Εφαρμογή φασματοσκοπικών (FT-IR) και μοριακών τεχνικών (μεταγενετική ανάλυση) στην αξιολόγηση της ποιότητας συσκευασμένων πράσινων ελιών

Abstract

Στην παρούσα εργασία αξιολογήθηκε η ποιότητα συσκευασμένων πράσινων ελιών των ελληνικών ποικιλιών Χαλκιδική και Κονσερβολιά, που είχαν συντηρηθεί σε εύκαμπτους πολυστρωματικούς περιέκτες με τροποποιημένη ατμόσφαιρα (100% Ν2) για χρονικό διάστημα 12 μηνών. Αρχικά πραγματοποιήθηκε εφαρμογή φασματοσκοπίας υπέρυθρου με μετασχηματισμό Fourier (FT-IR) για τον προσδιορισμό της μεταβολής του συνολικού μεταβολικού αποτυπώματος των δειγμάτων κατά τη δωδεκάμηνη συντήρηση. Στη συνέχεια, τα φασματικά δεδομένα συσχετίσθηκαν με τα μικροβιολογικά δεδομένα, καθώς και με την ποικιλία και τη συσκευασία των δειγμάτων, για τη δημιουργία μοντέλων πρόβλεψης. Παράλληλα, εφαρμόστηκε μεταγενετική ανάλυση για τον προσδιορισμό του πληθυσμού των ζυμών-μυκήτων του ελαιοκάρπου. Η ανεξάρτητη από την καλλιέργεια μοριακή τεχνική (Illumna - Mi-Seq) πραγματοποιήθηκε σε τρία χρονικά σημεία κατά τη διάρκεια της συντήρησης: αρχικό (μήνας 0), ενδιάμεσο (μήνας 6) και τελικό (μήνας 12). Για την ταυτοποίηση των ζυμών-μυκήτων χρησιμοποιήθηκε η γενετική περιοχή ITS2. Το μοντέλο PLS-R που δημιουργήθηκε για την πρόβλεψη του πληθυσμού των οξυγαλακτικών βακτηρίων παρουσίασε ικανοποιητική επίδοση, με τιμές RMSEC 0,313, RMSECV 0,425 και RMSEP 0,412 log CFU/g και αντίστοιχες τιμές συντελεστών συσχέτισης R2c 0,743, R2cv 0,539 και R2p 0,448. Η επίδοση του μοντέλου PLS-DA για τη διάκριση των δύο ποικιλιών αξιολογήθηκε με βάση τα ποσοστά ακρίβειας (Accuracy, %) τα οποία ήταν 92,2% και 94,7% για την ανάπτυξη και την επικύρωση του μοντέλου αντίστοιχα. Επιπλέον, η ευαισθησία (Sensitivity, %) του μοντέλου κατά την επικύρωση για κάθε μια ποικιλία ξεχωριστά διαμορφώθηκε σε 100% και 90,9% για τις ποικιλίες Χαλκιδική και Κονσερβολιά αντίστοιχα. Λιγότερο ικανοποιητική ήταν η επίδοση του μοντέλου PLS-DA για τη διάκριση των δύο συσκευασιών μεταξύ τους, καθώς η ακρίβεια του μοντέλου ήταν 68,8% κατά την ανάπτυξη του μοντέλου και 57,9% κατά την επικύρωση. Επιπλέον, η ευαισθησία του μοντέλου για κάθε μια συσκευασία ξεχωριστά διαμορφώθηκε σε 63,6% και 50%. Αναφορικά με την ταυτοποίηση των ζυμών-μυκήτων στο οικοσύστημα της πράσινης ελιάς με βάση τη γενετική περιοχή ITS2, στα 12 δείγματα ελαιόκαρπου ανιχνεύθηκαν συνολικά 35 OTUs που αντιπροσωπεύουν 2 φύλα (Ascomycota και Basidiomycota). Όσον αφορά στη σύνθεση του πληθυσμού των ζυμομυκήτων σε επίπεδο είδους, παρατηρήθηκε ότι στους μήνες 0 και 6 υπερίσχυαν τα είδη Pichia membranifaciens και Pichia manshurica. Κατά το ενδιάμεσο χρονικό σημείο της συντήρησης, σε κάποια δείγματα παρατηρήθηκαν σχετικά αυξημένοι πληθυσμοί Saccharomyces cerevisiae και Brettanomyces spp. Στο τέλος της συντήρησης τα δείγματα παρουσίασαν μεγαλύτερη βιοποικιλότητα. Ταυτοποιήθηκαν είδη των γενών Candida και Quambalaria και είδη όπως τα Rhodosporidiobolus colostri, Yarrowia bubula, Alternaria alternata και Aspergillus spp.

The aim of the present work was to evaluate the quality of packaged Spanish-style green olives of the Greek varieties Halkidiki and Conservolea, which had been preserved in flexible multi-layered pouches under a modified atmosphere (100% Ν2) for a period of 12 months. Initially, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) was performed to determine the change in the overall metabolic fingerprint of the samples during storage. Further on, the spectral data acquired were correlated with the microbiological data, as well as with the variety of olives and type of packaging to develop prediction models. At the same time, metagenetic analysis was applied to identify the olive fungal communities. The culture-independent molecular technique (Illumna - Mi-Seq) was performed at the beginning (0 months), middle (6 months) and final (12 months) stages of storage to elucidate the biodiversity of fungal communities using the ITS2 region. The PLS-R model developed to predict the population of lactic acid bacteria presented satisfactory performance with root mean squared error (RMSE) values of 0.313, 0.425, and 0.412 log CFU/g for model calibration, cross validation and prediction, respectively. The calculated values of the coefficient of determination (R2) were 0.743, 0.539, 0.448 for model calibration, cross validation and prediction, respectively. The performance of the PLS-DA model for the discrimination of the two varieties presented accuracy of 92.2% and 94.7% for model calibration and prediction, respectively. In addition, the per class accuracy (sensitivity) for the two table olive varieties were 100% and 90.9% for Halkidiki and Conservolea, respectively. Finally, the performance of the PLS-DA model for the discrimination of the two types of pouches was less satisfactory, as the accuracy was 68.8% and 57.9% for model calibration and prediction, respectively. In addition, the per class accuracy (sensitivity) for the two types of pouches were 63.6% and 50%, respectively. Regarding the identification of fungal communities in the green olive ecosystem based on the ITS2 region, a total of 35 OTUs representing 2 phyla (Ascomycota and Basidiomycota) were detected in 12 olive fruit samples. Regarding the composition of the yeast population at species level it was observed that Pichia membranifaciens and Pichia manshurica prevailed in 0 and 6 months of storage. In addition, relatively high populations of Saccharomyces cerevisiae and Brettanomyces spp. were observed in some samples in the 6th month of storage. Finally, at the end of storage the samples presented higher biodiversity. Specifically, Candida spp. and Quambalaria spp. as well as Rhodosporidiobolus colostri, Yarrowia bubula, Alternaria alternata and Aspergillus spp. were mostly identified.