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

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.

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.