Μελέτη γλυκαντικών υλών: Αξιολόγηση της μικροβιακής χλωρίδας γλυκαντικών προϊόντων και επίδρασή τους στη μικροβιακή ανάπτυξη

Abstract

Η αυξανόμενη τάση κατανάλωσης γλυκαντικών υλών, παράλληλα με την ανεπαρκή ερευνητική βιβλιογραφία, δημιούργησε την ανάγκη για έρευνα. Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάστηκε η μικροβιακή χλωρίδα πενήντα πέντε εμπορικών γλυκαντικών υλών και αξιολογήθηκε η επίδραση επιλεγμένων υποκατάστατων ζάχαρης (σακχαρόζης) στην ανάπτυξη τόσο παθογόνων όσο και ευεργετικών για τον άνθρωπο μικροοργανισμών. Αρχικά, προσδιορίστηκε το μικροβιακό φορτίο των δειγμάτων με καταμέτρηση της ολικής μεσόφιλης χλωρίδας (Ο.Μ.Χ.) καθώς και των πληθυσμών των κολοβακτηρίοειδών (coliforms), των εντεροβακτηρίων (βακτήρια της οικογένειας Enterobacteriaceae), και των Staphylococcus spp., Listeria spp. και Salmonella spp.. Σύμφωνα με τα ληφθέντα αποτελέσματα, γενικά χαμηλή Ο.Μ.Χ. (≤2,00 log cfu) προσδιορίστηκε σχεδόν στο σύνολο των εξετασθέντων προϊόντων, ενώ σε εννέα από αυτά καταμετρήθηκαν και χαμηλοί πληθυσμοί βακτηρίων του γένους Staphylococcus. Ακολούθησαν διαδικασίες εμπλουτισμού με στόχο την ανίχνευση των παθογόνων Staphylococcus aureus (στο σύνολο των δειγμάτων) και Listeria monocytogenes και Salmonella spp. (σε επιλεγμένα δείγματα). Σύμφωνα με τα αποτελέσματα του εμπλουτισμού, η παρουσία Staphylococcus spp. διαπιστώθηκε σε 12 προϊόντα, από τα οποία μόνο οι απομονώσεις από δύο προϊόντα θεωρήθηκαν ως πιθανές αποικίες του παθογόνου S. aureus μέσω ταχείας δοκιμής συγκόλλησης ορρού. Στη συνέχεια, αξιολογήθηκε ο μέγιστος ειδικός ρυθμός ανάπτυξης (μmax) των παθογόνων βακτηρίων L. monocytogenes και S. aureus και του βακτηρίου με προβιοτικό δυναμικό Lactobacillus pentosus, μέσω μετρήσεων οπτικής πυκνότητας (OD) στους 30°C για 48h, παρουσία γλυκοζιτών στεβιόλης και ξυλιτόλης σε συγκέντρωση 0, 2,5, 5 και 10% (w/v) σε θρεπτικό ζωμό. Τα ληφθέντα αποτελέσματα, υπέδειξαν μείωση του μmax της L. monocytogenes σε θρεπτικό ζωμό περιεκτικότητας 10% (w/v) σε ξυλιτόλη και αύξηση του μmax του S. aureus σε ζωμό περιεκτικότητας 2,5% (w/v) σε ξυλιτόλη. Από την άλλη πλευρά, δεν σημειώθηκε κάποια αξιοσημείωτη επίδραση των γλυκαντικών στον μmax του Lb. pentosus. Τέλος, προκειμένου να εκτιμηθεί η αντιλιστεριακή δράση των γλυκοζιτών στεβιόλης, η ανάπτυξη του παθογόνου L. monocytogenes αξιολογήθηκε στους 10°C σε θρεπτικό ζωμό (i) απουσία γλυκοζιτών στεβιόλης (μάρτυρας), (ii) παρουσία γλυκοζιτών στεβιόλης σε συγκέντρωση 10 % (w/v) και (iii) παρουσία σακχαρόζης στην ίδια συγκέντρωση (10% w/v). Πιο συγκεκριμένα, προσδιορίστηκαν οι καμπύλες ανάπτυξης του παθογόνου στις τρεις παραπάνω συνθήκες, και εν συνεχεία εκτιμήθηκα οι κινητικές παράμετροι αύξησης μέσω προσαρμογής του πρωτογενούς μοντέλου 6 των Baranyi and Roberts στα ληφθέντα μικροβιολογικά δεδομένα. Η μικρότερη τιμή μmax προσδιορίστηκε παρουσία γλυκοζιτών στεβιόλης, ενώ ακολούθησαν η σακχαρόζη και ο μάρτυρας. Επίσης, με βάση τις τιμές οι οποίες προσδιορίστηκαν για τη φάση προσαρμογής, η L. monocytogenes φάνηκε να προσαρμόζεται περίπου 1,5 φορές γρηγορότερα στο ζωμό-μάρτυρα συγκριτικά με τον ζωμό σακχαρόζης, ενώ στην περίπτωση των γλυκοζιτών στεβιόλης πέρασε κατευθείαν στην εκθετική φάση ανάπτυξης. Τα ευρήματα αυτής της μελέτης θα μπορούσαν να αποτελέσουν τη βάση για περαιτέρω έρευνα σχετικά με τον μεταβολισμό των γλυκαντικών από βακτήρια, τόσο παθογόνων όσο και ευεργετικών βακτηρίων με διατροφικό (προβιοτικά) ή/και τεχνολογικό ενδιαφέρον για την παραγωγή ζυμωμένων τροφίμων. Εξίσου μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει επίσης και η διεξαγωγή έρευνας μικροβιακής οικολογίας η οποία θα εστιάζει στην επίδραση γλυκαντικών υλών στις αλληλεπιδράσεις παθογόνων-ευεργετικών βακτηρίων σε σχέση με την αντίστοιχη επίδραση της σακχαρόζης.

The increase in the consumption of sweeteners, along with the insufficient literature on the subject, has created the need for research. In this M.Sc thesis the microbial flora of 55 commercial sweeteners was examined and the influence of selected sugar (saccharose) substitutes on the development of both pathogenic and beneficial microorganisms was evaluated. Initially, the microbial load of the samples was determined by counting the total mesophiles, as well as the coliforms, enterobacteria (bacteria of the Enterobacteriaceae family), and Staphylococcus spp., Listeria spp. and Salmonella spp. According to the results, total mesophiles were generally determined at low populations (≤2.00 log cfu) in almostall of the tested products, whereas nine of them were also counted with low bacterial populations of the genus Staphylococcus. Enrichment procedures were followed to detect the pathogen Staphylococcus aureus (in all samples) and Listeria monocytogenes and Salmonella spp. (in selected samples). According to the enrichment results, the presence of Staphylococcus spp. was notedin 12 products, of which only the isolates of two products were considered as possible colonies of S. aureus though a rapid serum agglutination test. The maximum specific growth rate (μmax) of the pathogens L. monocytogenes and S. aureus and the presumptive probiotic Lactobacillus pentosus was assessed by optical density (OD) measurements at 30 ° C for 48h in the presence of steviol glycosides and xylitol at concentration of 0, 2.5, 5 and 10% (w/v) in nutrient broth. The obtained results indicated decrease of L. monocytogenes μmax in 10% (w/v) broth in xylitol and increase of μmax of S. aureus in 2.5% (w/v) broth in xylitol. On the other hand, there was no noticeable effect of the sweeteners on the μmax of Lb. pentosus. Finally, in order to assess the antilisterial activity of steviol glycosides, the growth of L. monocytogenes was evaluated at 10 ° C in culture broth (i) in the absence of steviol glycosides (control); (ii) in the presence of steviol glycosides at concentration of 10% w/v and (iii) in the presence of sucrose at the same concentration (10% w / v). In particular, the pathogen’s growth curves were determined at the three formentioned contitions, and then the growth kinetic parameters were estimated by fitting the primary model of Baranyi and Roberts to the obtained microbiological data. The lowest μmax value was determined in the presence of steviol 8 glycosides, followed by succharose and control. Also, based on the values determined for the lag phase, L. monocytogenes appeared to adapt approximately 1.5 times faster to the control broth compared to the succharose broth, whereas in the case of the steviol glucosides it appear to enter directly into the exponential growth phase. The findings of this study could be the basis for further research into the metabolism of sweeteners by bacteria, both pathogenic and beneficial bacteria with nutritional (probiotic) and/or technological interest in the production of fermented foods. Equally interesting is also the design and conductance of microbial ecology research which will focus on the interactions between pathogenic and beneficial bacterial species compared to the corresponding interactions observed in the presence of saccharose.