VIEW ARTICLE    http://dx.doi.org/10.1094/ASBCJ-2014-1015-01

Image-Based Cytometric Analysis of Fluorescent Viability and Vitality Staining Methods for Ale and Lager Fermentation Yeast. Stephanie Saldi, Department of Technology R&D, Nexcelom Bioscience LLC., Lawrence, MA 01843; Dan Driscoll, Avery Brewing Company, 5763 Arapahoe Ave. Ste. E, Boulder, CO 80303; and Dmitry Kuksin and Leo Li-Ying Chan (1), Department of Technology R&D, Nexcelom Bioscience LLC., Lawrence, MA 01843. (1) Corresponding author. E-mail: <lchan@nexcelom.com>; phone: +1-978-327-5340; fax: +1-978-327-5341. J. Am. Soc. Brew. Chem. 72(4):253-260, 2014.

Saccharomyces cerevisiae have been an essential component of beer production for centuries. The viability and vitality of yeast during a fermentation brewing process is an especially important consideration for proper cell growth, consistent flavor, and optimal production yield. The current definition of viability refers to yeast with intact membranes, while vitality refers to yeast with quantifiable metabolic activity and an ability to proliferate. Yeast may be viable, but may not be actively proliferating, which can affect the fermentation process. The traditional method for measuring yeast viability utilizes manual counting of methylene blue stained yeast cells in a hemacytometer. However, this method can be time consuming and has user-dependent variations. In this work, we demonstrate the capability of Cellometer Vision image cytometry for multi-fluorescent yeast viability and vitality measurements. Nine fluorescent stains were tested with this image cytometry system, including nucleic acid stains (PI, EB, 7-AAD, and DAPI), membrane potential, intracellular, and enzymatic stains (oxonol, MgANS, and CFDA-AM), as well as dual-fluorescent stains (AO/PI and CFDA-AM/PI). Each combination was validated against the traditional methylene blue method. Most importantly, we performed a time-course study to compare the viability and vitality of lager and ale yeast at Avery Brewing Company, which was used to better understand the physical and metabolic characteristics of yeast throughout the fermentation process. The results provide baseline knowledge for monitoring yeast health that may improve quality assurance procedures and produce more consistent beverage products (quality, flavor, alcohol content, etc.). Keywords: Cellometer Vision, Image cytometry, Membrane integrity, Membrane potential, Methylene blue, Viability, Vitality, Yeast

Figures 2, 3, 4, 5, and 6 are in color in this online article.

Saccharomyces cerevisiae ha sido un componente esencial de la producción de cerveza durante siglos. La viabilidad y la vitalidad de la levadura durante un proceso de elaboración de la cerveza de fermentación es una consideración importante especialmente para el crecimiento adecuado de células, sabor consistente, y rendimiento de producción óptimo. La definición actual de la viabilidad se refiere a levadura con membranas intactas, mientras que se refiere a la vitalidad de la levadura con actividad metabólica cuantificable y la capacidad de proliferar. La levadura puede ser viable, pero no puede ser activamente proliferantes, que puede afectar el proceso de fermentación. El método tradicional para medir la viabilidad de la levadura utiliza el conteo manual de células de levadura teñidas de color azul de metileno en un hemocitómetro. Sin embargo, este método puede consumir mucho tiempo y tiene variaciones que dependen en el usuario. En este trabajo, se demuestra la capacidad del citometría de imagen de Cellometer Vision para la medición multi-fluorescentes de la viabilidad y vitalidad de la levadura. Nueve combinaciones de teñidas fluorescentes fueron probados con esta imagen citometría de sistema, incluyendo las teñidas de ácido nucleico (PI, EB, 7-AAD, y DAPI), las teñidas potencial de membrana, intracelular, y enzimáticas (oxonol, MgANS, y CFDA-AM), así como teñidas de doble fluorescente (AO/PI y CFDA-AM/PI). Cada combinación se valida con el método tradicional de azul de metileno. Lo más importante, hemos realizado un estudio de tiempo-luego de comparar la viabilidad y la vitalidad de la levadura lager y ale en el Avery Brewing Company, que fue utilizado para comprender mejor las características físicas y metabólicas de la levadura en todo el proceso de fermentación. Los resultados proporcionan conocimientos básicos para el seguimiento de la salud de levadura que pueden mejorar los procedimientos de garantía de calidad y producir productos más consistentes de bebidas (calidad, sabor, contenido de alcohol, etc). Palabras claves: Azul de metileno, Cellometer Vision, Citometría de imagen, Integridad de la membrana, Levadura, Potencial de membrana, Viabilidad, Vitalidad