Βελτίωση της ζύμωσης της επιτραπέζιας πράσινης ελιάς με τη χρήση προβιοτικών οξυγαλακτικών βακτηρίων ως εναρκτήριων καλλιεργειών

Abstract

Table olives are one of the most economically important exported products of Greek food industry. Olive fermentation is a traditional process that has remained unchanged through the ages and only recently have the research efforts begun to modernize the table olive sector. Within this perspective, the present work had the objective of improving the fermentation process of green table olives, by using starter cultures with probiotic qualities. At first, lactic acid bacteria isolated from Spanish-style green olives were examined for their probiotic potential, but none of them presented the required features. For this reason, four cultures originally isolated from dairy products and already characterized as probiotics in vitro, were used.The next step was to perform a set of fermentations, including a mild heat treatment of the fruits, for eliminating the presence of other interfering and competitive microbial groups. The final product was a result of typical lactic fermentation in all cases, and no organoleptic deviations were noted. Finally, traditional Spanish-style fermentations took place, using two of the already mentioned probiotic strains as starter cultures. Again, the final product was given a high score after its organoleptic test. In addition the positive impact of the strains used was obvious not only in the physicochemical characteristics of the fermentations (low pH values, high titratable acidity), but also in the rapid inhibition of spoilage microorganisms. By using the molecular method Pulsed-Field Gel Electrophoresis, the starter cultures profile was compared to the respective profiles of strains that were isolated during the fermentation process. The results proved that the probiotic strains that were used, not only survived in the brine environment, but moreover were the dominant microbial group.On the same time, the impact of the probiotic starter cultures on the survival of vegetative forms of Bacillus cereus in brine during the fermentation of green olives, was studied. Even though, compared to control samples, they presented an almost twofold inactivation rate of the pathogen, B. cereus cells were not totally inhibited.Moreover, the interaction of one probiotic strain and a spoilage microorganism (Enterobacter aerogenes) on the flesh of the fruits, was simulated by using the gel-cassettes technique. Results suggested that in these particular conditions, strains belonging to Enterobacteriaceae family can prove to be an inhibiting factor in the growth and metabolism of lactic acid bacteria. This fact supports the belief that the rapid elimination of competitive Gram (-) microorganisms should be the main target during the fermentation of Spanish-style green olives.

Η επιτραπέζια ελιά αποτελεί ένα από τα κύρια εξαγώγιμα προϊόντα της Ελληνικής βιομηχανίας τροφίμων. Η ζύμωση του καρπού αυτού είναι μια παραδοσιακή διεργασία που έχει μείνει σε μεγάλο βαθμό αμετάβλητη στο πέρασμα των αιώνων και μόλις σχετικά πρόσφατα έχουν ξεκινήσει ερευνητικές προσπάθειες εκσυγχρονισμού του κλάδου. Στα πλαίσια αυτά, η παρούσα εργασία είχε ως σκοπό τη βελτίωση της ζύμωσης της επιτραπέζιας πράσινης ελιάς με τη χρήση προβιοτικών εναρκτήριων καλλιεργειών.Αρχικά εξετάστηκαν ως προς τις προβιοτικές τους ιδιότητες γαλακτικά βακτήρια που είχαν απομονωθεί από ζύμωση πράσινων επιτραπέζιων ελιών, αλλά κανένα από αυτά δεν παρουσίασε τα επιθυμητά χαρακτηριστικά που απαιτούνται. Για το λόγο αυτό, ως εναρκτήριες καλλιέργειες χρησιμοποιήθηκαν τέσσερα στελέχη που είχαν αρχικώς απομονωθεί από γαλακτοκομικά προϊόντα και είχαν ήδη χαρακτηριστεί ως προβιοτικά in vitro.Στο επόμενο στάδιο πραγματοποιήθηκε μία σειρά ζυμώσεων μετά από ήπια θερμική επεξεργασία του καρπού, ώστε να περιοριστεί η ανταγωνιστική μικροχλωρίδα και να διευκολυνθεί η εγκατάσταση των εναρκτήριων προβιοτικών καλλιεργειών στο περιβάλλον της άλμης. Το τελικό προϊόν σε όλες τις περιπτώσεις ήταν αποτέλεσμα τυπικής γαλακτικής ζύμωσης και δεν παρατηρήθηκαν οργανοληπτικές αποκλίσεις. Τελικά πραγματοποιήθηκαν παραδοσιακές ζυμώσεις Ισπανικού τύπου (χωρίς θερμική επεξεργασία), χρησιμοποιώντας δύο από τα προαναφερθέντα προβιοτικά στελέχη ως εναρκτήριες καλλιέργειες. Και πάλι το τελικό προϊόν αξιολογήθηκε με υψηλή βαθμολογία κατά τον οργανοληπτικό του έλεγχο, ενώ εμφανής ήταν η θετική επίδραση των στελεχών που χρησιμοποιήθηκαν τόσο στα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά της ζύμωσης (χαμηλή τιμή pH, υψηλή ογκομετρούμενη οξύτητα), όσο και στον γρήγορο περιορισμό της αλλοιογόνου μικροχλωρίδας.Χρησιμοποιώντας την μοριακή τεχνική Pulsed-Field Gel Electrophoresis, πραγματοποιήθηκε σύγκριση (σε επίπεδο στελέχους) των ηλεκτροφορητικών αποτυπωμάτων των εναρκτήριων καλλιεργειών με τα αντίστοιχα αποτυπώματα στελεχών που είχαν απομονωθεί από καθορισμένα χρονικά σημεία των ζυμώσεων. Τα αποτελέσματα της τεχνικής αυτής κατέδειξαν ότι ανεξάρτητα από το αν έχει προηγηθεί θερμική επεξεργασία τα προβιοτικά βακτήρια που χρησιμοποιήθηκαν ως εναρκτήριες καλλιέργειες όχι μόνο επιβίωσαν στο περιβάλλον της άλμης, αλλά αποτέλεσαν και την κυρίαρχη μικροβιακή ομάδα. Παράλληλα μελετήθηκε η επίδραση των προβιοτικών εκκινητήριων καλλιεργειών στην επιβίωση βλαστικών μορφών Bacillus cereus στην άλμη κατά τη ζύμωση πράσινου ελαιοκάρπου. Αν και συνετέλεσαν στον ταχύτερο ρυθμό θανάτωσης του παθογόνου, σε σχέση με τον μάρτυρα, δεν στάθηκαν ικανές να περιορίσουν πλήρως τον πληθυσμό του, ο οποίος κυμάνθηκε μεταξύ 1.5-2.0 log10 cfu/ml. Επιπλέον, προσομοιάστηκε η αλληλεπίδραση ενός προβιοτικού γαλακτικού βακτηρίου και ενός αλλοιογόνου στελέχους του είδους Enterobacter aerogenes στην επιδερμίδα του καρπού της ελιάς. Η προσομοίωση αυτή πραγματοποιήθηκε μέσω της χρησιμοποίησης συστήματος gel-cassettes (μήτρες ζελατίνης). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι στις συγκεκριμένες συνθήκες το εντεροβακτήριο μπορεί να αποτελέσει ανασταλτικό παράγοντα στην ανάπτυξη και μεταβολισμό του γαλακτοβακίλλου. Το γεγονός αυτό ενισχύει την άποψη ότι ο περιορισμός της ανταγωνιστικής Gram (-) μικροχλωρίδας πρέπει να αποτελεί το κύριο μέλημα κατά τη ζύμωση της πράσινης ελιάς Ισπανικού τύπου.