Effect of ultrafiltration of yeast extracts on their ability to promote lactic acid bacteria growth

H. Gaudreau, C. P. Champagne, J. Conway, and R. Degré

Abstract: Five yeast extracts (YE) were fractionated by ultrafiltration (UF) with 1, 3, and 10 kDa molecular weight cutoff membranes, concentrated by freeze-drying, and the resulting powders of yeast extract filtrates (YEF) were evaluated for their growth-promoting properties on nine cultures of lactic acid bacteria (LAB). There was an increase in a-amino nitrogen content of the YEF powders as the pore size of the UF membranes used to filter the YE solutions decreased. The source of YE had a much greater effect than UF on the growth of LAB. This was also the case for the YEF contents in total and a-amino nitrogen. Growth curves of the LAB showed that maximum growth rate (m_max) data were on average 30% higher with bakers' YE than with brewers' YE, while maximum optical density (OD_max) values were on average 16% higher with bakers' YE. This could be related to the higher nitrogen content of the bakers' YE used in this study. Modification by UF of the YE had no significant influence on the growth of 4 of the 9 LAB strains. The three strains of Lactobacillus casei were negatively influenced by UF, as they did not grow as well in the media containing the YEF obtained after filtering with 1 and 3 kDa membranes. On a total solids basis, the 2.5× retentates from the 10 kDa membrane gave, on average, 4% lower m_max and 5% lower OD_max values as compared to cultures where the corresponding YEF was used as medium supplement. This could also be partially related to the different nitrogen contents of the filtrates and retentates.

Key words: Lactococcus, Pediococcus, Lactobacillus, amino acids.

Résumé : Cinq extraits de levure (EL) ont été fractionnés par ultrafiltration (UF) à l'aide de membranes ayant des seuils de coupure de 1, 3, et 10 kDa, concentrés par lyophilisation, et ces filtrats d'extraits de levure (FEL) évalués quant à leur aptitude à stimuler la croissance de 9 bactéries lactiques (BL). La teneur en azote a-aminé dans les poudres de FEL obtenues suite à la lyophilisation s'accroît à mesure que la taille des pores des membranes UF employées diminue. La source d'EL a plus d'effet sur la composition en azote des produits ainsi que sur la croissance de BL que ne l'a l'UF. Les courbes de croissance ont révélé que le taux maximal de croissance (m_max) et la densité optique maximale atteinte dans le milieu (DO_max) étaient, en moyenne, respectivement 30% et 16% plus élevés avec les EL de boulangerie que de ceux issus de levures de brasserie. Ceci pourraît être relié à la teneur plus élevée en azote des EL de boulangerie. L'UF des EL n'a pas eu d'effet significatif sur la croissance de 4 des 9 souches de BL. Les 3 souches de Lactobacillus casei furent désavantagées par l'UF, puisque leur croissance était inférieure dans les milieux supplémentés avec les FEL obtenus avec les membranes de 1 et de 3 kDa. Sur une même base de solides totaux, les valeurs de m_max et de DO_max étaient inférieures de 4 et 5% respectivement lorsque les rétentats 2.5× obtenus des membranes de 10 kDa servaient à enrichir le milieu de croissance en comparaison au filtrat correspondant. Ce phénomène pourrait aussi être relié à la teneur en azote des filtrats et rétentats utilisés.

Mots clés : Lactococcus, Pediococcus, Lactobacillus, acides aminés.