Study of microbiological and physicochemical characteristics of fermented table olives in Cyprus and the multifunctional properties of the predominant microbiota

Abstract

Table olives are one of the most well-known traditionally fermented vegetables and their global consumption is increasing exponentially. According to the directly brining method, table olives are produced spontaneously, without any pre-treatment. This process remains empirical and inconstant, since it is strongly affected by physicochemical attributes of the fruit and the microbiota coming from the olive fruit and the environment. Nowadays, process modernization is extremely recommended worldwide, aiming to innovative products and/or processes. The stabilization of fermentation and thus, increasing the added value of the final product is a highly needed innovation making one of the oldest traditional food processes and products highly modernized. Furthermore, the reduction levels of sodium chloride used during processing is one of the main industry’s challenges. In this regard, in the present thesis, the significant contribution of a commercial starter culture containing L. plantarum to both Cypriot and Picual table olives fermentation is illustrated, even in lower NaCl concentration (7%), supporting the application of starter cultures in table olives processing. Furthermore, considering microorganism acclimation to local conditions, industrial interest and consumers demand, for the development of indigenous starter cultures, several LAB and yeasts strains were isolated from Cypriot table olives and screened for interesting technological and potential probiotic features. Results indicated that Cypriot olives is a new source of probiotic microorganisms, as a series of them (including LAB and yeast strains) exhibited very promising multifunctional profile and thus, are recommended to be used as starter cultures at industrial scale fermentation process, in order to produce stable, novel and potentially functional table olives. Finally, the present thesis fully supports the concept of local microbial terroir and can potentially fingerprint the products.

Η επιτραπέζια ελιά είναι ένα από τα πιο δημοφιλή, παραδοσιακά, ζυμούμενα προϊόντα και η παγκόσμια παραγωγή και κατανάλωσή της αυξάνονται εκθετικά. Σύμφωνα με τη μέθοδο του φυσικού τύπου παραγωγής, οι ελιές υπόκεινται σε απευθείας ζύμωση σε άλμη, χωρίς καμία προ-επεξεργασία ξεπικρίσματος. Η διαδικασία αυτή παραμένει μέχρι και σήμερα εμπειρική και ασταθής, καθώς επηρεάζεται έντονα από τις φυσικοχημικές ιδιότητες του καρπού και τη μεταβολική δραστηριότητα μικροοργανισμών, οι οποίοι είναι προσαρτημένοι στον καρπό ή μεταδίδονται από το περιβάλλον. Στις μέρες μας, ο εκσυγχρονισμός της διαδικασίας παραγωγής έχει κεντρίσει το ενδιαφέρον τόσο της βιομηχανίας όσο και της επιστημονικής κοινότητας, με στόχο τη σταθεροποίηση της ζύμωσης και συνεπώς, την αύξηση της προστιθέμενης αξίας του τελικού προϊόντος. Επιπλέον, η μείωση του επιπέδου χλωριούχου νατρίου που χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια της ζύμωσης, είναι μία από τις κυριότερες προκλήσεις της βιομηχανίας και απαιτήσεις της αγοράς. Για τον λόγο αυτό, στην παρούσα διατριβή, εφαρμόστηκε και μελετήθηκε η χρήση μιας εμπορικής καλλιέργειας εκκίνησης (L. plantarum) στη ζύμωση τόσο της κυπριακής όσο και της ποικιλίας Picual, ακόμη και σε χαμηλότερη συγκέντρωση NaCl (7%). Από τα αποτελέσματα προκύπτει η σημαντική συμβολή της καλλιέργειας εκκίνησης και προτείνεται η μόνιμη εφαρμογή της σε βιομηχανική κλίμακα. Επιπλέον, λαμβάνοντας υπόψη τόσο το βιομηχανικό ενδιαφέρον όσο και την απαίτηση των καταναλωτών για την ανάπτυξη νέων λειτουργικών τροφίμων, εξετάστηκε το τεχνολογικό και προβιοτικό προφίλ αυτόχθονων οξυγαλακτικών βακτηρίων και ζυμών, που απομονώθηκαν κατά τη ζύμωση της κυπριακής ελιάς. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι κυπριακές ελιές θα μπορούσαν να θεωρηθούν ως μία νέα πηγή προβιοτικών μικροοργανισμών, καθώς μια σειρά από απομονώσεις έδειξε ενδιαφέροντα βιοτεχνολογικά χαρακτηριστικά. Συνεπώς, συνίσταται η χρήση τους ως καλλιέργειες εκκίνησης σε μελλοντικές ζυμώσεις βιομηχανικής κλίμακας, με σκοπό την παραγωγή σταθερών, καινοτόμων και πιθανώς λειτουργικών επιτραπέζιων ελιών. Τέλος, η παρούσα διατριβή υποστηρίζει πλήρως την έννοια του τοπικού μικροβιακού terroir και μπορεί δυνητικά να αποτυπώσει το προϊόντα.