Επίδραση της μερικής υποκατάστασης του χλωριούχου νατρίου από χλωριούχο κάλιο στα μικροβιολογικά και φυσικοχημικά χαρακτηριστικά φυσικών μαύρων ελιών ποικιλίας Καλαμών κατά τη διάρκεια της ζύμωσης

Abstract

Η επιτραπέζια ελιά αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα προϊόντα ζύμωσης, φυτικής προέλευσης, με την παγκόσμια παραγωγή να ανέρχεται σε πολλούς τόνους ετησίως. Στη χώρα μας, σε μια κανονική ελαιοκομική περίοδο, οι ποσότητες ελαιόκαρπου που χρησιμοποιούνται για επιτραπέζια χρήση υπερβαίνει του 300.000 τόνους, με τις φυσικές μαύρες ελιές ποικιλίας «Καλαμών» να αποτελούν το 30% αυτών. Ο εμπορικός τύπος «Φυσικές μαύρες ελιές σε άλμη» είναι διεθνώς αναγνωρισμένος, με την ποικιλία «Καλαμών» να χρησιμοποιείται ευρύτατα για την παρασκευή του. Το αλάτι αποτελεί ένα βασικό συστατικό στην επεξεργασία του ελαιόκαρπου, συμβάλλοντας στη διάχυση των θρεπτικών συστατικών από το μεσοκάρπιο της ελιάς προς την άλμη, δημιουργώντας το κατάλληλο θρεπτικό υπόστρωμα για την ανάπτυξη των μικροοργανισμών που θα επιτελέσουν τη ζύμωση. Με αυτό τον τρόπο, το προϊόν προστατεύεται από αλλοιώσεις και αποκτά τα κατάλληλα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά, υποστηρίζοντας την επικράτηση της επιθυμητής μικροχλωρίδας τόσο κατά τη ζύμωση, όσο και κατά τη συντήρηση. Δεδομένου ότι η καθημερινή κατανάλωση αλατιού (NaCl) έχει συνδεθεί με την πρόκληση καρδιαγγειακών νοσημάτων, η βιομηχανία αναζητά ολοένα και περισσότερο τρόπους για τη μείωσή του στην παρασκευή επιτραπέζιας ελιάς. Ο στόχος αυτής της εργασίας ήταν να διερευνήσει τις μικροβιολογικές και φυσικοχημικές παραμέτρους κατά τη ζύμωση της φυσικής μαύρης ελιάς ποικιλίας «Καλαμών» με την παραδοσιακή αναερόβια μέθοδο, σε άλμη με διαφορετικά ποσοστά υποκατάστασης (0, 25, 50 και 75%) του χλωριούχου νατρίου (NaCl) από χλωριούχο κάλιο (KCl). Ταυτόχρονα, αξιολογήθηκε η εφαρμογή της φασματοσκοπίας υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier στην ταχεία εκτίμηση της πορείας της ζύμωσης, μετά τη λήψη φασματοσκοπικών δεδομένων από τα ίδια χρονικά σημεία με τις φυσικοχημικές/ μικροβιολογικές αναλύσεις και συσχέτισής τους με τη χρήση τεχνικών εξόρυξης δεδομένων (data mining). Τα αποτελέσματα έδειξαν πως όλες οι περιπτώσεις υποκατάστασης οδήγησαν σε οξυγαλακτική ζύμωση, με τους πληθυσμούς των οξυγαλακτικών βακτηρίων στις περιπτώσεις με 25, 50 και 75% υποκατάσταση να ανέρχονται στους 8 log CFU/mL,

4 καταδεικνύοντας πως το χλωριούχο κάλιο (KCl) επιδρά θετικά στη ζύμωση. Επιπλέον, γρήγορη ήταν και η μείωση του pH των υποκαταστάσεων 25, 50 και 75% με KCl τις πρώτες 25 μέρες της ζύμωσης, φτάνοντας την τιμή του 3,7 σε σχέση με το μάρτυρα (0% υποκατάσταση) που είχε τιμή pH 4,7 την ίδια περίοδο. Με την επεξεργασία των φασματοσκοπικών δεδομένων και συσχέτισής τους με φυσικοχημικές/μικροβιολογικές παραμέτρους προέκυψε, πως η φασματοσκοπία υπερύθρου είναι δυνατό να παρακολουθήσει τις μεταβολές τιμών του pH καλύτερα από ότι τις μεταβολές τιμών των οξυγαλακτικών βακτηρίων (LAB). Ως αποτέλεσμα, το χλωριούχο κάλιο (KCl) μπορεί επιτυχώς να χρησιμοποιηθεί στην παρασκευή επιτραπέζιων ελιών, δημιουργώντας ένα τελικό προϊόν χαμηλής αλατοπεριεκτικότητας, εκπληρώνοντας την επιθυμία των καταναλωτών για χαμηλή κατανάλωση αλατιού.

The table olive constitutes one of the most significant fermentation products of plant origin, with global production reaching many tons annually. In our country, during a typical olive harvesting season, the quantity of olives used for table consumption exceeds 300,000 tons, with natural black olives of the "Kalamon" variety comprising 30% of this amount. The commercial type "Natural black olives in brine" is internationally recognized, with the "Kalamon" variety being widely utilized for its preparation. Salt (NaCl) is a fundamental ingredient in the processing of olives, contributing to the diffusion of nutrients from the olive mesocarp into the brine, creating the appropriate nutrient substrate for the development of microorganisms that will carry out the fermentation. This process protects the product from spoilage and imparts the appropriate organoleptic characteristics, supporting the prevalence of the desired microbiota both during fermentation and preservation. Given that daily sodium chloride (NaCl) consumption has been linked to cardiovascular diseases, the industry is increasingly seeking methods to reduce its usage in the preparation of table olives. The objective of this study was to investigate the microbiological and physicochemical parameters during the fermentation of natural black olives of the "Kalamon" variety using the traditional anaerobic method, in brine with varying levels of sodium chloride (NaCl) substitution (0%, 25%, 50%, and 75%) with potassium chloride (KCl). Concurrently, the application of Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy was evaluated for the rapid assessment of the fermentation process, following the acquisition of spectroscopic data at the same time points as the physicochemical and microbiological analyses, and correlating them using data mining techniques. The results indicated that all substitution scenarios led to vigorous lactic acid fermentation, with the populations of lactic acid bacteria (LAB) in the 25%, 50%, and 75% substitution scenarios reaching 8 log CFU/mL, demonstrating that potassium chloride (KCl) positively influences fermentation. Additionally, there was a rapid reduction in pH for the 25%, 50%, and 75% KCl substitution scenarios within the first 25 days of fermentation, reaching a value of 3.7 compared to the control (0% substitution) which had a pH value of 4.7 during the same period. By processing the spectroscopic data and

6 correlating them with physicochemical and microbiological parameters, it was found that infrared spectroscopy can better monitor pH value changes than changes in lactic acid bacteria (LAB) populations. Consequently, potassium chloride (KCl) can be successfully used in the preparation of table olives, resulting in a final product with low salt content, fulfilling consumer demand for lower sodium intake.