Επεξεργασία Ελιάς Καλαμών

Transcript

1 ΤΕΙ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ Σχολή Τεχνολογίας Γεωπονίας και Τεχνολογίας Τροφίμων και Διατροφής Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων Επεξεργασία Ελιάς Καλαμών Κουτρουμπής Φώτιος Γεωπόνος Αγγελής Γεώργιος Γεωπόνος MSc Ο καρπός της ελιάς Είναι δρύπης κι αποτελείται από 3 μέρη: α) το επικάρπιο ή επιδερμίδα ή φλοιό (1,5-3% του σ. β.), β) το μεσοκάρπιο ή σάρκα (68-81% του σ. β.) και γ) το ενδοκάρπιο ή πυρήνα ή κουκούτσι (10-30% του σ. β.). Οι παραπάνω αναλογίες επηρεάζονται από την ποικιλία της ελιάς, τις καλλιεργητικές φροντίδες που εφαρμόζονται, την πορεία των καιρικών συνθηκών, το έδαφος του ελαιώνα και το στάδιο ωριμότητας του καρπού (Boskou, 1996). Ο καρπός της ελιάς 1

2 Κυριότερα συστατικά της σάρκας 1. Νερό (65-72%), 2. Λιπαρές ουσίες (17-30%), 3. Υδατάνθρακες γλυκόζη, Μαννιτόλη, φρουκτόζη, 4. Πρωτεΐνες (1,5 και 2%), 5. Βιταμίνες, 6. Ανόργανα συστατικά, 7. Οργανικά οξέα, 8. Χρωστικές 9. Φαινολικά συστατικά. Οι κύριες βιταμίνες 1. Β 1 ή θειαμίνη (0,54-11μg/100g καρπού), 2. C (12,9-19,111μg/100g καρπού) 3. Καροτένια (0,15-0,23111μg/100g καρπού). 4. Τοκοφερόλη (Ε), (2 μέχρι 7,5 μg/100g) καρπού. Οι λιποδιαλυτές βιταμίνες (καροτένια και τοκοφερόλη) παραμένουν στη σάρκα της ελιάς μέχρι το τέλος της επεξεργασίας (αδιάλυτες στο νερό). Οι υδατοδιαλυτές χάνονται ανάλογα με τη μέθοδο επεξεργασίας. Θρεπτική αξία των σημαντικότερων επιτραπέζιων ελιών 2

3 Οργανικά Οξέα Έχει διαπιστωθεί η παρουσία τριών οργανικών οξέων, 1. του οξαλικού, 2. του μηλικού 3. του κιτρικού σε συγκεντρώσεις από 0,1 έως 0,2%. Η οξύτητά της είναι χαμηλή, αλλά επαρκής για να εξασφαλίσει ένα ελαφρώς όξινο περιβάλλον (ph 5,2-5,5). Τα οργανικά οξέα έχουν ιδιαίτερη σημασία για τις φυσικές ώριμες ελιές, γιατί: μεταφέρονται στην άλμη (κατά το ήμισυ) που καλύπτει τις ελιές που εξασφαλίζουν στο προϊόν ελαφρά όξινο περιβάλλον (ph 5,5-6,0). Βοηθούν στην δημιουργία ομαλών συνθηκών ζύμωσης και κάνουν την εκτροπή από την κανονική πορεία λιγότερο πιθανή. Φαινολικά συστατικά Ο καρπός της ελιάς είναι πλούσιος. Ο ρόλος τους είναι πολισχιδής. έχουν μικροβιοκτόνες ή μικροβιοστατικές ιδιότητες, επηρεάζουν τη γεύση και το άρωμα της ελιάς Η πικρή γεύση της ανεπεξέργαστης ελιάς οφείλεται στην παρουσία φαινολικών συστατικών με κυριότερο την την ελευρωπαϊνη (oleuropein, το κύριο συστατικού του καρπού της ελιάς). Φαινολικά συστατικά Ελευρωπαΐνη: Γλυκοζίτης στον οποίο οφείλεται η πικρή γεύση των ελιών Υδατοδιαλυτή, εκχυλίζεται με το νερό ή την άλμη από τη σάρκα του καρπού της ελιάς Με αλκαλική υδρόλυση παράγει καφεϊκό οξύ και ένα σύμπλοκο απαλλαγμένο από την πικρή γεύση Καταστρέφεται με την κατεργασία των ελιών με NaOH σε θερμοκρασία δωματίου. Με την απομάκρυνση του NaOH δεν επανέρχεται η πικρή γεύση Στη βιομηχανία η κατεργασία γίνεται με ρυθμιζόμενη επίδραση NaOH 1-2% σε θερμοκρασία δωματίου Σημαντικός ο έλεγχος του βαθμού διείσδυσης του διαλύματος NaOH στη σάρκα της ελιάς με δείκτη φαινολοφθαλεΐνης 3

4 Φαινολικά συστατικά Η υδροξυτυροσόλη ή 3,4-διυδροξυφαινυλοαιθανόλη, Η τυροσόλη, ένας εστέρας του καφεϊκού οξέος με ραμνόζη στο μόριο της οποίας είναι δεσμευμένη γλυκοζιτικά υδροξυτυροσόλη (verbascoside), Το βανιλικό οξύ, Ελενολικό οξύ, Καφεϊκό οξύ π-κουμαρικό οξύ (Brenes et al., 1992). Φαινολικά συστατικά Οι Ελιές περιέχουν : Φλαβόνες, Φλαβονοειδή Σεκοϊριδοειδή (Marsilio et al., 2001). Η περιεκτικότητα της σάρκας της ελιάς σε φαινολικά συστατικά διαφοροποιείται ανάλογα με την ποικιλία και κυμαίνεται από 1,96 μέχρι 2% στην περίπτωση των άγουρων ελιών και από 0,98 μέχρι 1% στην περίπτωση των ώριμων ελιών. 4

5 Σύμφωνα με το Διεθνές Συμβούλιο Ελαιολάδου (1991) ως επιτραπέζια ελιά ορίζεται ο καρπός καθορισμένων ποικιλιών του καλλιεργούμενου ελαιοδέντρου (Olea europaea sativa), που συγκομίζεται στο στάδιο κατάλληλης ωριμότητας και ποιότητας, τέτοιας ώστε μετά από κατάλληλη επεξεργασία να δώσει ένα προϊόν βρώσιμο και καλά συντηρούμενο. Κάθε μέθοδος επεξεργασίας στοχεύει στην απομάκρυνση του φαινολικού γλυκοζίτη «ελευρωπαΐνη», που προσδίδει πικρή γεύση στους καρπούς και τους καθιστά ακατάλληλους προς κατανάλωση. ΣΤΟΧΟΣ ΤΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΩΝ 1) Περιορισμός της πικρής γεύσης που οφείλεται στην ελευρωπαϊνη 2) Δδιασφάλιση συντήρησης του προϊόντος μέσω της δράσης των γαλακτικών βακτηρίων (μείωση του ph) 3) Βελτίωση της ποιότητας του τελικού προϊόντος (επηρεάζοντας το άρωμα, τη γεύση, την υφή κλπ) 5

6 Οι επιτραπέζιες ελιές, ανάλογα με την κατάσταση και το στάδιο ωρίμανσής τους διακρίνονται σε 3 τρείς κατηγορίες: 1. πράσινες ελιές, 2. ξανθές ελιές, 3. μαύρες ελιές ΓΙΑΤΙ ΕΙΝΑΙ ΣΥΜΑΝΤΙΚΗ Η ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΤΗΣ ΖΥΜΩΣΗΣ ΤΩΝ ΕΠΙΤΡΑΠΕΖΙΩΝ ΕΛΙΩΝ? Η τεχνολογία της ζύμωσης που ΕΦΑΡΜΟΖΕΤΑΙ είναι εμπειρική και πολλές φορές οδηγεί σε διακυμάνσεις του οργανοληπτικού και φυσικοχημικού προφίλ του τελικού προϊόντος. Η παραγωγή και διακίνηση γίνεται από συνεταιρισμούς μικρές βιοτεχνίες με χρήση παλαιάς τεχνολογίας και τεχνογνωσία, περιορίζοντας έτσι κατά πολύ το κέρδος. Ο τομέας της παραγωγής επιτραπέζιας ελιάς στην Ελλάδα συναγωνίζεται αυτούς των αναπτυσσόμενων χωρών με πολύ χαμηλά κόστη παραγωγής. Η ΖΥΜΩΣΗ ΤΩΝ ΕΠΙΤΡΑΠΕΖΙΩΝ ΕΛΙΩΝ Η ζύμωση είναι ένα βιολογικό φαινόμενο, και ως εκ τούτου πραγματοποιείται με τη δράση διαφόρων μικροοργανισμών 6

7 Η ΖΥΜΩΣΗ ΤΩΝ ΕΠΙΤΡΑΠΕΖΙΩΝ ΕΛΙΩΝ Όταν τα γαλακτικά βακτήρια υπερτερούν των ζυμών ευνοείται η γαλακτική ζύμωση και παράγεται προϊόν μεγαλύτερης οξύτητας xαμηλότερου ph συνθήκες επιθυμητές για τη ζύμωση των φυσικώς ώριμων ελιών Όταν οι επικρατούν οι ζύμες, το τελικό προϊόν: έχει γεύση μούχλας και διατηρείται για μικρότερο χρονικό διάστημα ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΠΟΡΕΙΑ ΤΗΣ ΖΥΜΩΣΗΣ 1. Το ph της άλμης 2. Το % NaCl στην άλμη 3. Τη θερμοκρασία κατά τη διάρκεια της ζύμωσης 4. Τη διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών και τη διάχυση τους μέσω της φλοιού του καρπού (σάκχαρα) 5. Τη σύσταση των πολυφαινολικών ενώσεων στον καρπό 6. Τον αερισμό των περιεκτών 7. Την ποικιλία της ελιάς, ιδιαίτερα στις φυσικές ελιές Πρότυπες Φυσικοχημικές τιμές τελικού προϊόντος ph μεταξύ 3,8 εως 4,2 Ογκομετρούμενη οξύτητα 0,4-0,8 % (γαλακτικό οξύ) Συγκέντρωση NaCl 6 εως 8 % (w/v). 7

8 ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΦΥΣΙΚΑ ΜΑΥΡΩΝ ΕΛΙΩΝ Οι καρποί μεταφέρονται στις μονάδες επεξεργασίας (διαλογή, πλύσιμο και εμβάπτιση σε πυκνό διάλυμα άλμης). Η άλμη παίζει σημαντικό ρόλο στη ζύμωση και την σταθερότητα του τελικού προϊόντος. Οι ελιές τοποθετούνται σε άλμη με συγκέντρωση NaCl 8-14% (w/v). Σ' αυτές τις συγκεντρώσεις δεν είναι δυνατή η ανάπτυξη των περισσότερων μικροοργανισμών, εκτός από τις ζύμες, οι οποίες είναι ανθεκτικές στο αλάτι και αποτελούν την επικρατέστερη μικροχλωρίδα σ' αυτές τις ζυμώσεις. ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΦΥΣΙΚΑ ΜΑΥΡΩΝ ΕΛΙΩΝ Οι υψηλές συγκεντρώσεις NaCl στην άλμη εξασφαλίζουν την αποφυγή αλλοιώσεων του τελικού προϊόντος, οι οποίες οφείλονται στα βακτήρια των γενών: Clostridium, Propionibacterium κ.ά, τα οποία είναι περισσότερο ευαίσθητα σε υψηλά επίπεδα NaCl σε σχέση με άλλους μικροοργανισμούς της ζύμωσης, όπως: ζύμες γαλακτικά βακτήρια (lactic acid bacteria, LABs). ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΦΥΣΙΚΑ ΜΑΥΡΩΝ ΕΛΙΩΝ Χαμηλή συγκέντρωσης NaCl στην άλμη επιτρέπει την ανάπτυξη πρωτεολυτικών βακτηρίων και τη δημιουργία ανεπιθύμητης οσμής. Τα LABs που αναπτύσσονται κατά την αυθόρμητη ζύμωση των μαύρων φυσικών ελιών προσαρμόζονται πιο εύκολα στις υψηλές συγκεντρώσεις της άλμης σε NaCl, σε σχέση με τα LABs των πράσινων ελιών (Balatsouras, 1985). Περίπου το 75% των LABs, που απομονώθηκαν από μαύρες ελιές αναπτύσσονται ικανοποιητικά σε άλμη 8%, αλλά όταν η άλμη είναι 10% εμποδίζεται η ανάπτυξη πρακτικά όλων των LABs. 8

9 ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΦΥΣΙΚΑ ΜΑΥΡΩΝ ΕΛΙΩΝ Η περιεκτικότητα σε αλάτι έχει μεγάλη επίδραση στη διαλυτοποίηση των οργανικών και ανόργανων συστατικών και στις διάφορες χημικές μεταβολές κατά τη διάρκεια της ζύμωσης. Τα επίπεδα πολυφαινολών στις ελιές αυξάνουν όσο χαμηλότερη ήταν η περιεκτικότητα άλμης σε αλάτι. Η επίδραση του αλατιού στο ph και την οξύτητα οφείλεται στην επίδρασή του στην ανάπτυξη των LABs. Υψηλότερη περιεκτικότητα άλμης σε αλάτι οδηγεί σε σχετικά υψηλό ph (4,2-4,5) και χαμηλή οξύτητα. ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΦΥΣΙΚΑ ΜΑΥΡΩΝ ΕΛΙΩΝ Κατά τη διάρκεια της ζύμωσης και της παραμονής των ελιών στην άλμη, το NaCl μεταφέρεται μέσα στη σάρκα της ελιάς κι έτσι η δύναμη της άλμης μειώνεται. Η ισορροπία μεταξύ της άλμης και της επιδερμίδας διαρκεί αρκετά μετά την τοποθέτηση των ελιών στην άλμη, αφού η επιδερμίδα των φυσικά ώριμων ελιών διατηρεί για κάποιο χρονικό διάστημα την εκλεκτική της διαπερατότητα (αν δεν έχουν επεξεργαστεί με καυστικό νάτριο). ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ ΦΥΣΙΚΑ ΜΑΥΡΩΝ ΕΛΙΩΝ Στην Ελλάδα: Τον χειμώνα δεν προστίθεται στερεό αλάτι και η περιεκτικότητα της άλμης σε NaCl πέφτει περίπου στο 6% ή και χαμηλότερα. Η χαμηλή περιεκτικότητα της άλμης σε NaCl ευνοεί την ανάπτυξη των LABs, παρόλο που είναι περιορισμένη, λόγω των χαμηλών θερμοκρασιών. Την άνοιξη, προστίθεται στερεό αλάτι στην άλμη, προς αποφυγή αλλοίωσης των ελιών, και αναδεύεται, ούτως ώστε να διαλυθεί σε όλο το διάλυμα. 9

10 ΖΥΜΩΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΜΑΥΡΩΝ ΕΛΙΩΝ Η ζύμωση είναι σημαντική διεργασία, αφού επιτυγχάνει τη διατήρηση του προϊόντος για μεγάλο χρονικό διάστημα, χωρίς ιδιαίτερες απαιτήσεις σε συνθήκες διατήρησης. Η ζύμωση των φυσικών μαύρων ελιών μπορεί να είναι είτε αναερόβια, είτε αερόβια. ΖΥΜΩΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΜΑΥΡΩΝ ΕΛΙΩΝ Η άλμη επιταχύνει τη μεταφορά υδατοδιαλυτών συστατικών (ελευρωπαΐνη κτλ) από τη σάρκα στην άλμη κι έτσι η εκπίκρανση του καρπού επιτυγχάνεται με σταδιακή υδρόλυση της ελευρωπαΐνης στην άλμη. Αργή διαδικασία η οποία ολοκληρώνεται σε 8-12 μήνες. Παράλληλα, η εκχύλιση των συστατικών μετατρέπει την άλμη σε θρεπτικό υπόστρωμα κατάλληλο για την ανάπτυξη των μικροοργανισμών. ΠΑΡΑΔΟΣΙΑΚΗ ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ Οι ελιές τοποθετούνται μέσα σε ξύλινες δεξαμενές, καλύπτονται με άλμη περιεκτικότητας 10% σε NaCl και τέλος βυθίζονται. 10

11 ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ Η μικροχλωρίδα των ελιών αποτελείται κυρίως από: ζύμες ( cfu/ml), αρνητικά κατά Gram βακτήρια ( cfu/ml), εντεροβακτήρια( cfu/ml) Σε πολύ μικρές ποσότητες εμφανίζονται λακτοβάκιλλοι και στρεπτόκοκκοι. Η αναερόβια ζύμωση είναι σημαντική, διότι εξασφαλίζει την αποφυγή ανάπτυξης των μυκήτων (Penicillium, Aspergillus, Rhizopus), οι οποίοι προκαλούν αλλοιώσεις (μαλάκωμα, δυσοσμία κτλ) και κυρίως παράγουν μυκοτοξίνες. ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ Πριν από τη ζύμωση εφαρμόζεται πλύσιμο των ελιών για την απομάκρυνση αλλοιωγόνων μικροοργανισμών της επιφάνειας (μύκητες, Bacillus, Clostridium). Αν δεν απομακρυνθούν όλοι η ανάπτυξη τους θα αναχαιτιστεί από τα υψηλά επίπεδα NaCl της άλμης. Μ' αυτό τον τρόπο, είτε δεν υπάρχουν στην άλμη ή υπάρχουν σε πολύ χαμηλούς πληθυσμούς. Η υπόλοιπη μικροχλωρίδα που μένει αποτελείται από: Αρνητικά κατά Gram βακτήρια, Ζύμες Γαλακτικά βακτήρια (LABs). ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ Αμέσως μετά την τοποθέτηση των ελιών στην άλμη, αρχίζει μια έντονη ζύμωση η οποία ααρακτηρίζεται από τη μεγάλη παραγωγή αερίων (κυρίως CO 2 ), το οποίο παράγεται από αρνητικά κατά Gram βακτήρια (τα οποία αρχικά εμφανίζονται σε υψηλούς πληθυσμούς) κι από την αναπνοή των ιστών της ελιάς, η οποία συνεχίζεται έως ότου οι αναερόβιες συνθήκες και το NaCl, σταματήσουν τη βιολογική τους δράση. 11

12 ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ Όσο αυξάνονται οι ζύμες, τόσο συνεχίζεται η συμβολή τους στην παραγωγή αερίων. Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια που επικρατούν σ' αυτή τη φάση της ζύμωσης είναι τα: Citrobacter (64,8%), Klebsiella (20,3%), Achromobacter (9,2%), Aeromonas (3,7%), scherichia (1,8%). Από τα παραπάνω, μόνο το Achromobacter χρησιμοποιεί τη γλυκόζη, χωρίς ταυτόχρονη παραγωγή CO 2. Τα υπόλοιπα γένη παράγουν αέρια, γι' αυτό είναι υπεύθυνα για τις μεγάλες ποσότητες CO2, που παράγονταισ' αυτή τη φάση και τη μείωση του ph. ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ Τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια έχουν τον υψηλότερο πληθυσμό τις 2 πρώτες μέρες μετά την τοποθέτηση των ελιών στην άλμη κι εμφανίζονται στην άλμη από 7 μέχρι 15 ημέρες. Ο πληθυσμός τους, καθώς και ο χρόνος ανάπτυξής τους εξαρτάται από την ποικιλία των ελιών (διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών και συγκέντρωση ελευρωπαΐνης, η οποία αναχαιτίζει την ανάπτυξή τους). ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ Η εξαφάνιση των αρνητικών κατά Gram βακτηριών δεν έχει σχέση: με την τιμή του ph, ούτε με την δράση των ζυμών, η μείωσή τους ξεκινά πολύ νωρίς, όταν η τιμή του ph είναι σχετικά υψηλή και εξαφανίζονται όταν το ph φτάσει στο 5 ή χαμηλότερα. Στη φάση αυτή, ο πληθυσμός των ζυμών δεν είναι αρκετά υψηλός, για να επηρεάσει τον πληθυσμό των αρνητικών κατά Gram βακτηριών. 12

13 ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ Ο πληθυσμός των ζυμών αυξάνεται αργά και φτάνει τη μέγιστη τιμή περίπου ημέρες μετά την τοποθέτηση των ελιών στην άλμη. Η μείωση του πληθυσμού των ζυμών, όταν η συγκέντρωση των σακχάρων στις ελιές είναι ακόμη υψηλή υποδηλώνει ότι μπορεί να οφείλεται σε αναχαιτιστικούς παράγοντες, αλλά κάτι τέτοιο δεν έχει μελετηθεί. Τα είδη των ζυμών που αναπτύσσονται στις φυσικά μαύρες ελιές σ' αυτή τη φάση της ζύμωσης παρουσιάζονται στον Πίνακα που ακολουθεί. ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ Τα είδη των ζυμών, που απομονώθηκαν από ζυμώσεις φυσικών μαύρων ελιών με την παραδοσιακή αναερόβια επεξεργασία (DuranQuintana andgonzalez Cancho,1973,FernandezDiezetal., 1985,P. Kotzekidou,1997). Ζύμες που σχηματίζουν σπόρια Saccharommyces oleaginosus Hansenula anomala Hansenula subpelliculosa Debaryomyceshansenii Pichia membranaefaciens Pichia farinosa Pichia fermentans Kluyveromyces veronae Ζύμες που δε σχηματίζουν σπόρια Torulopsis candida Torulopsis norvegica Candida diddensii Candida boidinii Candida kfvrusei Candida valida Cryptococcus ater ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΣΑΚΧΑΡΩΝ Κατά τη διάρκεια της ωρίμανσης η συγκέντρωση των σακχάρων μειώνεται και η διάχυση των σακχάρων αρχίζει με την τοποθέτηση των ελιών στην άλμη. Η περιεκτικότητα της άλμης σε σάκχαρα εξαρτάται από: τη διαπερατότητα της σάρκας των ελιών, την αναλογία ελιάς/άλμης, την θερμοκρασία τη συγκέντρωση του NaCl. 13

14 ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΣΑΚΧΑΡΩΝ Γενικά, η ζύμωση σε μεγάλους ζυμωτήρες (10 τόννων) έχει μια αναλογία ελιάς/άλμης ίση με 2:1 και υψηλή συγκέντρωση σακχάρων. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα τη διεξαγωγή μιας έντονης ζύμωσης, άφθονης παραγωγής αερίων και, ορισμένες φορές εμφάνιση της αλλοίωσης των αεριοθυλάκων (gas-pocket). Σε αυτές τις περιπτώσεις ενδείκνυτε η μείωση της αναλογίας ελιάς/άλμης με την τοποθέτηση λιγότερων ελιών στις δεξαμενές και την αποτροπή του στριμώγματος των ελιών. Αεριοπάθηση ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ ΣΑΚΧΑΡΩΝ Μέσω χρήσης επαναχρησιμοποιημένης άλμης η διάχυση των σακχάρων επιβραδύνεται και οι ελιές διατηρούν τα περισσότερα από τα συστατικά της άλμης κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης, λόγω της υψηλής ευδιαλυτότητας των συστατικών που βρίσκονται στην άλμη. (Barret and Bidan, 1972) Οι τελικές συγκεντρώσεις σακχάρων στην άλμη κυμαίνονται από 0,3 έως 0,6%. Τα υψηλά αυτά επίπεδα σακχάρων παράγονται μετά από περιόδους μεγάλης παραμονής στην άλμη. 14

15 ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΣΤΟ ph KAI ΟΞΥΤΗΤΑ Κατά της διάρκεια της ζύμωσης το ph μειώνεται περίπου στο 4, και η τιτλοδοτούμενη οξύτητα αυξάνεται. Η μείωση του ph οφείλεται στην παραγωγή γαλακτικού οξέος από τα γαλακτικά βακτήρια κατά τη ζύμωση. Η ποσότητα του γαλακτικού οξέος που θα παραχθεί εξαρτάται από τον μικροβιακό πληθυσμό και το είδος των γαλακτικών βακτηρίων (προτιμώνται τα ομοζυμωτικά βακτήρια έναντι των ετεροζυμωτικών, διότι παράγουν μεγαλύτερες ποσότητες γαλακτικού οξέος). ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΣΤΟ ph KAI ΟΞΥΤΗΤΑ Η χρήση καλλιεργειών εκκίνησης για τον έλεγχος της ζύμωσης των ελιών. Με αυτή την τεχνική επικρατούν έναντι των υπόλοιπων μικροοργανισμών, παράγουν μεγαλύτερες ποσότητες γαλακτικού οξέος και μειώνουν περισσότερο το ph, σε σχέση με την αυθόρμητη ζύμωση. Η γαλακτική ζύμωση, λοιπόν, οδηγεί σε χαμηλές τιμές ph και υψηλές τιμές οξύτητας, οι οποίες εξασφαλίζουν την ασφαλή διατήρηση του προϊόντος, χωρίς την ανάγκη προσθήκης υψηλών επιπέδων NaCl στην άλμη ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΤΟΥ ΧΡΩΜΑΤΟΣ Οι ανθοκυάνες είναι υπεύθυνες για την αλλαγή του χρώματος των φυσικά μαύρων ελιών από μαύρο σε κόκκινο, όπως επίσης και για το χρώμα της άλμης, μέσω της διάχυσής τους σ' αυτήν. Όσο μειώνεται το ph, το χρώμα της άλμης μετατρέπεται σταδιακά σε κόκκινο. Η διάχυση των ανθοκυανινών στην άλμη μπορεί να αποχρωματίσει τις ελιές, λόγω έλλειψης αυτών των χρωστικών (Duran Quintana, et al., 1973). 15

16 ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ ΕΚΠΙΚΡΑΝΣΗ Η εκπίκρανση των φυσικά μαύρων ελιών γίνεται μόνο μέσω διάχυσης της ελευρωπαΐνης στην άλμη. Η απομάκρυνση της ελευρωπαΐνης δεν είναι πάντα πλήρης, αφού αποκαθίσταται ισορροπία μεταξύ άλμης και σάρκα ελιάς. Η ανανέωση της άλμης αρκετές φορές κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας είναι πιθανό να μειωθεί παραπάνω το επίπεδο της ελευρωπαΐνης στη σάρκα της ελιάς. Η διαδικασία είναι δαπανηρή, γι' αυτό και οι βιομηχανίες δεν την εφαρμόζουν. Η ελαφριά πικράδα του προϊόντος αποτελεί χαρακτηριστικό γνώρισμα των συγκεκριμένων ελιών. Το πρώτο στάδιο διάσπασης της ελευρωπαΐνης, μέσω του ενζύμου β-γλυκοσιδάση (R. Mazzei et al., 2009). COOMe OH CH3 OH Aglycon Elenolic acid Hydroxytyrosol Το δεύτερο στάδιο διάσπασης της ελευρωπαΐνης, μέσω του ενζύμου εστεράση (Marsilio and Lanza, 1997). ΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ Για να αποφευχθεί η αλλοίωση της αεριοπάθησης (fish-eye) που δημιουργούν οι αναερόβιες συνθήκες, η ζύμωση πραγματοποιείταιυπό αερόβιες συνθήκες. Στη βιομηχανία, η δεξαμενή ζύμωσης τροποποιείται με την εισαγωγή μιας κεντρικής στήλης, μέσω της οποίας διοχετεύεταιαέρας υπό μορφή φυσαλίδων (Garcia et al., 1985). Ο αέρας απομακρύνει το CO 2 από την αναπνοή των ελιών και το μικροβιακό μεταβολισμό. Η παροχή του αέρα κυμαίνεται μεταξύ 0,1-0,3 lt αέρα/h/lt χωρητικότητας των δεξαμενών. 16

17 Πλεονεκτήματα Αερόβιας ζύμωσης: Μικρότερο ποσοστό αεριοπάθησης, Απουσία συρρικνωμένων καρπών, Μείωση του χρόνου ζύμωσης ((< 3μήνες) Βελτιωμένη υφή και χρώμα (η παρουσία αέρα ενισχύει το χρώμα της επιδερμίδας των ελιών, εξουδετερώνοντας τον αποχρωματισμό που προκαλούν οι χαμηλές τιμές ph). ΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ Αναστέλλεται η ανάπτυξη των αναερόβιων ειδών: Clostridium Propionibacterium, που συμβάλλουν στην εμφάνιση δυσοσμίας κατά τη ζύμωση. Παρά τις αερόβιες συνθήκες που επικρατούν, στην επιφάνεια της άλμης δεν αναπτύσσονται μικροοργανισμοί, λόγω της συνεχούς επανακυκλοφορίας της άλμης. ΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ Ενισχύεται η διαθεσιμότητα των ζυμώσιμων συστατικών, με αποτέλεσμα την ανάπτυξη των μικροοργανισμών, κυρίως των ζυμών. Τα LABs είναι ανθεκτικά στο οξυγόνο, με αποτέλεσμα την επίτευξη γαλακτικής ζύμωσης, εφ' όσον το αλάτι και το ph βρίσκονται σε επίπεδα, που ευνοούν την ανάπτυξή τους. 17

18 ΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ Οι πρώτοι μικροοργανισμοί που αναπτύσσονται είναι τα αρνητικά κατά Gram βακτήρια. Ο πληθυσμός τους και η διάρκεια επιβίωσής τους εξαρτώνται από το ph. Όταν το ph δεν ελέγχεται και ο αερισμός είναι μεγάλος, μπορεί να παραμείνουν μέχρι και 50 ημέρες (ευνοϊκές συνθήκες ανάπτυξης των οξειδωτικών μικροοργανισμών, οι οποίοι διατηρούν το ph σε υψηλά επίπεδα). Όταν το ph ρυθμίζεται στο 4 ή χαμηλότερα, η ανάπτυξη των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων μπορεί να αναχαιτιστεί πλήρως. Η ανάπτυξη των LABs μπορεί να περιορίσει την ανάπτυξη των αρνητικών κατά Gram βακτηριών. ΑΕΡΟΒΙΑ ΖΥΜΩΣΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ Οι ζύμες εμφανίζονται καθ' όλη τη διάρκεια της ζύμωσης και οι πληθυσμοί τους είναι υψηλότεροι από αυτούς της αναερόβιας επεξεργασίας (ταχύτερη διάχυση των θρεπτικών συστατικών μέσα στην άλμη). Αρχικά, ο πληθυσμός τους είναι πολύ χαμηλός. Αναπτύσσονται γρήγορα φτάνοντας έναν σημαντικό πληθυσμό την 10η μέρα της ζύμωσης. Ακολουθεί μια πιο αργή αύξηση του πληθυσμού. Το μέγιστο παρατηρείται μεταξύ 60 ης και 80 ης μέρας. Στη συνέχεια, ο πληθυσμός τους μειώνεται αργά, αλλά διατηρείται σε σημαντικά επίπεδα ακόμα κι αν όλα τα σάκχαρα εξαντληθούν. Είδη ζυμών Συχνότητα εμφάνισης (%) Torulopsis candida 20 Debaryomyces hansenii 19 Pichia membranaefaciens 14 Hansenula mrakii 11 Hansenula anomala 8 Candida boidinii 7 Candida diddensii 6 Torulopsis norvegica 2 Torulopsis globosa <1 Torulopsis nitratophila <1 Hansenula polymorpha <1 Hansenula silvicola <1 Candida guilliermondii <1 Candida rugosa <1 Saccharommyces uvarum <1 Rhodotorula marina <1 Rhodotorula glutinis <1 Saccharommyces oleaginosus* 3 18

19 ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ NaCl ΚΑΙ ph Η ζύμωση (αερόβια ή αναερόβια) επηρεάζεται από: την αρχική συγκέντρωση NaCl την τιμή του ph. Προκειμένου να αποφευχθεί η υπερβολική αύξηση των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων, πρέπει να προστεθεί στην άλμη οξικό οξύ για να μειωθεί το ph σε τιμές 4,5 και χαμηλότερα. Εάν το ph είναι υψηλό, παράγεται μεγάλος όγκος αερίου CO 2, λόγω υπερβολικής ανάπτυξης των αρνητικών κατά Gram βακτηρίων, προκαλώντας την αλλοίωση της αεριοπάθησης στις ελιές (Fernandez et al., 1985). ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ NaCl ΚΑΙ ph Η συγκέντρωση NaCl εξαρτάται κι από τον τύπο ζύμωσης που επιζητείται. Όταν στόχος είναι μόνο η ανάπτυξη των ζυμών, το ποσοστό του άλατος πρέπει να διατηρηθεί πάνω από 8%. Η ανάπτυξη χαμηλής οξύτητας (0,2-0,4% σε γαλακτικό οξύ) και σχετικά υψηλού ph (4,3-4,5) στην άλμη, σημαίνει ότι η συγκέντρωση του άλατος πρέπει να είναι 8-10% για να εξασφαλίσει επαρκή συντήρηση του προϊόντος. ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ NaCl ΚΑΙ ph Η συγκέντρωση NaCl εξαρτάται κι από τον τύπο ζύμωσης που επιζητείται. Όταν ο στόχος είναι η ανάπτυξη των γαλακτοβακίλλων, η αρχική συγκέντρωση NaCl θα πρέπει να είναι 3-6% και όταν ολοκληρωθεί η ζύμωση θα πρέπει να προστεθεί αλάτι στην άλμη, ώστε η αλατοπεριεκτικότητα να φτάσει το 6-8% σε ισορροπία. Σε αυτή την περίπτωση, το τελικό ph είναι χαμηλότερο (3,9-4,1) και η οξύτητα υψηλότερη από 0,6% (εκφρασμένη σε γαλακτικό οξύ). 19

20 ΡΥΘΜΟΣ ΖΥΜΩΣΗΣ & ΕΚΠΙΚΡΑΝΣΗ Ο ρυθμός ζύμωσης των ελιών υπό αερόβιες συνθήκες είναι υψηλότερος, σε σχέση με τις ελιές που παρασκευάζονται υπό αναερόβιες συνθήκες (αυξημένης κυκλοφορίας της άλμης ροή αέρα). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα πιο γρήγορη επίτευξη ισορροπίας αλατιού μεταξύ άλμης και ελιάς και πιο γρήγορη διάχυση των σακχάρων και άλλων οργανικών θρεπτικών συστατικών. Καλλιέργειες Εκκίνησης Οι καλλιέργειες εκκίνησης (έναρξης) αποτελούν βιομάζα κυττάρων η οποία μπορεί να προστεθεί στην άλμη με σκοπό να επιταχύνει και να βελτιώσει τη διαδικασία της ζύμωσης ΧΡΗΣΗ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ ΕΚΚΙΝΗΣΗΣ Η σωστή ζύμωση βασίζεται στην παρουσία και γρήγορη ανάπτυξη των γαλακτικών βακτηρίων (LABs). Η ομαλή εξέλιξη της ζύμωσης εξασφαλίζει την ποιότητα, τη συντήρηση και την εμπορία του τελικού προϊόντος. Αντίθετα, ενδεχόμενη εκτροπή από την πορεία της, μπορεί να οδηγήσει σε ποιοτική υποβάθμιση του προϊόντος ή αχρήστευσή του. 20

21 Η χρήση γαλακτικών καλλιεργειών εκκίνησης είναι απαραίτητη για: τον μικροβιολογικό έλεγχο των ελιών, τη ρύθμιση της ζύμωσης, την υψηλή παραγωγή γαλακτικού οξέος (ταυτόχρονη μείωση του ph), την παραγωγή ελιών υψηλής ποιότητας. Επίσης, συντελούν: στη γρήγορη και κυρίαρχη ανάπτυξη ομοζυμωτικού μεταβολισμού και στην αντοχή στο NaCl, τα οξέα και τις πολυφαινόλες (πχ ελευρωπαΐνη) (Kumral A. et al., 2009). Για να λειτουργήσει σωστά μια γαλακτική καλλιέργεια εκκίνησης, θα πρέπει το μέσο στο οποίο θα εμβολιαστεί να έχει: 1. Απαραίτητα συστατικά για τη ζύμωση (σάκχαρα και άλλες πηγές άνθρακα για την ανάπτυξη της καλλιέργειας εκκίνησης), 2.Κατάλληλη θερμοκρασία (η θερμοκρασία των 22 0 C είναι επιθυμητή για την ανάπτυξη των γαλακτοβακίλλων, ενώ θερμοκρασία μικρότερη από 15 0 C οδηγεί σε αργή ζύμωση και θερμοκρασία μεγαλύτερη από 30 0 C ευνοεί την ανάπτυξη αλλοιωγόνων μικροοργανισμών), Για να λειτουργήσει σωστά μια γαλακτική καλλιέργεια εκκίνησης, θα πρέπει το μέσο στο οποίο θα εμβολιαστεί να έχει: 3. Απαιτούμενο ph στην άλμη 4. Κατάλληλη συγκέντρωση NaCl στην άλμη. Τα LABs είναι ανθεκτικά σε υψηλές συγκεντρώσεις NaCl. Το 75% των απομονωμένων στελεχών από ελιές που μελετήθηκαν αναπτύσσονταν σε 8% NaCl, ενώ αναχαιτίστηκαν πλήρως μόνο σε άλμες με περιεκτικότητα σε NaCl, ίση με 10% (Balatsouras, 1985) Παρ' όλα αυτά, προτιμώνται χαμηλές συγκεντρώσεις NaCl στην άλμη, 21

22 Για να λειτουργήσει σωστά μια γαλακτική καλλιέργεια εκκίνησης, θα πρέπει το μέσο στο οποίο θα εμβολιαστεί να έχει: 5. Ουσίες που ευνοούν την ανάπτυξη των βακτηρίων (αμινοξέα και βιταμίνες), 6. Απουσία ανασταλτικών ουσιών (π.χ. ελευρωπαΐνη σε συγκεντρώσεις, μεγαλύτερες των 100mM βρέθηκε ότι αναχαιτίζει 9 στελέχη του L. plantarum, που απομονώθηκαν από άλμες ζύμωσης πράσινων ελιών). 7. Κατάλληλη ποικιλία ελιάς. Μια καλλιέργεια εκκίνησης θα πρέπει να έχει τις παρακάτω ιδιότητες Ικανότητα επιτάχυνσης και ελέγχου της ζύμωσης (Leroy&De Vuyst, 2004), Αντοχή σε αναχαιτιστικούς παράγοντες (π.χ. πολυφαινόλες), Ικανότητα επιβίωσης έναντι άγριων στελεχών του ίδιου είδους, για να επικρατήσει στη χλωρίδα της ζύμωσης, Ανθεκτικότητα σε υψηλά επίπεδα αλατιού και χαμηλές τιμές ph, Μια καλλιέργεια εκκίνησης θα πρέπει να έχει τις παρακάτω ιδιότητες Γρήγορη παραγωγή οξέων Εξ' ολοκλήρου χρήση των σακχάρων της άλμης, προς αποφυγή δευτερογενών ζυμώσεων, Χαμηλές απαιτήσεις σε θρεπτικά συστατικά, ώστε να αναπτύσσεται ακόμα και σε αντίξοες συνθήκες, Πιθανή ικανότητα αναχαίτισης ανεπιθύμητων μικροοργανισμών (σημαντική ικανότητα για μια καλλιέργεια εκκίνησης (Devlieghere et al., 2004), 22

23 Μια καλλιέργεια εκκίνησης θα πρέπει να έχει τις παρακάτω ιδιότητες Ικανότητα υδρόλυσης της ελευρωπαΐνης, μέσω του ενζύμου β-γλυκοσιδάση, Ομοζυμωτικό μεταβολισμό Υψηλό ρυθμό ανάπτυξης, ώστε να αναπτύσσονται και να κυριαρχούν σε μικρό χρονικό διάστημα, Να μην χρησιμοποιούνται παθογόνα στελέχη ή στελέχη που παράγουν τοξικά προϊόντα με το μεταβολισμό τους Να έχουν προβιοτικές ιδιότητες. Τιμές Άλμης Παραδείγματα ph Καλαμών Αμφίσσης Τιμές Άλμης Παραδείγματα Οξύτητα Καλαμών Αμφίσσης 23

24 Ερωτήσεις 24