MBAA Home

Assessment of the Physiological Status of Yeast During High- and Low-Gravity Wort Fermentations Determined by Flow Cytometry

MBAA TQ vol. 44, no. 4, 2007, pp. 286-295  |  VIEW ARTICLE

Paul H. Chlup, Tao Wang, Eung Gwan Lee, and Graham G. Stewart. The International Centre for Brewing and Distilling (ICBD), Heriot-Watt University, Riccarton, Edinburgh, EH14 4AS, Scotland.

Abstract
The use of flow cytometry as an analytical control tool during high-gravity (20°P) and low-gravity (12°P) wort fermentations was investigated. A flow cytometer is an instrument capable of determining the physiological status of Saccharomyces cerevisiae cultures in near real time. Flow cytometry uses technology that simultaneously performs multiparametric analyses of the physical and chemical characteristics of the yeast based on cell size, relative granularity, and fluorescence. The differentiation of subpopulations permitted the classification of viable and depleted cell populations. Flow cytometry and fluorescent dyes provided a rapid and accurate means to monitor the viability and vitality of yeast throughout fermentation. The viability method distinguished between dead, live, and damaged cells. Propidium iodide and fluorescein diacetate probes were used as markers to determine functioning cells. The vitality of the cells was determined based on their intracellular pH using the pH-dependent fluorescent probe carboxy SNARF-4F (SNARF). The SNARF possesses two inversely related emission signals at two different wavelengths, which made it possible to calculate the pH from the ratio between the fluorescence intensities measured at the two wavelengths. Predictors of yeast performance such as intracellular glycogen and trehalose concentrations, assayed by flow cytometry, were established. The results indicate that flow cytometry provides an innovative, rapid, and viable option for brewers to evaluate yeast cells during fermentation.

Keywords: flow cytometer, glycogen, high-gravity wort, intracellular pH, trehalose, yeast physiology

 

Síntesis
Se investigó el uso de la citometría de flujo como una herramienta analítica de control en las fermentaciones de mosto de alta (20°P) y baja (12°P) gravedad (extracto original). Un citómetro de flujo es un instrumento capaz de determinar el estatus fisiológico de cultivos de Saccharomyces cerevisiae en casi tiempo real. La citometría de flujo utiliza tecnología que simultáneamente realiza análisis multiparamétricos de las características químicas y físicas de una levadura basado sobre el tamaño de la célula, la granularidad relativa y su fluorescencia. La diferenciación de subpoblaciones permite clasificarlos según sean poblaciones viables o agotadas. La citometría de flujo y colorantes fluorescentes provee un método rápido y preciso de monitorear la viabilidad y vitalidad de una levadura a lo largo de una fermentación. La viabilidad hace una distinción entre células vivas, muertas o dañadas. Sensores de yoduro propidio y de fluoresceína diacetato fueron usados como marcadores para determinar la funcionabilidad de las células. La vitalidad de las células se determinó sobre la base de su pH intracelular utilizando una sonda fluorescente dependiente del pH, un carboxilo SNARF-4F. El SNARF posee dos señales de emisión con una relación inversa a dos diferentes longitudes de onda, haciendo posible calcular el pH según la razón entre las intensidades de fluorescencia medidas a dos longitudes de onda. Se determinó la concentración de glicógeno intracelular y de trehalosa mediante la citometría de flujo para pronosticar el desempeño de una levadura. Los resultados indican que la citometría de flujo es una opción viable, rápida e innovativa para que los cerveceros puedan evaluar la levadura durante la fermentación.

Palabras claves: citometría de flujo, fisiología de levadura, glicógeno, mosto “high gravity,” pH intracelular, trehalosa

HOME | CONTACT | JOIN/RENEW | ADVERTISE | STORE

© Copyright Master Brewers Association of Americas