Come ricorda un noto detto del settore, “il birraio fa il mosto, ma è il lievito che fa la birra”.
La salute della popolazione di lievito utilizzata durante il pitching influenza direttamente parametri fondamentali del processo birrario, tra cui:
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velocità di attenuazione;
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profilo di esteri e alcoli superiori;
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riassorbimento del diacetile;
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tempi di fermentazione;
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chiarificazione finale;
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riproducibilità del profilo organolettico della birra.
Per questo motivo è importante distinguere due parametri spesso considerati erroneamente equivalenti: viability e vitality.
Viability: quante cellule di lievito sono vive?
La viability, o viabilità cellulare, indica la percentuale di cellule vive rispetto al numero totale di cellule presenti nel campione.
Si tratta essenzialmente di una classificazione binaria – cellula viva o morta – che nei metodi tradizionali viene spesso determinata osservando la permeabilità della membrana cellulare a specifici coloranti.
Vitality: quanto sono realmente attive le cellule?
La vitality, o vitalità cellulare, fornisce invece informazioni sullo stato fisiologico e metabolico del lievito, sulle sue riserve energetiche e sulla capacità delle cellule di avviare prontamente la fermentazione.
Una cellula può infatti risultare ancora viva, ma essere fisiologicamente stressata o metabolicamente poco attiva.
Questo significa che una biomassa può presentare un'elevata percentuale di cellule vive e, contemporaneamente, una bassa vitalità del lievito.
Cosa succede quando il lievito ha una bassa vitalità?
L'utilizzo di una popolazione di lievito numericamente adeguata ma metabolicamente poco attiva può avere conseguenze significative sul processo produttivo.
Tra i principali rischi troviamo:
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fasi di lag più lunghe;
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fermentazioni lente o bloccate;
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maggiore variabilità tra un lotto e l'altro;
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maggiore rischio di contaminazioni microbiologiche concorrenti;
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formazione di composti indesiderati e off-flavors;
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persistenza di sostanze come diacetile o idrogeno solforato.
Monitorare la vitalità permette quindi al birrificio di prendere decisioni più consapevoli prima dell'inoculo e durante la gestione delle successive generazioni di lievito.
Repitching del lievito: perché monitorare la vitalità
Il repitching, ovvero il recupero e il successivo riutilizzo del lievito proveniente da una fermentazione precedente, è una pratica diffusa sia nei birrifici industriali sia nei birrifici artigianali.
Il riutilizzo della biomassa può contribuire a ridurre i costi operativi, ma richiede un controllo accurato delle condizioni fisiologiche delle cellule.
Ad ogni generazione, infatti, il lievito può accumulare differenti forme di stress:
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stress termico;
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stress osmotico;
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stress meccanico;
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tossicità legata alla presenza di etanolo.
Dopo diverse generazioni, le riserve energetiche cellulari possono diminuire progressivamente, compromettendo la capacità del lievito di rispondere efficacemente agli stress e di sostenere una nuova fermentazione.
I metodi tradizionali basati esclusivamente sulla conta delle cellule vive possono non rilevare questo deterioramento fisiologico prima della morte cellulare.
Una misurazione della vitalità del lievito permette invece di identificare più precocemente una popolazione metabolicamente compromessa e di valutare con maggiore sicurezza quando effettuare il repitching oppure utilizzare una nuova biomassa.
Metodi tradizionali per l'analisi del lievito: quali sono i limiti?
Tradizionalmente, molti birrifici utilizzano la microscopia associata a colorazioni come il blu di metilene per effettuare la conta cellulare e valutare la viabilità del lievito.
Queste metodologie presentano però alcuni limiti, soprattutto quando l'obiettivo è ottenere un'analisi più approfondita e riproducibile dello stato fisiologico delle cellule.
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Metodo |
Parametro misurato |
Vantaggi |
Limiti |
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Microscopia + blu di metilene |
Conta cellulare approssimativa e rapporto vive/morte |
Costo iniziale contenuto e strumentazione semplice |
Soggettività dell'operatore, campionamento limitato, maggiore imprecisione in determinate condizioni e assenza di una misura diretta della vitalità metabolica |
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Citometria a flusso ottica |
Conta cellulare e parametri di vitalità tramite fluorofori |
Elevata precisione e analisi di migliaia di cellule |
Richiede strumentazione complessa, coloranti fluorescenti, reagenti e calibrazioni |
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Amphasys Ampha X10 – IFC |
Rapporto vive/morte, vitalità, concentrazione e dimensione cellulare |
Analisi rapida, label-free, dati oggettivi e analisi di oltre 10.000 cellule |
Richiede l'impiego di uno strumento dedicato |
Amphasys Ampha X10: citometria a flusso di impedenza per il controllo del lievito
Ampha X10 è un analizzatore sviluppato da Amphasys che utilizza la citometria a flusso di impedenza per caratterizzare rapidamente le cellule di lievito.
A differenza di altre metodologie, il sistema consente di effettuare l'analisi in modalità label-free, senza utilizzare coloranti o marcatori chimici.
Come funziona la citometria a flusso di impedenza?
Durante l'analisi, il campione di lievito attraversa un microcanale fluidico dotato di microelettrodi. Lo strumento applica campi elettrici a differenti frequenze e misura le proprietà elettriche di ogni singola cellula.
L'utilizzo di frequenze differenti permette di ottenere informazioni complementari:
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Bassa frequenza, circa 0,5 MHz: permette di rilevare informazioni relative alla dimensione e alla concentrazione cellulare.
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Alta frequenza, circa 6–12 MHz: consente di ottenere informazioni sull'integrità della membrana e sulle proprietà elettriche interne della cellula, correlate al suo stato fisiologico.
In questo modo è possibile analizzare migliaia di cellule singolarmente e costruire una rappresentazione più completa dello stato della popolazione di lievito.
I vantaggi di Ampha X10 per birrifici e controllo qualità
1. Risultati in meno di due minuti
L'analisi richiede meno di due minuti dall'iniezione del campione al risultato, consentendo agli operatori di ottenere rapidamente informazioni utili per le decisioni relative al pitching e al repitching.
2. Analisi label-free senza reagenti
Ampha X10 non richiede coloranti o reagenti. Questo elimina le variabili associate ai tempi di incubazione, alla preparazione dei coloranti o al deterioramento dei reagenti e semplifica il flusso analitico.
3. Analisi di oltre 10.000 cellule
Per ogni prova, il sistema può analizzare oltre 10.000 cellule singole, fornendo una base statistica significativamente più ampia rispetto alla conta microscopica manuale.
4. Maggiore controllo del repitching
Monitorando lo stato fisiologico della biomassa, il birrificio può individuare più rapidamente una perdita di vitalità e decidere se riutilizzare il lievito oppure sostituirlo prima che le sue condizioni influenzino negativamente la fermentazione.
Quali benefici può portare un controllo più accurato della vitalità?
L'integrazione della misura della vitalità nel controllo qualità del birrificio può contribuire a migliorare sia l'efficienza di processo sia la costanza del prodotto finito.
Riduzione dei tempi di fermentazione
Un pitching basato sulla quantità effettiva di cellule vitali e metabolicamente attive può contribuire a ridurre la fase di lag e a favorire un avvio più rapido della fermentazione.
Riduzione del rischio di fermentazioni non conformi
Individuare in anticipo una popolazione di lievito fisiologicamente compromessa permette di ridurre il rischio di fermentazioni lente o bloccate e dei conseguenti interventi correttivi.
Ottimizzazione dell'utilizzo della biomassa
La valutazione della vitalità permette di prendere decisioni più informate sul numero di cicli di repitching, evitando di scartare prematuramente una biomassa ancora performante oppure di riutilizzare un lievito ormai troppo stressato.
Maggiore riproducibilità tra i diversi batch
Un controllo più preciso dello stato del lievito aiuta a mantenere maggiormente costanti parametri come attenuazione, produzione di aromi ed esteri e caratteristiche complessive della fermentazione, contribuendo alla riproducibilità batch-after-batch.
Dalla viabilità alla vitalità: un nuovo approccio al controllo del lievito
Per un birrificio moderno, sapere semplicemente quante cellule siano vive può non essere sufficiente. Comprendere quanto queste cellule siano realmente attive e pronte a fermentare permette di ottenere una visione più completa dello stato della biomassa.
Grazie alla combinazione di microfluidica, citometria a flusso di impedenza, analisi label-free e rapidità di esecuzione, Amphasys Ampha X10 rappresenta una soluzione avanzata per il controllo della vitalità del lievito e l'ottimizzazione dei processi di fermentazione e repitching.
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