛОЗИ ТА ГЛІЦЕРИНУ НА СТІЙКІСТЬ ДО ВИСУШУВАННЯ,
ЗАМОРОЖУВАННЯ-РОЗМОРОЖУВАННЯ ТА ОСМОТИЧНОГО СТРЕСУ
У РЕКОМБІНАНТНИХ ШТАМІВ SACCHAROMYCES CEREVISIAE
Вступ. Пекарські дріжджі Saccharomyces cerevisiae використовують у виробництві хлібобулочних виробів, хар-
чових та кормових добавок, алкогольній ферментації тощо. У біотехнологічних процесах клітини дріжджів зазна-
ють дії значної кількості стресових факторів (висока концентрація цукру та етанолу, підвищена температура, ви-
сушування або заморожування тощо), що негативно впливає на їх життєздатність. Дріжджі володіють певними
системами захисту від стресу, зокрема накопичення дисахариду трегалози та продукування гліцерину.
Проблематика. Посилення дії захисних систем дріжджів шляхом збільшення концентрації гліцерину або
трегалози може надати більшої стресостійкості штамам S. cerevisiae.
Мета. Конструювання рекомбінантних штамів S. cerevisiae з підвищеним рівнем накопичення трегалози або
продукування гліцерину та оцінка стійкості отриманих штамів до низки стресових факторів.
Матеріали й методи. Трансформацію S. cerevisiae здійснювали методом Li-Ac-PEG. Алкогольну ферментацію
здійснювали при температурі 30 °С при перемішуванні зі швидкістю 120 об/хв.
Результати. На основі штаму S. cerevisiae BY4742 було сконструйовано рекомбінантні штами з підвищеним
рівнем продукування гліцерину (до 19 г/л). На основі промислового штаму Y-563 як продуцента етанолу було
сконструйовано рекомбінантні штами з підвищеним в 3,3 рази внутрішньоклітинним вмістом трегалози. Визначено
резистентність отриманих рекомбінантних штамів до різних стресових факторів. Штам BY/TPI25/gpd1gpp2f/fps1 з
найвищим рівнем продукції гліцерину виявляв найвищу осмотолерантність. Штами BY/TPI25/gpd1gpp2f, 563/
TSL1, 563/TPS1/2 та 563/TPS1/2/TSL1 характеризувалися підвищеною життєздатністю після заморожування-
розморожування порівняно з батьківськими штамами, проте не виявляли вищої стійкості до висушування.
Рекомбінантний штам 563/TPS1/2/TSL1 з високим вмістом трегалози виявляв вищу активність при зброджуванні
цукру в здобному тісті та довше зберігав життєвість при 35 °С, порівняно з батьківським штамом Y-563.
Висновки. Сконструйовані рекомбінантні штами S. cerevisiae можуть бути використані в промислових проце-
сах, що супроводжуються заморожуванням-розморожуванням клітин дріжджів або високим осмотичним тиском у
культуральному середовищі. Хлібопекарські дріжджі з підвищеним внутрішньоклітинним вмістом трегалози мають
більш тривалий термін зберігання.
Ключові слова : пекарські дріжджі, трегалоза, гліцерол, заморожування-розморожування, висушування, ос мо-
толерантність.
92 ISSN 1815-2066. Nauka innov. 2018, 14 (6)
Semkiv, M.V., Ternavska, O.T., Dmytruk, K.V., and Sibirny, A.A.
92
М.В. Семкив, О.Т. Тернавская, К.В. Дмитрук, А.А. Сибирный
Институт биологии клетки Национальной академии наук Украины,
ул. Драгоманова, 14/16, Львов, 79005, Украина,
+380 32 26 12108, +380 32 26 12148, sibirny@cellbiol.lviv.ua
ВЛИЯНИЕ ТРЕГАЛОЗЫ И ГЛИЦЕРИНА НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ВЫСУШИВАНИЮ,
ЗАМОРАЖИВАНИЮ-РАЗМОРАЖИВАНИЮ И ОСМОТИЧЕСКОМУ СТРЕССУ
У РЕКОМБИНАНТНЫХ ШТАММОВ SACCHAROMYCES CEREVISIAE
Введение. Пекарские дрожжи Saccharomyces cerevisiae используют при изготовлении хлебобулочных изделий,
пищевых и кормовых добавок, алкогольной ферментации и т.д. В биотехнологических процессах клетки дрожжей
подвергаются действию значительного количества стрессовых факторов (высокая концентрация сахара и этанола,
повышенная температура, высушивание или замораживание и прочие), что отрицательно влияет на их жизнеспо-
собность. Дрожжи владеют определенными системами защиты от стресса, в частности накопление дисахарида тре-
галозы и продуцирование глицерина.
Проблематика. Усиление действия защитных систем дрожжей путем увеличения концентрации глицерина или
трегалозы может способствовать большей стрессоустойчивости штаммов S. cerevisiae.
Цель. Конструирование рекомбинантных штаммов S. cerevisiae с повышенным уровнем накопления или проду-
цирования глицерина, а также оценка устойчивости полученных штаммов к ряду стрессовых факторов.
Материалы и методы. Трансформацию S. cerevisiae выполняли методом Li-Ac-PEG. Алкогольную ферментацию
проводили при температуре 30 °С при перемешивании со скоростью 120 об/мин.
Результаты. На основании штамма S. cerevisiae BY4742 были сконструированы рекомбинантные штаммы с по-
вышенным уровнем продуцирования глицерина (до 19 г/л). На основании промышленного штамма Y-563 как про-
дуцента этанола было сконструировано рекомбинантные штаммы с повышенным в 3,3 раза внутриклеточным со-
держанием трегалозы. Определено резистентность полученных рекомбинантных штаммов к различным стрессовым
факторам. Штамм BY/TPI25/gpd1gpp2f/fps1 с наивысшим уровнем продуцирования глицерина, имел наивысшую
осмотолерантность. Штаммы BY/TPI25/gpd1gpp2f, 563/TSL1, 563/TPS1/2 и 563/TPS1/2/TSL1 имели повышен-
ную жизнеспособность после замораживания-размораживания по сравнению с родительскими штаммами, но не про-
являли большей стойкости к высушиванию. Рекомбинантный штамм 563/TPS1/2/TSL1 с высоким содержанием
трегалозы проявлял более высокую активность при брожении сахара в сдобном тесте и дольше сохранял жизнеспо-
собность при 35 °С, по сравнению с родительским штаммом Y-563.
Выводы. Сконструированные рекомбинантные штаммы S. cerevisiae могут использоваться в промышленных
процессах, которые сопровождаются замораживанием-размораживанием клеток дрожжей или высоким осмоти-
ческим давлением в культуральной среде. Хлебопекарские дрожжи с повышенным внутриклеточным содержанием
трегалозы имеют более длительный срок хранения.
Ключевые слова : пекарские дрожжи, трегалоза, глицерол, замораживание-размораживание, высушивание, ос-
мотолерантность.
|