Αξιολόγηση της αλλοίωσης τροφίμων φυτικής προέλευσης σε διαφορετικές συνθήκες συντήρησης και συσκευασίας με τη χρήση κλασικών τεχνικών και ταχέων μη παρεμβατικών μεθόδων αισθητήρων

Abstract

Η χημική σύσταση των φρούτων και των λαχανικών τα καθίστα μια άριστη οικολογική θέση για την ανάπτυξη αλλοιογόνων μικροβιακών ομάδων. Η παρούσα μελέτη είχε ως βασικό σκοπό την παρακολούθηση, τον χαρακτηρισμό και την εκτίμηση της μικροβιακής αλλοίωσης προϊόντων φυτικής προέλευσης, κάνοντας χρήση κλασικών και ταχέων μεθόδων ανάλυσης καθώς και κατάλληλων μοριακών τεχνικών. Τα υπό μελέτη προϊόντα φυτικής προέλευσης ήταν δείγματα φρέσκου ανανά και νωπών μανιταριών του είδους P. ostreatus. Η μελέτη διεξήχθη στο εργαστήριο Μικροβιολογίας και Βιοτεχνολογίας Τροφίμων του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών. Τα δείγματα του ανανά και του μανιταριού αποθηκεύτηκαν κάτω από αερόβιες συνθήκες σε διαφορετικές θερμοκρασίες συντήρησης και υποβλήθηκαν σε μικροβιολογική ανάλυση με απώτερο σκοπό την μελέτη της κινητικής κατάστασης της αλλοιωγόνου μικροβιακής χλωρίδας σε κάθε θερμοκρασία. Παράλληλα, πραγματοποιήθηκε οργανοληπτικός έλεγχος και μέτρηση του pH. Επιπλέον, στα δείγματα του ανανά έγινε πολυφασματική ανάλυση με την χρήση του οργάνου VideometerLab. Τα δεδομένα της μικροβιολογικής και της πολυφασματικής ανάλυσης του ανανά, συσχετιστήκαν με την μέθοδο της γραμμικής παλινδρόμησης μερικών ελαχίστων τετραγώνων (Partial Least Squares Regression, PLSR). Σκοπός αυτής της συσχέτισης ήταν η ανάπτυξη ενός μοντέλου πρόβλεψης του μικροβιακού πληθυσμού (ΟΜΧ) του εξεταζόμενου τροφίμου μέσω των δεδομένων πολυφασματικής απεικόνισης. Το πρόγραμμα στατιστικής επεξεργασίας που χρησιμοποιήθηκε για την εφαρμογή της ανάλυσης PLSR ήταν το λογισμικό χημειομετρίας “The Unscrambler” (έκδοση 9.7, CAMO Software AS, Oslo, Norway). Τέλος, πραγματοποιήθηκε μοριακή ανάλυση σε προσβεβλημένα μανιτάρια από βακτήρια του γένους Pseudomonas. H μοριακή ανάλυση περιελάμβανε την απομόνωση βακτηριακού γενομικού DNA και την χρήση της Rapd-PCR με στόχο μια αρχική εκτίμηση των διαφορετικών φαινοτυπικών ηλεκτοφορητικών προφίλ των βακτηρίων του γένους αυτού. Η κυρίαρχη μικροβιακή ομάδα της αλλοίωσης στον ανανά σε όλες τις θερμοκρασίες συντήρησης ήταν οι ζύμες, ενώ στο μανιτάρι οι Ψευδομονάδες και τα Εντεροβακτήρια. Τα δεδομένα της μικροβιολογικής και της πολυφασματικής ανάλυσης του ανανά, έδειξαν μεγάλο βαθμό συσχέτισης, ενώ η ανάπτυξη ενός μοντέλου πρόβλεψης του μικροβιακού πληθυσμού (ΟΜΧ) του εξεταζόμενου τροφίμου μέσω των δεδομένων πολυφασματικής απεικόνισης ήταν επιτυχής και παρουσίασε αρκετά καλά αποτελέσματα σε όλους τους εξεταζόμενους δείκτες επίδοσης. Τέλος, Η αναγνώριση και η διαφοροποίηση όλων των ευδιάκριτων προφίλ των στελεχών του γένους Pseudomonas πραγματοποιήθηκε μέσα από την χρήση της μεθόδου της RAPD-PCR και οπτικοποιήθηκε μέσα από την διενέργεια της τεχνικής της ηλεκτροφόρησης. Οι 49 απομονώσεις που ελήφθησαν από τα προσβεβλημένα μανιτάρια ομοδοποιήθηκαν με βάση το ποσοστό ομοιότητας των ηλεκτροφορητικών τους προφίλ που πάρθηκαν μέσα από την χρήση της μεθόδου της RAPD-PCR. Η ομαδοποίηση αυτή πραγματοποιήθηκε μέσα από την εφαρμογή του προγράμματος Bionoumerics (Applied Maths, Keistraat, Belgium) αλλά και μέσω χειροκίνητων προσαρμογών μέσα από την παρατήρηση των φωτογραφιών ηλεκτροφόρησης. Η τελική ανάλυση κατά συστάδες δημιούργησε (cluster analysis) ένα δενδρόγραμμα το οποίο αποκάλυψε την ύπαρξη 6 διαφορετικών ομάδων.

The chemical composition of fruits and vegetables makes it an excellent ecological place for the development of degenerative microbial groups. The purpose of this study was to monitor, characterize and assess the microbial spoilage of plant products using classical and rapid analytical methods and appropriate molecular techniques. The studied products of plant origin were samples of fresh pineapple and fresh mushrooms of P. ostreatus. The study was conducted in the Laboratory of Microbiology and Biotechnology of Food of the Agricultural University of Athens. Pineapple and mushroom samples were stored under aerobic conditions at different preservation temperatures and subjected to microbiological analysis with the ultimate goal of studying the kinetic status of alien microbial flora at each temperature. At the same time, organoleptic control and pH measurement were performed. In addition, perennial samples were multifactor analyzed using VideometerLab. The data of microbiological and multi-spectral analysis of pineapple were correlated with the Partial Least Squares Regression (PLSR) method. The purpose of this correlation was to develop a model of predicting the microbial population (OMX) of the food being tested through the multispectral imaging data. The statistical processing program used to implement the PLSR analysis was the chemistry software "The Unscrambler" (version 9.7, CAMO Software AS, Oslo, Norway). Finally, molecular analysis was performed on infected mushrooms of bacteria of the genus Pseudomonas. The molecular analysis consisted of isolation of bacterial genomic DNA and the use of Rapd-PCR for an initial assessment of the different phenotypic electrophoretic profiles of bacteria of this genus. The dominant microbial group of pineapple lesion at all maintenance temperatures was the dough, while the Pseudomonas and Enterobacteria were the mushroom. The data of microbiological and multi-spectral analysis of pineapples showed a high degree of correlation, while the development of a model of predicting the microbial population (MMX) of the food under study through multispectral imaging data was successful and showed quite good results in all tested performance indicators. Finally, the identification and differentiation of all distinct profiles of the strains of the genus Pseudomonas was performed through the use of the RAPD-PCR method and visualized through the technique of electrophoresis. The 49 isolates obtained from the affected mushrooms were homologated based on the similarity of their electrophoretic profiles obtained through the use of the RAPD-PCR method. This grouping was carried out through the application of Bionoumerics (Applied Maths, Keistraat, Belgium), but also through manual adjustments through observation of electrophoresis photographs. The final cluster analysis created a cluster analysis that revealed the existence of 6 different clusters.