Development of spoilage yeast detection biodevices by means of impedance spectrocopy analysis for alcoholic beverage industry.
Autor(es) : 
Palabras clave : 
Biodevices.
Impedance analysis.
Interdigitated microelectrodes (IDE).
Spoilage yeasts.
Brettanomyces bruxellensis.
Alcoholic beverages.
Fecha de publicación: 
dic-2018
Fecha de la defensa: 
17-dic-2018
Editorial : 
Servicio de Publicaciones. Universidad de Navarra
Cita: 
TUBÍA, Imanol."Development of spoilage yeast detection biodevices by means of impedance spectrocopy analysis for alcoholic beverage industry". Perez Lorenzo, E. y Paredes Puente, J. Tesis doctoral. Universidad de Navarra, 2018
Resumen
Brettanomyces yeast is considered one of the most relevant spoilage yeasts in the production of alcoholic beverages, especially in wine and cider. During beverages fermentation and later storage, this yeast can produce volatile phenols that affect the organoleptic properties (aroma and taste) of the beverages. The appearance of Brettanomyces causes a decrease in the quality of the final products, and consequently, important economic losses for companies. Nowadays, there are several direct and indirect detection methods for this spoilage yeast. Regarding direct methods, plating and molecular techniques are the most employed techniques in wineries and cider-houses. Also, indirect methods such as gas chromatography-mass spectrometry are also implemented in the industries. Despite being widely used, they are liable to frequent false positives caused by fungal contamination and long culture times causing a late detection. Therefore, the companies are interested on implementing new detection methods for obtaining an early detection of this spoilage yeast. The current work presents a detection methodology based on impedance spectroscopy analysis using interdigitated microelectrode (IDE) based sensors for in situ spoilage yeasts detection, focusing on Brettanomyces bruxellensis. Spoilage yeasts are tested inside bioreactors to evaluate the growth and the sensitivity of the biosensors. In addition, microfluidic devices based on IDEs are also developed to provide an ex situ detection of Brettanomyces. To improve the specificity of the measurements, biofunctionalization processes are carried out onto the gold surface of the biosensors and the microfluidic devices. Results confirmed the good performance, improving the sensitivity and specificity for spoilage yeasts samples. These biodevices could be a promising method for monitoring the spoilage yeasts growth and biofilm formation, offering an efficient alternative to the laborious and expensive traditional methods.
La levadura Brettanomyces es considerada como una de las levaduras contaminantes más importantes en la producción de bebidas alcohólicas, especialmente del vino y la sidra. Durante la fermentación y el posterior almacenamiento de las bebidas, estas levaduras pueden producir fenoles volátiles que afectarán a las propiedades organolépticas (aroma y sabor) de los productos. Por ello, la presencia de Brettanomyces causa una disminución en la calidad de los productos finales y, en consecuencia, una gran pérdida económica en las empresas Hoy en día, existen varios métodos para la detección de estas levaduras contaminantes. Los más empleados por las bodegas y sidrerías son los métodos directos, tales como el cultivo de levaduras o las técnicas moleculares. Además, también se han implementado métodos indirectos como la cromatografía de gases y la espectrometría de masas. Sin embargo, a pesar de que estos métodos tradicionales son los más empleados, no están exentos de problemas y para su empleo deberían de tenerse en cuenta una seria de desventajas como son los falsos positivos por la contaminación de muestras y el tiempo prolongado necesario para su cultivo, que pueden condicionar una detección tardía. Por lo tanto, las empresas del sector están interesadas en implementar nuevos métodos para lograr una detección precoz de estas levaduras contaminantes. El presente trabajo muestra un método de detección basado en el análisis de espectroscopia de impedancia utilizando biosensores con microelectrodos interdigitados (IDE) para la detección in situ de levaduras de contaminantes, especialmente para Brettanomyces bruxellensis. Se han empleado distintas especies de levaduras en el interior de biorreactores, donde se ha evaluado el crecimiento de éstas y la sensibilidad de los biosensores. Además, también se han desarrollado dispositivos microfluídicos basados en IDE para proporcionar una detección ex situ y rápida de Brettanomyces. Para mejorar la especificidad de las medidas, se han llevado a cabo procesos de biofuncionalización sobre la superficie de los biodispositivos. Los resultados confirman el buen desempeño de estos biosensores y dispositivos microfluídicos, mejorando la sensibilidad para las levaduras contaminantes. Estos biodispositivos podrían ser un método prometedor para monitorizar el crecimiento de las levaduras contaminantes y la formación de biopelículas, ofreciendo una alternativa más eficiente en comparación a los métodos tradicionales.

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