Μελέτη ιδιοτήτων οξυγαλακτικών βακτηρίων που σχετίζονται με την παραγωγή προζυμιού

Abstract

Το προζύμι αποτελεί ενδιάμεσο προϊόν της διαδικασίας της αρτοποίησης. Είναι ένα μείγμα αλεύρου δημητριακών και νερού, του οποίου η ενδογενής μικροχλωρίδα απαρτίζεται από οξυγαλακτικά βακτήρια και ζύμες. Λόγω αυτής της μικροχλωρίδας και κυρίως λόγω των οξυγαλακτικών βακτηρίων, η χρήση του μπορεί να βελτιώσει τις οργανοληπτικές ιδιότητες του τελικού προϊόντος, να επεκτείνει τη διάρκεια ζωής του αλλά και να βελτιώσει την θρεπτική αξία του - ακολουθώντας παράλληλα την απαίτηση των καταναλωτών για τρόφιμα απαλλαγμένα από συντηρητικά – ιδιαίτερα σε προϊόντα καθημερινής κατανάλωσης όπως το ψωμί. Στην παρούσα μελέτη, σκοπό αποτέλεσε η μελέτη μεταβολικών και τεχνολογικών ιδιοτήτων των οξυγαλακτικών βακτηρίων που προέρχονται από ζυμούμενα αλλαντικά, λαχανικά (κουνουπίδι), αλλά και προζύμι και σχετίζονται με την παραγωγή προζυμιών. Τέτοιες ήταν η δραστικότητα λιπασών, πρωτεασών και φυτάσης, η ικανότητα οξίνισης του ζυμαριού καθώς και η ικανότητα τους να παράγουν αντιμικροβιακές ενώσεις με απώτερο στόχο την επιλογή στελεχών οξυγαλακτικών βακτηρίων που θα χρησιμοποιηθούν ως εναρκτήριες καλλιέργειες στην προετοιμασία προζυμιών για την παρασκευή παραδοσιακού ψωμιού. Έτσι, κατά την διεξαγωγή της ερευνητικής μελέτης χρησιμοποιήθηκαν 78 στελέχη του είδους Lb. plantarum τα οποία ανήκουν στην συλλογή μικροοργανισμών του Εργαστηρίου Ποιοτικού Ελέγχου & Υγιεινής Τροφίμων και Ποτών του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών. Αναφορικά με τις μεταβολικές ιδιότητες των στελεχών που μελετήθηκαν, τα στελέχη μετά από επώαση 24 ωρών προκάλεσαν μείωση της τιμής του pH ζυμαριών από αλεύρι σίτου στο 3.25 - 4.69 με ταυτόχρονη αύξηση της οξύτητας στο 2.18 – 6.31, η πρωτεολυτική δραστηριότητα αξιολογήθηκε με δύο μεθόδους, αρχικά με τη μέθοδο διάχυσης σε στερεό θρεπτικό υπόστρωμα, όπου βρέθηκαν 26 στελέχη θετικά στη δοκιμή πρωτεολυτικής δράσης και τα οποία ελέγχθηκαν και με δεύτερη μέθοδο, αυτή της ηλεκτροφόρησης των πρωτεϊνών σε πηκτή πολυακρυλαμιδίου με δωδεκυλο-θειικό νάτριο, όπου και επιβεβαιώθηκε η ικανότητα των στελεχών. Με δύο διαφορετικές προσεγγίσεις αξιολογήθηκε και η λιπολυτική δράστηριότητα των στελεχών Lb. plantarum. Θετικά αποτελέσματα λιπολυτικής δράσης παρουσίασαν 7 από τα στελέχη. Κατά την δεύτερη μέθοδο μελετήθηκε η κινητική της λιπόλυσης των στελεχών αυτών. Όσον αφορά στην ενεργότητα φυτάσης, δεν ανιχνεύτηκε ικανότητα παραγωγής της από κανένα μελετούμενο στέλεχος. Επιπλέον, μελέτη πραγματοποιήθηκε και για την αντιμυκητιακή ικανότητα των στελεχών. Από το σύνολο των στελεχών, 13 στελέχη του Lb. plantarum παρουσίασαν ικανότητα παρεμπόδισης της ανάπτυξης του μύκητα Aspergillus sp.. Η παρεμπόδιση αυτή σε 3 στελέχη αποδόθηκε σε πρωτεϊνικής φύσης ενώσεις. Σε ότι αφορά στα υπόλοιπα 10 στελέχη, από τις ενώσεις που βιβλιογραφικά συνεισφέρουν στην αντιμικροβιακή δράση, (π.χ. φορμικό, βενζοϊκό κτλ.) ενοπίστηκαν μόνο το γαλακτικό και σε ορισμένα στελέχη το οξικό οξύ. Τέλος, εκτιμώντας συνολικά τα αποτελέσματα των παραπάνω ιδιοτήτων επιλέχθηκαν 24 από τα 78 στελέχη Lb. plantarum ως εναρκτήριες καλλιέργειες για την παρασκευή παραδοσιακού ψωμιού με προζύμι και διεξαγωγή οργανοληπτικού ελέγχου προς αξιολόγηση του τελικού προϊόντος.

Sourdough is an intermediate product of bread making. It consists of flour, water and a complex microbial ecosystem mainly constituted by lactic acid bacteria (LAB) and yeasts. Sourdough, due to its endogenous microbiota and mostly due to the lactic acid bacteria, is known to improve the organoleptic and technical properties of bread and also expand its shelf life, following the present trend of not using preservatives in everyday consuming products such as bread. The aim of this study was to assess the metabolic activities of lactic acid bacteria isolated from sourdough, meat and vegetable fermentations. Such activities were acidification capacity, lipolysis and proteolysis ones, their ability to produce antifungal compounds and phytase towards the ultimate aim of selecting strains suitable to be used as starter cultures in sourdough breads. In this study seventy-eight Lactobacillus plantarum strains available at the Laboratory of Food Quality Control and Hygiene of Agricultural University of Athens, previously isolated from different food matrices, were used. Proteolytic and lipolytic activities were evaluated by two approaches. The former was assessed initially by the Agar Well Diffusion Assay and for the twenty-six strains that exhibited proteolytic activity Sodium dodecyl sulfate – polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) was also applied. Seven strains showed lipolytic activity when tested, using the Agar Well Diffusion Assay, the kinetics of which were also studied. Phytase activity of the strains was also assessed, but none of the strains showed positive results. Furthermore, all strains were screened for their antifungal activity against Aspergillus sp. using the Agar Well Diffusion Assay. Results demonstrated that 13 strains had inhibitory activity towards Aspergillus sp. Finally, in accordance with the results obtained from all metabolic activities tested, 24 of the 78 bacterial strains were selected and used as starter cultures for sourdough breadmaking. Then, the final product was evaluated by conducting an organoleptic test.