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Feasibility of Lactobacilli Concentration Detection in Beer by Automated Impedance Technique

MBAA TQ http://dx.doi.org/10.1094/TQ-49-1-0315-01  |  VIEW ARTICLE

A. Pompei (1), M. Grossi (2), M. Lanzoni (2), G. Perretti (3), R. Lazzarini (4), B. Riccò (2), and D. Matteuzzi (1). 1. Department of Pharmaceutical Sciences, Via S. Donato 19/2, University of Bologna, CAP 40126, Bologna, Italy. 2. Department of Electronic Engineering (D.E.I.S.), Viale Risorgimento 2, University of Bologna, CAP 40136, Bologna, Italy. 3. Italian Brewing Research Centre (CERB), Via S. Costanzo, University of Perugia, CAP 06126, Perugia, Italy. 4. Carpigiani Group, Via Emilia 45, Anzola Emilia, CAP 40011, Bologna, Italy.

Abstract
Product quality is a primary concern in the brewing industry because the presence of high concentrations of bacteria can alter important organoleptic characteristics of the product (such as flavor and aroma defects and turbidity problems). Microbial concentration is usually measured by the standard plate count (SPC) technique, which produces accurate results but is slow and must be performed by laboratory tests with the aid of qualified personnel. This precludes the possibility of on-line monitoring of bacterial concentration at different steps of the production line. This study shows an alternative method based on impedance measurements, which proves to be competitive with SPC since it can detect the microbial concentration of 10(^4) cfu/mL with measurement times as low as 10–12 hours against the 24–72 hours needed by SPC. It also features the possibility of industrial automation, thus making it very attractive for microbial screening on brewery production lines. Different media have been tested to obtain the highest bacterial growth rate (i.e., minimizing response time) and accuracy in lactobacilli concentration measured by electrical parameters. The need of selective determination of lactobacilli concentration has been achieved by adding cycloheximide to the samples and using filters of gradual size diameters to separate yeast cells from lactobacilli.

Keywords: beer spoilage, food quality, impedance, industrial biosensors, lactobacilli 

Síntesis
La presencia de altas concentraciones de bacterias puede afectar seriamente las características del producto (tal como defectos de sabor y aroma o problemas con la turbidez), por lo que esta es una seria preocupación para la industria cervecera. La concentración bacteriana normalmente es medida por el conteo de unidades formadores de colonias (ufc) en platos Petri; esto da resultados buenos pero dura mucho tiempo y debe ser realizado por personal de laboratorio bien calificado, además de que el método no se presta a mediciones “en línea” para monitorear la concentración en diferentes etapas de producción. Aquí presentamos un método alterno basado en mediciones de impedancia capaz de medir concentraciones de hasta 104 ufc/mL en unas 10–12 horas, comparado con las 24–72 horas necesarias con el método normal. También cabe la posibilidad de automatizar el proceso, lo que sería una gran ayuda para el control microbiológico de la planta. Se han testado diferentes medios para obtener la mayor velocidad de crecimiento (minimizando el tiempo de respuesta) y la mayor exactitud en la determinación de la concentración de lactobacilos medido por parámetros eléctricos. La medición selectiva de la concentración de lactobacilos se consiguió mediante la adición de ciclohexamida a las muestras y con el uso de filtros de diferentes diámetros de poro para separar células de levadura de los lactobacilos.

Palabras claves: biosensores industriales, calidad de alimentos, deterioro de cerveza, impedancia, lactobacilos

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