Identification of microbiota of Sicilian artisanal raw milk cheese

Abstract

Several studies performed in the sector of ruminant husbandry have shown the crucial role of feeding strategies in influencing the overall quality of animal-based foods, especially dairy foods, with the development of volatile organic compounds that influence aroma and taste. To evaluate the effects of dietary olive cake, a source of bioactive phenolic compounds, as feed supplementation of lactating dairy cows, on the microbiological profile and structure of the LAB bacterial community, as well as on its distribution at the end of maturation of Caciocavallo or in the Sicilian dialect Cosacavaddu Ibleo, control (CTR) and experimental (EXP) cheese samples, produced in two cheesemaking trials, were subjected to plate counting and PCR-DGGE (denaturing gradient gel electrophoresis) analyses. In addition, the LAB population from analyzed cheeses was characterized through preliminary in vitro safety tests. Microbiological data showed the absence of Salmonella spp., L. monocytogenes, E. coli, and E. coli O157 in all cheese samples. The lactic acid bacteria (LAB) trend was quite similar in both control and experimental cheeses, reaching a value above 7.00 log10 CFU/g. Both mesophilic and thermophilic lactococci showed a similar trend, except for the CTR sample in the second cheesemaking where mesophilic lactococci reached the value of 8.78 log10 CFU/g the highest value ever. PCR-DGGE fingerprinting revealed slight microbial dynamics differences among the two cheesemaking trials, but a more biodiverse profile for experimental cheese samples, probably related to cows’ feed supplementation that during the ripening process selected certain microbial species. Another important issue, all tested LAB isolates, later more in-depth tested, fulfilled the safety assessment, and could represent a promising source of probiotic strains. Moreover, 42 LAB isolates were analyzed with rep-PCR fingerprinting method using the BOXAIR primer to characterize them at species level. Results showed that the prevailing LAB species were Pediococcus acidilactici (31%), Limosilactobacillus fermentum (31%), Lacticaseibacillus paracasei (7%), Lacticaseibacillus rhamnosus (10%), Lactobacillus delbrueckii (19%) και Streptococcus mitis / Streptococcus oralis (2%). This study highlighted the persistence of the resilient core microbiota of Cosacavaddu Ibleo cheeses at the end of ripening and a cow-feeding influence on the biodiversity of the LAB community of EXP cheese samples, confirming the sustainable use of food by-products in farming practices to obtain a more sustainable and biodiverse dairy product with a lower environmental impact, able also to preserve its typical traits. However, further studies are necessary to identify the dominant microbial species highlighted in the DGGE profiles.

Αρκετές μελέτες που πραγματοποιήθηκαν στον τομέα της εκτροφής μηρυκαστικών, έχουν δείξει τον κρίσιμο ρόλο της διατροφής στον καθορισμό της συνολικής ποιότητας των ζωικών τροφίμων, ιδιαίτερα των γαλακτοκομικών, με την ανάπτυξη πτητικών οργανικών ενώσεων που επηρεάζουν το άρωμα και τη γεύση. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η αξιολόγηση της επίδρασης της πάστας ελιάς, ως συμπλήρωμα διατροφής σε αγελάδες γαλακτοπαραγωγής, στο μικροβιολογικό προφίλ και στη δομή της βακτηριακής κοινότητας των οξυγαλακτικών βακτηρίων στο τέλος της ωρίμανσης, στο παραδοσιακό τυρί Caciocavallo ή Cosacavaddu Ibleo από την περιοχή της Σικελίας. Συγκεκριμένα, τυριά από δύο διαφορετικές τυροκομήσεις υποβλήθηκαν σε μικροβιολογική ανάλυση. Επιπλέον, ο πληθυσμός των οξυγαλακτικών βακτηρίων από τα υπό εξέταση τυριά χαρακτηρίστηκε μέσω προκαταρκτικών δοκιμών ασφάλειας invitro προκειμένου να διαπιστωθεί η δυνατότητα χρήσης τους ως καλλιέργειες εκκίνησης. Τα αποτελέσματα της μικροβιολογικής ανάλυσης έδειξαν την απουσία των παθογόνων βακτηρίων Salmonella spp., L. monocytogenes, E. coli και E. Coli O157 σε όλα τα δείγματα τυριού. Ο πληθυσμός των οξυγαλακτικών βακτηρίων ήταν παρόμοιος, τόσο στα δείγματα ελέγχου (χωρίς τη χορήγηση πάστας ελιάς στο σιτηρέσιο) όσο και στα πειραματικά δείγματα τυριού (με χορήγηση πάστας ελιάς), ανήλθε σε 7,00 log10 CFU/g περίπου. Τόσο οι μεσόφιλοι όσο και οι θερμόφιλοι γαλακτόκοκκοι εμφάνισαν παρόμοιο πληθυσμό (περίπου 7.00 log10cfu/g), εκτός από το δείγμα ελέγχου στη δεύτερη τυροκόμηση όπου οι μεσόφιλοι γαλακτόκοκκοι έφτασαν την τιμή των 8,78 log10 CFU/g που ήταν η υψηλότερη τιμή. Τα αποτελέσματα της ανάλυσηςPCR-DGGEεμφάνισαν μικρές διαφορές μεταξύ των δύο δοκιμών τυροκόμησης, αλλά μεγαλύτερη βιοποικιλότητα για τα πειραματικά δείγματα τυριού (ΕΧΡ), που σχετίζεται πιθανότατα με την ενίσχυση του σιτηρεσίου των αγελάδων με διατροφικό συμπλήρωμα πάστας ελιάς. Επιπλέον, τα απομονωμένα στελέχη οξυγαλακτικών βακτηρίων έδωσαν αρνητικά αποτελέσματα στη δοκιμή της αιμόλυσης και θα μπορούσαν να αποτελέσουν μια υποσχόμενη πηγή προβιοτικών καλλιεργειών. Επιπλέον, 42 απομονώσεις οξυγαλακτικών βακτηρίωναναλύθηκαν με τη μέθοδο rep-PCR χρησιμοποιώντας τον εκκινητή (BOXAIR) προκειμένου να πραγματοποιηθεί ταυτοποίηση σε επίπεδο είδους. Μετά τη διαδικασία ηλεκτροφόρησης που πραγματοποιήθηκε στο ενισχυμένο DNA, προέκυψε δενδρόγραμμα ομαδοποίησης των στελεχών σε 15 ομάδες με χρήση του προγράμματος Biomumerics. Από κάθε ομάδα επιλέχθηκαν αντιπροσωπευτικά στελέχη για ενίσχυση του γονιδίου 16SrRNA. Με την ενίσχυση του γονιδίου αυτού πραγματοποιήθηκε η ταυτοποίηση σε επίπεδο είδους μέσω του αλγόριθμου BLAST. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι στα δείγματα τυριού βρέθηκαν τα είδη Pediococcus acidilactici (31%), Limosilactobacillus fermentum (31%), Lacticaseibacillus paracasei (7%), Lacticaseibacillus rhamnosus (10%), Lactobacillus delbrueckii (19%) και Streptococcus mitis / Streptococcus oralis (2%). Αυτή η μελέτη έδωσε πληροφορίες για τη βιοπικοιλότητα των οξυγαλακτικών βακτηρίων στο τέλος του σταδίου ωρίμανσης του τυριού CosacavadduI bleo με την προσθήκη πάστας ελιάς στο σιτηρεσίο που χορηγήθηκε σε αγελάδες γαλακτοπαραγωγής, επιβεβαιώνοντας τη βιώσιμη χρήση των υποπροϊόντων του αγροδιατροφικού τομέα στις γεωργικές πρακτικές. Έτσι, αποκτάται ένα πιο βιώσιμο και με μεγαλύτερη βιοποικιλότητα γαλακτοκομικό προϊόν, με χαμηλότερο περιβαλλοντικό αποτύπωμα, ικανό επίσης να διατηρήσει τα τυπικά του χαρακτηριστικά.