Comme le rappelle un proverbe bien connu du secteur, “le brasseur fait le moût, mais c’est la levure qui fait la bière”.
La santé de la population de levures utilisée lors de l’ensemencement (pitching) influence directement des paramètres fondamentaux du processus brassicole, notamment :
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la vitesse d’atténuation ;
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le profil d’esters et d’alcools supérieurs ;
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la réabsorption du diacétyle ;
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les temps de fermentation ;
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la clarification finale ;
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la reproductibilité du profil organoleptique de la bière.
C’est pourquoi il est important de distinguer deux paramètres souvent considérés à tort comme équivalents : la viabilité (viability) et la vitalité (vitality).
Viabilité : combien de cellules de levure sont vivantes ?
La viabilité (viability) indique le pourcentage de cellules vivantes par rapport au nombre total de cellules présentes dans l’échantillon.
Il s’agit essentiellement d’une classification binaire – cellule vivante ou morte – qui, dans les méthodes traditionnelles, est souvent déterminée en observant la perméabilité de la membrane cellulaire à des colorants spécifiques.
Vitalité : à quel point les cellules sont-elles réellement actives ?
La vitalité (vitality) fournit quant à elle des informations sur l’état physiologique et métabolique de la levure, sur ses réserves énergétiques et sur la capacité des cellules à démarrer rapidement la fermentation.
En effet, une cellule peut être encore vivante, tout en étant physiologiquement stressée ou métaboliquement peu active.
Cela signifie qu’une biomasse peut présenter un pourcentage élevé de cellules vivantes et, en même temps, une faible vitalité de la levure.
Que se passe-t-il lorsque la levure a une faible vitalité ?
L’utilisation d’une population de levures numériquement adéquate mais métaboliquement peu active peut avoir des conséquences significatives sur le processus de production.
Parmi les principaux risques, on trouve :
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des phases de latence (lag phase) plus longues ;
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des fermentations lentes ou bloquées ;
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une plus grande variabilité d’un lot à l’autre ;
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un risque accru de contaminations microbiologiques concurrentes ;
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la formation de composés indésirables et de faux-goûts (off-flavors) ;
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la persistance de substances telles que le diacétyle ou le sulfure d’hydrogène.
Surveiller la vitalité permet ainsi à la brasserie de prendre des décisions plus éclairées avant l’inoculation et lors de la gestion des générations suivantes de levure.
Réencreusement (repitching) de la levure : pourquoi surveiller la vitalité
Le repitching, c’est-à-dire la récupération et la réutilisation ultérieure de la levure issue d’une fermentation précédente, est une pratique courante tant dans les brasseries industrielles que dans les brasseries artisanales.
La réutilisation de la biomasse peut contribuer à réduire les coûts opérationnels, mais elle exige un contrôle rigoureux de l’état physiologique des cellules.
À chaque génération, la levure peut accumuler différentes formes de stress :
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stress thermique ;
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stress osmotique ;
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stress mécanique ;
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toxicité liée à la présence d’éthanol.
Après plusieurs générations, les réserves énergétiques cellulaires peuvent diminuer progressivement, compromettant la capacité de la levure à répondre efficacement aux stress et à soutenir une nouvelle fermentation.
Les méthodes traditionnelles basées exclusivement sur le comptage des cellules vivantes peuvent ne pas détecter cette détérioration physiologique avant la mort cellulaire.
Une mesure de la vitalité de la levure permet en revanche d’identifier plus précocement une population métaboliquement compromise et d’évaluer avec plus de certitude le moment d’effectuer le repitching ou d’utiliser une nouvelle biomasse.
Méthodes traditionnelles d’analyse de la levure : quelles sont les limites ?
Traditionnellement, de nombreuses brasseries utilisent la microscopie associée à des colorations comme le bleu de méthylène pour effectuer le comptage cellulaire et évaluer la viabilité de la levure.
Cependant, ces méthodologies présentent certaines limites, en particulier lorsque l’objectif est d’obtenir une analyse plus approfondie et reproductible de l’état physiologique des cellules.
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Méthode |
Paramètre mesuré |
Avantages |
Limites |
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Microscopie + bleu de méthylène |
Comptage cellulaire approximatif et ratio vivantes/mortes |
Coût initial modéré et instrumentation simple |
Subjectivité de l’opérateur, échantillonnage limité, imprécision accrue sous certaines conditions et absence de mesure directe de la vitalité métabolique |
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Cytométrie en flux optique |
Comptage cellulaire et paramètres de vitalité via fluorophores |
Haute précision et analyse de milliers de cellules |
Nécessite une instrumentation complexe, des colorants fluorescents, des réactifs et des étalonnages |
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Amphasys Ampha X10 – IFC |
Ratio vivantes/mortes, vitalité, concentration et taille cellulaire |
Analyse rapide, label-free, données objectives et analyse de plus de 10 000 cellules |
Nécessite l’utilisation d’un instrument dédié |
Amphasys Ampha X10 : cytométrie en flux d’impédance pour le contrôle de la levure
Ampha X10 est un analyseur développé par Amphasys qui utilise la cytométrie en flux d’impédance pour caractériser rapidement les cellules de levure.
Contrairement à d’autres méthodologies, le système permet d’effectuer l’analyse en mode label-free, sans utiliser de colorants ni de marqueurs chimiques.
Comment fonctionne la cytométrie en flux d’impédance ?
Pendant l’analyse, l’échantillon de levure traverse un microcanal fluidique équipé de microélectrodes. L’instrument applique des champs électriques à différentes fréquences et mesure les propriétés électriques de chaque cellule individuelle.
L’utilisation de fréquences différentes permet d’obtenir des informations complémentaires :
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Basse fréquence, environ 0,5 MHz : permet d’obtenir des informations sur la taille et la concentration cellulaire.
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Haute fréquence, environ 6–12 MHz : permet d’obtenir des informations sur l’intégrité de la membrane et les propriétés électriques internes de la cellule, corrélées à son état physiologique.
De cette manière, il est possible d’analyser des milliers de cellules individuellement et de construire une représentation plus complète de l’état de la population de levures.
Les avantages d’Ampha X10 pour les brasseries et le contrôle qualité
1. Résultats en moins de deux minutes
L’analyse exige moins de deux minutes entre l’injection de l’échantillon et le résultat, permettant aux opérateurs d’obtenir rapidement des informations utiles pour les décisions relatives au pitching et au repitching.
2. Analyse label-free sans réactifs
Ampha X10 ne nécessite ni colorants ni réactifs. Cela élimine les variables associées aux temps d’incubation, à la préparation des colorants ou à la dégradation des réactifs, simplifiant ainsi le flux analytique.
3. Analyse de plus de 10 000 cellules
Pour chaque essai, le système peut analyser plus de 10 000 cellules individuelles, fournissant une base statistique nettement plus large que le comptage microscopique manuel.
4. Meilleur contrôle du repitching
En surveillant l’état physiologique de la biomasse, la brasserie peut détecter plus rapidement une perte de vitalité et décider s’il faut réutiliser la levure ou la remplacer avant que ses conditions n’affectent négativement la fermentation.
Quels bénéfices un contrôle plus précis de la vitalité peut-il apporter ?
L’intégration de la mesure de la vitalité dans le contrôle qualité de la brasserie peut contribuer à améliorer à la fois l’efficacité du processus et la constance du produit fini.
Réduction des temps de fermentation
Un pitching basé sur la quantité réelle de cellules vitales et métaboliquement actives peut contribuer à réduire la phase de latence et à favoriser un démarrage plus rapide de la fermentation.
Réduction du risque de fermentations non conformes
Identifier à l’avance une population de levures physiologiquement compromise permet de réduire le risque de fermentations lentes ou bloquées et les interventions correctives qui en découlent.
Optimisation de l’utilisation de la biomasse
L’évaluation de la vitalité permet de prendre des décisions plus éclairées sur le nombre de cycles de repitching, évitant de jeter prématurément une biomasse encore performante ou de réutiliser une levure trop stressée.
Plus grande reproductibilité entre les différents lots
Un contrôle plus précis de l’état de la levure aide à maintenir constants des paramètres tels que l’atténuation, la production d’arômes et d’esters et les caractéristiques globales de la fermentation, contribuant à la reproductibilité lot après lot.
De la viabilité à la vitalité : une nouvelle approche du contrôle de la levure
Pour une brasserie moderne, savoir simplement combien de cellules sont vivantes peut ne pas suffire. Comprendre à quel point ces cellules sont réellement actives et prêtes à fermenter permet d’obtenir une vision plus complète de l’état de la biomasse.
Grâce à la combinaison de la microfluidique, de la cytométrie en flux d’impédance, de l’analyse label-free et de la rapidité d’exécution, Amphasys Ampha X10 représente une solution avancée pour le contrôle de la vitalité de la levure et l’optimisation des processus de fermentation et de repitching.
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