ΤΙΤΛΟΣ ΜΕΛΕΤΗΣ. «Ζυμούμενες ελιές Καλαμών: ένα ανεξερεύνητο οικοσύστημα, μία δεξαμενή νέων εναρκτήριων οξυγαλακτικών βακτηρίων»

ΤΙΤΛΟΣ ΜΕΛΕΤΗΣ «Ζυμούμενες ελιές Καλαμών: ένα ανεξερεύνητο οικοσύστημα, μία δεξαμενή νέων εναρκτήριων οξυγαλακτικών βακτηρίων» ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΟΣ ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ: Μαρίνα Παπαδέλλη ΤΕΙ ΚΑΛΑΜΑΤΑΣ ΤΕΛΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ ΚΟΙΝΩΦΕΛΕΣ ΙΔΡΥΜΑ ΙΩΑΝΝΗ Σ. ΛΑΤΣΗ ΜΕΛΕΤΕΣ 2009 1

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ...3 2. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ...4 2.1. Γενικά... 4 2.2. Βοτανικά στοιχεία... 5 2.3. Χημική σύσταση του ελαιόκαρπου... 6 2.4. Διατροφική αξία της ελιάς... 8 2.5. Οι επιτραπέζιες ελιές... 10 2.6. Η επεξεργασία της επιτραπέζιας ελιάς Καλαμών... 12 2.7. Η μικροβιακή ζύμωση των ελιών και οι υπεύθυνοι μικροοργανισμοί... 13 2.8. Χρήση εναρκτήριων καλλιεργειών για ελεγχόμενη ζύμωση μαύρων ελιών... 16 2.9. Βακτήρια του γαλακτικού οξέος και οξυγαλακτική ζύμωση... 17 2.10. Σκοπός της μελέτης... 18 3. ΠΑΚΕΤΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ...18 3.1. Καταγραφή της διαδικασίας που εφαρμόζεται στην περιοχή της Μεσσηνίας για την παραγωγή ζυμούμενων ελιών Καλαμών.... 18 3.2. Φυσικοχημική και μικροβιολογική ανάλυση των άλμεων από εργαστηριακές αυθόρμητες ζυμώσεις ελιών Καλαμών... 22 3.2.1. Πειραματική διαδικασία... 23 3.2.2. Αποτελέσματα... 27 3.2.2.1. Διακύμανση του ph και της οξύτητας στις άλμες... 27 3.2.2.2. Μεταβολή της συγκέντρωσης των φαινολικών ουσιών στις άλμες και στις ελιές... 28 3.2.2.3. HPLC ανάλυση σακχάρων και οργανικών οξέων... 30 3.2.2.4. Μικροβιολογική ανάλυση... 33 3.2.2.5. Οργανοληπτικός έλεγχος... 36 3.3. Τεχνολογικές ιδιότητες και ταυτοποίηση επιλεγμένων απομονώσεων πιθανών οξυγαλακτικών βακτηρίων... 37 3.3.1. Πειραματική διαδικασία... 37 3.3.2. Αποτελέσματα... 38 3.3.3. Συμπεράσματα... 42 3.4. Παρακολούθηση εργαστηριακών ελεγχόμενων ζυμώσεων ελιών Καλαμών με τη χρήση εναρκτήριων καλλιεργειών οξυγαλακτικών βακτηρίων.... 44 3.4.1. Πειραματική διαδικασία... 45 3.4.2. Αποτελέσματα... 48 3.4.2.1. Διακύμανση του ph και της οξύτητας στις άλμες... 48 3.4.2.2. Μεταβολή της συγκέντρωσης των φαινολικών ουσιών στις άλμες και στις ελιές... 50 3.4.2.3. HPLC ανάλυση σακχάρων και οργανικών οξέων... 51 3.4.2.4. Μικροβιολογική ανάλυση... 54 3. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ...58 4. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...60 2

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στόχος της συγκεκριμένης μελέτης είναι η καταγραφή της διαδικασίας που ακολουθείται από διάφορους οικιακούς παραγωγούς στη Μεσσηνία και κυρίως στην ευρύτερη περιοχή της Καλαμάτας για την παραδοσιακή παραγωγή επιτραπέζιων ελιών Καλαμών καθώς και η παρακολούθηση του φαινομένου της μικροβιακής ζύμωσης αυτών με στόχο την ανεύρεση και εφαρμογή εναρκτήριων οξυγαλακτικών καλλιεργειών για την επίτευξη ελεγχόμενης ζύμωσης. Η μελέτη εκπονήθηκε στο Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων (πρώην Τεχνολογίας Γεωργικών Προϊόντων) του ΤΕΙ Καλαμάτας, σε συνεργασία με το εργαστήριο Γαλακτοκομίας του Γεωπονικού Πανεπιστημίου Αθηνών όπου έλαβαν χώρα ορισμένες αναλύσεις. Στη διεξαγωγή της μελέτης συμμετείχαν οι ακόλουθοι: από το ΤΕΙ Καλαμάτας η Μαρίνα Παπαδέλλη, Καθηγήτρια Εφαρμογών (Επιστημονικός Υπεύθυνος), και οι φοιτήτριες Ιωάννα Λύτρα και Έφη Νιφόρα που στα πλαίσια της μελέτης αυτής πραγματοποίησαν την πτυχιακή τους εργασία. Ιδιαίτερα σημαντική ήταν η συμμετοχή των μελών του εργαστηρίου Γαλακτοκομίας του Γ.Π.Α.: Καθ. Έφη Τσακαλίδου, Ευγενία Μανωλοπούλου, Δρ. Μαρίνα Γεωργαλάκη, Δρ. Ράνια Αναστασίου και Δρ. Γεωργία Ζουμποπούλου. Τη μελέτη αυτή χρηματοδότησε, με το ποσό των 12000, το Κοινωφελές Ίδρυμα Ιωάννη Σ. Λάτση το οποίο και ευχαριστούμε θερμά. Ιδιαίτερες ευχαριστίες εκφράζουμε και στο προσωπικό του Ιδρύματος για την άψογη συνεργασία και κατανόηση που έδειξε σε όλη τη διάρκεια του έργου. Το έργο, διάρκειας ενός έτους, είχε τις ακόλουθες φάσεις: Καταγραφή της διαδικασίας που ακολουθείται από τους οικιακούς παραγωγούς στη Μεσσηνία, για την παραγωγή επιτραπέζιων ζυμούμενων ελιών Καλαμών. Η συγκέντρωση των στοιχείων έγινε με τη λήψη συνεντεύξεων από διάφορους παραγωγούς. Μικροβιολογική και χημική ανάλυση άλμεων από πειραματικές αυθόρμητες ζυμώσεις ελιών Καλαμών με στόχο την παρακολούθηση και μελέτη του φαινομένου της μικροβιακής ζύμωσης καθώς και την απομόνωση οξυγαλακτικών βακτηρίων από αυτές τις άλμες. Μελέτη τεχνολογικών ιδιοτήτων των βακτηρίων που απομονώθηκαν από τις παραπάνω ζυμώσεις προκειμένου να επιλεγούν οξυγαλακτικά βακτήρια με κατάλληλα χαρακτηριστικά για την εφαρμογή τους ως εναρκτήριες καλλιέργειες σε ελεγχόμενη ζύμωση ελιών Καλαμών. 3

Παρακολούθηση της διαδικασίας ελεγχόμενων πειραματικών ζυμώσεων ελιών Καλαμών με την εφαρμογή εναρκτήριων καλλιεργειών οξυγαλακτικών βακτηρίων απομονωμένων από άλμες ζυμούμενων ελιών. 2. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ 2.1. Γενικά Σύμφωνα με το Διεθνές Συμβούλιο Ελαιολάδου (International Olive Oil Council, IOOC) η Ελλάδα καταλαμβάνει τη δεύτερη θέση στην Ευρώπη σε παραγωγή επιτραπέζιας ελιάς με μέση ετήσια παραγωγή 109000 τόνους (για τα έτη 2002-2008) που αντιστοιχεί στο 15.4% της παραγωγής στην Ευρώπη. Πρώτη έρχεται η Ισπανία με μέση ετήσια παραγωγή 507000 τόνους (72% της παραγωγής στην Ευρώπη) και τρίτη η Ιταλία με αντίστοιχη παραγωγή που φτάνει στους 69000 τόνους που αντιστοιχεί σε ποσοστό 9.8% της παραγωγής στην Ευρώπη (για τα έτη 2002-2008). Η Ελλάδα καλύπτει το 15% των Ευρωπαϊκών εξαγωγών επιτραπέζιας ελιάς μετά την Ισπανία με αντίστοιχο ποσοστό 78%. Σύμφωνα με την Πανελλήνια Ένωση Μεταποιητών Τυποποιητών Εξαγωγέων Επιτραπέζιων Ελιών (ΠΑΜΕΤΕ) η Ελλάδα εξάγει περίπου 80000 τόνους επιτραπέζιων ελιών ετησίως, σε περίπου 80 χώρες σε όλο τον κόσμο (κυρίως Ιταλία, Η.Π.Α., Αυστραλία, Γερμανία, Καναδά, Βουλγαρία, Ηνωμένο Βασίλειο και Σαουδική Αραβία). Η ποσότητα αυτή αντιστοιχεί σε ποσοστό 6.5% επί των ελληνικών εξαγομένων αγροτικών προϊόντων Η επιτραπέζια ελιά αποτελεί κατά συνέπεια ένα προϊόν με ιδιαίτερη σημασία για την Ελληνική γεωργική οικονομία. Ειδικά οι ελιές Καλαμών είναι μια εξαιρετική ελληνική ποικιλία επιτραπέζιας ελιάς που έχει χαρακτηριστεί ως προϊόν προστατευμένης ονομασίας προέλευσης. Καλλιεργείται κυρίως στους νομούς Μεσσηνίας και Λακωνίας και σε σημαντική έκταση της ευρύτερης περιοχής του Αγρινίου. Ο καρπός συλλέγεται ώριμος και μετά από κατάλληλη επεξεργασία προκύπτουν οι χαρακτές ελιές Καλαμών, ένα προϊόν ιδιαίτερα διαδεδομένο τόσο στην Ελλάδα όσο και στο εξωτερικό. Το χρώμα τους είναι γυαλιστερό καφετί και το σχήμα τους χαρακτηριστικό «αμυγδαλωτό». Η ελιά Καλαμών θεωρείται η βασίλισσα των ελληνικών επιτραπέζιων ελιών, με την υψηλότερη τιμή στην αγορά, και αντιπροσωπεύει το 20% της εγχώριας παραγωγής επιτραπέζιας ελιάς. Όπως συμβαίνει όμως και με τα υπόλοιπα ζυμούμενα φυτικά προϊόντα, η διαδικασία επεξεργασίας της παραμένει εμπειρική παρά την οικονομική της σημασία. Σε οικιακή κλίμακα, η διαδικασία επεξεργασίας της χαρακτηρίζεται από μεγάλη 4

διαφοροποίηση ανάμεσα στους παραγωγούς οι οποίοι ακολουθούν συνταγές που μάθανε από τους γονείς και τους παππούδες τους. Το προϊόν που προκύπτει κάθε φορά χαρακτηρίζεται από μεγάλες διακυμάνσεις στη γεύση, το άρωμα και γενικά τα ποιοτικά του χαρακτηριστικά, και συχνά υφίσταται αλλοίωση από τη δράση διαφόρων μικροοργανισμών. Σε βιομηχανική κλίμακα, εξακολουθεί η παραγωγή της επιτραπέζιας ελιάς Καλαμών να γίνεται με αυθόρμητη ζύμωση, χωρίς δηλαδή την προσθήκη εναρκτήριων οξυγαλακτικών καλλιεργειών για την επίτευξη μιας ζύμωσης σε ελεγχόμενες συνθήκες, που θα οδηγούσε στην παραγωγή ενός προϊόντος σταθερής υψηλής ποιότητας αλλά και στην αποφυγή μικροβιακών αλλοιώσεων. 2.2. Βοτανικά στοιχεία Η καλλιεργούμενη ελιά (Οlea europaea L.) η οποία ανήκει στην οικογένεια των Oleaceae είναι ένα αείφυλλο δένδρο που προήλθε από τροπικά και υποτροπικά είδη. Μέχρι και σήμερα δεν έχει προσδιοριστεί με ακρίβεια το αρχικό είδος από το οποίο έχει προέλθει το δένδρο της ελιάς όπως το γνωρίζουμε σήμερα. Υπάρχουν δυο εκδοχές που προσδιορίζουν την πιθανή προέλευσή του. Η μια ορίζει ότι προέρχεται από την αγριελιά που συναντάται μέχρι και σήμερα σε άγρια κατάσταση στη βόρεια Αφρική, στην Πορτογαλία, στη νότια Γαλλία, στην Ιταλία και στις περιοχές της Μαύρης Θάλασσας. Η άλλη εκδοχή ορίζει ως τόπο προέλευσης της ελιάς την τροπική Αφρική και συγκεκριμένα θεωρείται ότι έχει προκύψει από εξέλιξη του είδους Οlea chrysophylla. Ανεξάρτητα από την προέλευσή της, η ελιά είναι γεγονός ότι εξαπλώθηκε σε πάρα πολύ μεγάλη έκταση στην ευρωπαϊκή ήπειρο και πιθανολογείται ότι αυτός είναι ο λόγος της ονομασίας Οlea europaea (ελιά η ευρωπαϊκή) (Κυριτσάκης, 1993). Ένα από τα χαρακτηριστικά των ειδών του γένους Οlea είναι η μακροζωία τους, που μπορεί να ξεπεράσει και τα 100 χρόνια, χωρίς μάλιστα να σταματήσει ή να μειωθεί η παραγωγικότητα αυτών των δένδρων. Η ελιά είναι ένα δένδρο που αντέχει σε ξηρές και θερμές περιοχές καθώς και σε άγονα εδάφη. Επίσης έχει την ικανότητα να βλαστάνει ξανά μετά από τραυματισμό ή καταστροφές του υπέργειου τμήματός της (Κυριτσάκης, 1993). Το είδος Οlea europaea L. απαρτίζεται από 2600 ποικιλίες (Θεριός, 2005). Οι καλλιεργούμενες ποικιλίες ελιάς διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες ανάλογα με τη χρήση τους: ποικιλίες που παράγουν καρπό μόνο για βρώση (επιτραπέζιες ελιές), ποικιλίες που παράγουν καρπό μόνο για την παραγωγή ελαιολάδου, 5

ποικιλίες που παράγουν καρπό για διπλή χρήση, δηλαδή για ελαιοποίηση και για βρώση ως επιτραπέζιες ελιές. Τα δένδρα της ελιάς δίνουν καρπούς οι οποίοι είναι πικροί και κατά συνέπεια μη βρώσιμοι, λόγω της παρουσίας του γλυκοζιδίου ελευρωπαΐνη. Χρειάζονται αρκετά κρύο χειμώνα για την καρπόδεση και μεγάλο διάστημα ζεστής περιόδου για την ανάπτυξη και την ωρίμανση των καρπών. Η παγωνιά κατά την διάρκεια της ανοιξιάτικης άνθησης και οι ζεστοί άνεμοι είναι επιβλαβείς για την παραγωγή των ελιών. Τα δένδρα της ελιάς έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής και μπορούν να επιζήσουν κάτω από δυσμενείς συνθήκες. Μεγαλώνουν κάτω από τροπικές συνθήκες αλλά αντέχουν και σε κάποιες ώρες παγετώνα κατά την άνθιση και την παραγωγή καρπού (Kailis et al., 2007). 2.3. Χημική σύσταση του ελαιόκαρπου Τα κύρια συστατικά της σάρκας της ελιάς είναι το νερό, το λάδι, τα σάκχαρα, οι πρωτεΐνες, οι πηκτίνες, τα οργανικά οξέα, οι τανίνες, η ελευρωπαΐνη και τα ανόργανα συστατικά. Η σύνθεση του ελαιόκαρπου διαφέρει ανάλογα με την ποικιλία, την περιοχή καλλιέργειας, τη χρονιά και το στάδιο ανάπτυξης. Αυτός είναι ο λόγος που κάποιες ελιές περιέχουν μικρό ποσοστό ελαιολάδου και μεγάλο ποσοστό σακχάρων όπως συμβαίνει στις μεγαλόκαρπες ποικιλίες και συνήθως χρησιμοποιούνται για βρώση. Αντίθετα, στις μικρόκαρπες ποικιλίες περιέχεται μεγαλύτερο ποσοστό ελαιολάδου και για αυτό προορίζονται για ελαιοποίηση (Κυριτσάκης, 1993). Η ποσότητα του περιεχόμενου νερού, το οποίο συνήθως αντιπροσωπεύει το 70% του νωπού βάρους του καρπού, είναι αυτή που καθορίζει το τελικό σχήμα του καρπού. Μέσα στο νερό του κυτταρικού χυμού βρίσκονται διαλυμένα τα σάκχαρα, η ελευρωπαΐνη, τα οργανικά οξέα, οι ταννίνες και άλλα κυτταρικά συστατικά. Η ποσότητα του νερού και του λαδιού εξαρτάται από το στάδιο ανάπτυξης, την ποικιλία και τις συνθήκες του περιβάλλοντος. Τα διαλυτά σάκχαρα που περιέχονται στην ελιά (κυρίως γλυκόζη, φρουκτόζη, μανιτόλη και σουκρόζη) έχουν ιδιαίτερη σημασία για τη ζύμωσή της από τους μικροοργανισμούς. Η ζύμωση αυτή συντελεί στην συντήρηση της ελιάς αλλά και της προσδίδει ιδιαίτερη γεύση και άρωμα. Έχει βρεθεί ότι κατά τη διάρκεια της ωρίμανσης η συγκέντρωση των σακχάρων στον ελαιόκαρπο μειώνεται καθώς αυξάνεται η ποσότητα του ελαιολάδου που συντίθεται, γεγονός που έχει αποδοθεί στη συσχέτιση ανάμεσα στη μείωση των σακχάρων και τη βιοσύνθεση του ελαιολάδου (Garrido Fernández et al., 1997). 6

Οι φαινολικές ουσίες που περιέχονται στην ελιά ευθύνονται για διάφορα σημαντικά χαρακτηριστικά της ελιάς όπως είναι η πικρότητά της, η δημιουργία σκούρου χρώματος μετά από τραυματισμό της, αλλά και η παρεμπόδιση της ανάπτυξης των μικροοργανισμών που επιτελούν τη ζύμωση η οποία λαμβάνει χώρα κατά την επεξεργασία της επιτραπέζιας ελιάς. Το περιεχόμενό τους κυμαίνεται σε ποσοστό 1-3% του βάρους της σάρκας εκφρασμένες σε καφεϊκό οξύ. Οξειδώνονται παρουσία αλκάλεος και για το λόγο αυτό οι επιτραπέζιες ελιές Ισπανικού τύπου που επεξεργάζονται με άλκαλι λαμβάνουν ένα σκούρο χρώμα. Η πρώτη πολυφαινόλη που απομονώθηκε από την ελιά και χαρακτηρίστηκε είναι η ελευρωπαΐνη, ένας εστέρας του ελενολικού οξέoς με αιθανόλη (Panizzi et al., 1960). Σε αυτήν οφείλεται σε μεγάλο βαθμό η πικρή γεύση του ελαιόκαρπου. Στις άγουρες ελιές απαντάται σε υψηλότερο ποσοστό σε σχέση με τις ώριμες ελιές στις οποίες η ελευρωπαΐνη οξειδώνεται και τους δίνει το χαρακτηριστικό μαύρο χρώμα. Είναι υδατοδιαλυτή ουσία. Δεν είναι διαλυτή στο ελαιόλαδο γι αυτό δε δημιουργεί πρόβλημα κατά την ελαιοποίηση, καθώς απομακρύνεται με τα φυτικά υγρά. Αντίθετα στις ελιές που προορίζονται για βρώση, η ελευρωπαΐνη πρέπει να απομακρυνθεί με συνεχή πλυσίματα (παρασκευή ελιών τύπου Καλαμών ή τσακιστών) ή με προσθήκη διαλύματος καυστικού νατρίου και κατόπιν πλυσίματα με νερό (παρασκευή ελιών Ισπανικού τύπου). Για να μπορέσει να καταναλωθεί η ελιά πρέπει η ελευρωπαΐνη να υποστεί υδρόλυση είτε με τη δράση οξέων και αλκάλεων ή με τη δράση ενζύμων. Το μόριο της ελευρωπαΐνης περιέχει ένα γλυκοζιδικό και έναν εστερικό δεσμό. Με την ενζυμική υδρόλυση, αυτή διασπάται σε γλυκόζη και ένα άγλυκο μόριο, το οποίο στη συνέχεια υδρολύεται προς μόρια τα οποία δεν είναι πικρά, όπως είναι το ελενολικό οξύ και η 3,4-διυδρόξυ-φαινυλ-αιθανόλη. Συγκεκριμένα η ενζυμική υδρόλυση της ελευρωπαΐνης γίνεται με το ένζυμο β-γλυκοζιδάση με τη δράση του οποίου απελευθερώνεται γλυκόζη (που χρησιμοποιείται από τους οργανισμούς ως πηγή άνθρακα) και ένα άγλυκο μόριο εστέρα. Το τελευταίο μετατρέπεται σε πιο απλά παράγωγα όπως το ελενολικό οξύ (άπικρη ουσία), με την δράση του ενζύμου εστεράση. Η εκπίκρανση αυτή απαιτεί ένα στάδιο παραμονής των ελιών σε άλμη κάποιων μηνών (μέθοδος ελληνικού τύπου) ή την χρήση NaOH (μέθοδος ισπανικού τύπου) (Ciafardini et al., 1994). Τέλος η ελευρωπαΐνη έχει ισχυρή αντιμικροβιακή δράση. Για παράδειγμα έχει παρεμποδίσει την ανάπτυξη και την παραγωγή τοξίνης από το βακτήριο Staphylococcus aureus (Tassou and Nychas, 1994), αλλά και την βλάστηση και πολλαπλασιασμό των σπορίων του βακτηρίου Bacillus cereus (Tassou et al., 1991). Επίσης έχει παρατηρηθεί μείωση της παραγωγής αφλατοξίνης από τον μύκητα Aspergillus flavus (Mahjoub and Bullerman, 1987). 7

Εκτός από την ελευρωπαΐνη, στον καρπό της ελιάς αλλά και στα φύλλα της περιέχονται και άλλες φαινολικές ουσίες, οι οποίες έχουν αντιοξειδωτικές ιδιότητες, όπως για παράδειγμα η τυροσόλη και η υδροξυτυροσόλη που προκύπτουν και από την υδρόλυση της ελευρωπαΐνης. Ο ελαιόκαρπος περιέχει μια ποσότητα πρωτεϊνών της τάξεως του 1.5-3% που κυμαίνεται ανάλογα με το στάδιο ωρίμανσης και την ποικιλία. Απαντώνται επίσης ελεύθερα αμινοξέα όπως το ασπαρτικό οξύ, το γλουταμινικό οξύ, η αργινίνη κ.ά. Το ελαιόλαδο περιέχεται στη σάρκα της ελιάς σε ποσοστό 17-35% και επηρεάζει τη συνεκτικότητά της καθώς και το σχήμα της. Τα λιπαρά οξέα που υπάρχουν στο ελαιόλαδο είναι ακόρεστα (κυρίως το ελαϊκό που είναι μονοακόρεστο, αλλά και λινελαϊκό, λινολενικό κ.ά) και κορεσμένα (κυρίως παλμιτικό και στεατικό). Τα γλυκερίδια του ελαϊκού οξέος απαντώνται σε ποσοστό 70-80% στο ελαιόλαδο (Θεριός, 2005). Στην ελιά περιέχονται επίσης ανόργανα στοιχεία όπως κάλιο, ασβέστιο, φώσφορος, νάτριο, μαγνήσιο, μαγγάνιο, σίδηρος, ψευδάργυρος, χλώριο. Το μεγαλύτερο ποσοστό, συγκριτικά με τα άλλα, καλύπτει το κάλιο. Τέλος στον καρπό της ελιάς συναντάμε ορισμένα οργανικά οξέα όπως το οξικό, το οξαλικό, το μηλονικό, το γαλακτικό, το τρυγικό, το μηλικό και το κιτρικό. Γενικά τα οξέα του καρπού της ελιάς συμπαρασύρονται με τα φυτικά υγρά και μεταφέρονται στα απόνερα μαζί με άλλα υδατοδιαλυτά συστατικά (Κυριτσάκης, 1993). H σταδιακή αλλαγή του χρώματος της ελιάς, από πράσινο σε μαύρο, οφείλεται στη σύνθεση ανθοκυανών, οι οποίες αυξάνονται με την πρόοδο της ωρίμανσης του καρπού και η τελική τους συγκέντρωση μπορεί να φτάσει το 0.5 g/100g της σάρκας του φρέσκου καρπού. 2.4. Διατροφική αξία της ελιάς Οι διατροφικές ανάγκες του ανθρώπου καλύπτονται από την κατανάλωση τροφών πλούσιων σε πρωτεΐνες (πρωτεϊνούχες), τροφών που περιέχουν σάκχαρα ή υδατάνθρακες, καθώς και τροφών με υψηλό περιεχόμενο λιπαρών ουσιών. Στην τελευταία κατηγορία ανήκουν και οι επιτραπέζιες ελιές, οι οποίες περιέχουν λιπαρές ουσίες σε ποσοστό 20-30% του βάρους τη σάρκας τους. Λόγω της υψηλής θερμιδικής της αξίας η ελιά αποτέλεσε κύρια τροφή στους λαούς γύρω από την λεκάνη της μεσογείου όπου κυρίως καλλιεργήθηκε (Μπαλατσούρας, 1995). Η βιολογική αξία της ελιάς προσδιορίζεται από ορισμένα συστατικά με μηδαμινή θερμιδική αξία που όμως είναι απαραίτητα για την σωστή διατροφή του ανθρώπου. 8

Συστατικά τα οποία προσδιορίζουν την βιολογική αξία της ελιάς είναι κάποια αμινοξέα, λιπαρά οξέα, βιταμίνες, ανόργανα συστατικά και πολυφαινόλες όπως η ελευρωπαΐνη. Συγκεκριμένα: Στη σάρκα της ελιάς περιέχονται χαμηλά επίπεδα διαλυτών και μη διαλυτών πρωτεϊνών σε συγκέντρωση 1.5 3%. Διαλυτές πρωτεΐνες μπορούν να μεταφερθούν στην άλμη εξασφαλίζοντας αμινοξέα για την ανάπτυξη των μικροοργανισμών που επιτελούν τη ζύμωση (Kailis et al., 2007). Στην υψηλή βιολογική αξία της ελιάς συμβάλλουν οι λιπαρές ουσίες με την ποιότητά τους και τον μέτριο βαθμό κορεσμού τους. Το κύριο ακόρεστο λιπαρό οξύ του ελαιολάδου είναι το ελαϊκό οξύ το οποίο είναι μονοακόρεστο και κατέχει πλεονεκτική θέση έναντι άλλων λιπαρών οξέων διότι παρουσιάζει μεγάλη αντοχή στο τάγγισμα. Τα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα και κυρίως το λινελαϊκό, έχουν βιταμινική αξία για τον ανθρώπινο οργανισμό και θα πρέπει να καλύπτουν το 1-2% της ολικής θερμιδικής αξίας του διαιτολογίου του. Οι επιτραπέζιες ελιές είτε πράσινες είτε ώριμες θεωρούνται πηγές βιταμινών για τον άνθρωπο. Οι υδατοδιαλυτές βιταμίνες χάνονται κατά τη διαδικασία της επεξεργασίας της επιτραπέζιας ελιάς ενώ οι διαλυτές στο λάδι διατηρούνται στο προϊόν έως την κατανάλωσή του. Υδατοδιαλυτές βιταμίνες είναι το ασκορβικό οξύ, η θειαμίνη, η ριβοφλαβίνη και η νιασίνη. Οι διαλυτές στο λάδι βιταμίνες είναι οι καροτενοειδείς και οι τοκοφερόλες οι οποίες είναι και αντιοξειδωτικές (Kailis et al., 2007). Τα ανόργανα συστατικά σε φρέσκιες ακατέργαστες ελιές περιλαμβάνουν μακροστοιχεία και ιχνοστοιχεία. Στα μακροστοιχεία περιλαμβάνονται ο φώσφορος, το νάτριο, το κάλιο και το μαγνήσιο που βρίσκεται σε ιδιαίτερα υψηλή συγκέντρωση στην ελιά και είναι πολύτιμο συστατικό για τη σωστή διατροφή του ανθρώπου. Όσον αφορά τα ιχνοστοιχεία που απαντώνται στην ελιά και είναι απαραίτητα για τον άνθρωπο, περιλαμβάνουν το βόρειο, το χαλκό, το σίδηρο, τον ψευδάργυρο και το μαγγάνιο. Τα επίπεδα αυτών των στοιχείων εξαρτώνται από τις συνθήκες καλλιέργειας, την ποιότητα του εδάφους, τη διαθεσιμότητα του νερού και την ποσότητα των λιπασμάτων που χρησιμοποιούνται. Οι φυσικές ελιές είναι μια καλή πηγή πρόσληψης ιχνοστοιχείων που εξαρτώνται βέβαια από την ποικιλία, την ωρίμανση και τη μέθοδο επεξεργασίας (Kailis et al., 2007). 9

Η παρουσία πολυφαινολών στις ελιές και ειδικά η ελευρωπαΐνη καθώς και τα προϊόντα που προκύπτουν από την υδρόλυσή της, χαρακτηρίζονται από αντιοξειδωτικές ιδιότητες και ικανότητα απομάκρυνσης των ελευθέρων ριζών, καθώς και από αντιμικροβιακές ιδιότητες, ιδιότητες που συμβάλλουν στην καλή υγεία του ανθρώπου (Ucella, 2001). Η ελευρωπαΐνη, όπως και οι πικρές ουσίες των εσπεριδοειδών, επιζητούνται από το καταναλωτικό κοινό σε μικροποσότητες, γιατί βελτιώνουν τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των προϊόντων στα οποία απαντώνται. Εισαγόμενες στον οργανισμό αυξάνουν την έκκριση του γαστρικού υγρού και τονώνουν την όρεξη. Ειδικά οι υπόπικρες επιτραπέζιες ελιές που παράγονται στην χώρα μας, όχι μόνο δεν βλάπτουν, αλλά δρουν ευνοϊκά σε περιπτώσεις παθήσεων του στομάχου (Μπαλατσούρας, 1995). 2.5. Οι επιτραπέζιες ελιές Οι φρέσκιες ελιές όταν συλλέγονται από τα δέντρα είναι ιδιαίτερα πικρές, λόγω της υψηλής τους περιεκτικότητας σε φαινολικές ενώσεις (κυρίως ελευρωπαΐνη) και δεν μπορούν να καταναλωθούν όπως είναι. Η ζύμωση της ελιάς αποτελεί την πιο κοινή μέθοδο επεξεργασίας της και θεωρείται μία παλιά και ευρέως διαδεδομένη παραδοσιακή μέθοδος επεξεργασίας και συντήρησης διαφόρων γεωργικών προϊόντων στην περιοχή της Μεσογείου. Σήμερα, η παραγωγή ζυμούμενων επιτραπέζιων ελιών αποτελεί ένα σημαντικό κλάδο της γεωργικής βιομηχανίας στην Ελλάδα αλλά και σε άλλες χώρες όπως η Ισπανία, η Ιταλία, η Τουρκία και η Τυνησία (Leone, 2000). Σύμφωνα με το νέο κανονισμό του Διεθνούς Συμβουλίου Ελαιολάδου (IOOC - International Olive Oil Council) για τις επιτραπέζιες ελιές, οι βασικοί εμπορικοί τύποι που παράγονται σήμερα διεθνώς είναι τέσσερις: 1) Οι φυσικώς μαύρες ελιές (naturally black olives) γνωστές και ως Ελληνικού τύπου. Είναι πράσινες, ξανθές αλλά κυρίως ώριμες μαύρες ελιές που τοποθετούνται απ ευθείας μέσα σε άλμη όπου ζυμώνονται και ξεπικρίζουν σταδιακά με φυσική ζύμωση. 2) Οι επεξεργασμένες ελιές Ισπανικού τύπου (treated olives). Είναι κυρίως πράσινες ελιές και λιγότερο ξανθές και μαύρες, που αρχικά υφίστανται εκπίκρανση με εμβάπτιση σε αραιό διάλυμα NaOH. Ακολουθούν πλυσίματα με νερό για απομάκρυνση του NaOH και στη συνέχεια οι ελιές τοποθετούνται σε άλμη για ζύμωση. 3) Οι τεχνητά μαυρισμένες ελιές με οξείδωση (olives darkened by oxidation) είναι ένας τύπος επιτραπέζιας ελιάς που αναπτύχθηκε αρχικά στην Καλιφόρνια. Είναι συνήθως πράσινες ή ξανθές ελιές φρέσκες ή συντηρημένες σε άλμη, που υποβάλλονται 10

σε μια διαδικασία οξείδωσης με διάλυμα NaOH και έντονο αερισμό. Το τελικό προϊόν υφίσταται θερμική επεξεργασία και συντηρείται σε ερμητικά κλειστά δοχεία. 4) Οι ελιές συρρικνωμένης μορφής (dehydrated and/or shriveled olives) είναι ένας τύπος επιτραπέζιας ελιάς με μικρότερη εμπορική σημασία. Πρόκειται για πράσινες, ξανθές και κυρίως μαύρες ελιές που συνήθως παρασκευάζονται με ξηράλατη διαδικασία, δηλαδή με αλάτισμα με χονδρόκοκκο αλάτι σε στρώσεις μέσα σε δεξαμενές ή δοχεία. Με την επίδραση του αλατιού οι ελιές χάνουν υγρά από τη σάρκα τους, συρρικνώνονται σταδιακά και ξεπικρίζουν σχετικά σύντομα (1-2 μήνες). Στην Ελλάδα καλλιεργούνται κυρίως τρεις ποικιλίες ελιάς για επιτραπέζια χρήση: η Καλαμών (φυσική μαύρη), η Κονσερβολιά (πράσινη, πρασινοκόκκινη και μαύρη) και η Χονδρολιά Χαλκιδικής (πράσινη). Η Καλαμών είναι κατάλληλη για επεξεργασία ως μαύρη ώριμη ελιά Ελληνικού τύπου. Είναι η πιο ακριβή μαύρη επιτραπέζια ελιά και πωλείται συσκευασμένη μέσα σε άλμη ή άλμη με ξύδι ή ελαιόλαδο. Η Κονσερβολιά έχει πολύ καλή τεχνολογική συμπεριφορά όταν υφίσταται επεξεργασία ως πράσινη, αλλά ως φυσική μαύρη υστερεί ποιοτικά κυρίως στην υφή καθώς η σάρκα μαλακώνει κατά τη διάρκεια της ζύμωσης. Τέλος, η Χονδρολιά Χαλκιδικής υφίσταται επεξεργασία κυρίως ως πράσινη ελιά Ισπανικού τύπου. Η υψηλή ποιότητα που χαρακτηρίζει τις Ελληνικές επιτραπέζιες ελιές έχει αποδοθεί στις ιδιότητες του εδάφους, στην αυξημένη ηλιοφάνεια και στις κλιματικές συνθήκες σε συνδυασμό με το γεγονός ότι αποτελεί ένα φυσικό προϊόν, το οποίο συλλέγεται με το χέρι και η επεξεργασία του γίνεται με παραδοσιακό τρόπο (Balatsouras, 1990). Στην Ελλάδα, τα τελευταία χρόνια παρατηρείται μια σταδιακή στροφή προς την παραγωγή πράσινης ελιάς Ισπανικού τύπου, με το ποσοστό παραγωγής τους να αγγίζει το 40% (Beumer, 2001). Κατά την επεξεργασία των ελιών αυτού του τύπου οι ελιές συγκομίζονται, ταξινομούνται κατά μέγεθος και επεξεργάζονται με διάλυμα καυστικού νατρίου για την υδρόλυση της πικρής ουσίας ελευρωπαΐνης. Ακολουθούν πλυσίματα με νερό για την απομάκρυνση της περίσσειας του αλκάλεος. Στη συνέχεια οι ελιές τοποθετούνται στην άλμη όπου γίνεται η ζύμωσή τους, κυρίως με τη δράση οξυγαλακτικών βακτηρίων (Panagou and Tassou, 2006). Ακολουθεί η οριστική ταξινόμηση και η κατάταξη κατά μέγεθος των επεξεργασμένων ελιών και στη συνέχεια ακολουθεί η συσκευασία των ελιών σε δοχεία (IOOC, 1990). 11

2.6. Η επεξεργασία της επιτραπέζιας ελιάς Καλαμών Η ελιά Καλαμών έχει μεγάλο καρπό με αμυγδαλωτό σχήμα, πλούσια και φρουτώδη γεύση και άρωμα. Θεωρείται η βασίλισσα των Ελληνικών επιτραπέζιων ελιών και είναι από τις πιο φημισμένες επιτραπέζιες ελιές στον κόσμο. Έχει χαρακτηριστεί ως Προϊόν Προστατευμένης Ονομασίας Προέλευσης (ΠΟΠ) και παράγεται κυρίως στη Μεσσηνία, τη Λακωνία και την Αιτωλοακαρνανία, αποτελώντας το 20% της παραγωγής επιτραπέζιας ελιάς στη χώρα μας. Είναι η πιο ακριβή μαύρη επιτραπέζια ελιά και πωλείται συσκευασμένη μέσα σε άλμη ή ξύδι ή ελαιόλαδο. Οι ελιές της ποικιλίας Καλαμών προετοιμάζονται κυρίως με βάση την ελληνικού τύπου μέθοδο παρασκευής φυσικών μαύρων ελιών σε άλμη. Τα κύρια στάδια που ακολουθούνται για την παρασκευή αυτού του τύπου επιτραπέζιας ελιάς είναι τα ακόλουθα (IOOC, 1990): Συγκομιδή Μεταφορά στο χώρο επεξεργασίας Ταξινόμηση Πλυσίματα με νερό Τοποθέτηση σε άλμη Ζύμωση των ελιών Ταξινόμηση και κατάταξη κατά μέγεθος Συσκευασία Οι ελιές Καλαμών συγκομίζονται με το χέρι στο στάδιο πλήρους ωρίμανσης (όχι όμως να έχουν περάσει στο στάδιο της υπερωρίμανσης), από τα μέσα Νοεμβρίου έως τα τέλη Δεκεμβρίου. Ένα κριτήριο για το διάστημα συλλογής των καρπών είναι η αλλαγή του χρώματος από πράσινο σε ιώδες-μαύρο να έχει φτάσει στο μέσον της σάρκας του καρπού. Η εκπίκρανση δεν γίνεται με τη βοήθεια αλκάλεος αλλά με την τοποθέτησή τους μέσα σε 12

άλμη. Με τον τρόπο αυτό διατηρούν ένα φρουτώδες άρωμα και μία ελαφρά πικράδα. Οι ελιές πλένονται για την απομάκρυνση της επιφανειακής σκόνης, και τοποθετούνται σε πλαστικά δοχεία όπου καλύπτονται με άλμη συγκέντρωσης 9-10% NaCl. Εκεί παραμένουν μέχρι να ξεπικρίσουν ικανοποιητικά και να καταναλωθούν τα σάκχαρα που εκχυλίζονται από τις ελιές. Στη συνέχεια ταξινομούνται κατά μέγεθος και συσκευάζονται μέσα σε άλμη 8-10% NaCl ή σε άλμη με ξύδι (3:1) ή ορισμένες φορές σε ελαιόλαδο. Πολλές φορές χαράζονται μία ή δύο φορές ενώ επίσης είναι δυνατό να προστεθούν και αρωματικά βότανα μέσα στο υγρό διατήρησής τους. Σύμφωνα με το Διεθνές Συμβούλιο Ελαιολάδου το υγρό μέσα στο οποίο θα συσκευαστούν τελικά οι ελιές (εάν δεν είναι ελαιόλαδο) και θα διοχετευτούν στον καταναλωτή πρέπει να έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: ph 3.6-4.5, οξύτητα (εκφρασμένη σε % w/v γαλακτικό οξύ) 0.3-1.0, NaCl 8-10% w/v, εναπομείναντα ανάγοντα σάκχαρα (εκφρασμένα σε % w/v γλυκόζη) 0.2-0.4. 2.7. Η μικροβιακή ζύμωση των ελιών και οι υπεύθυνοι μικροοργανισμοί Κατά τη διάρκεια παραμονής των μαύρων ελιών στην άλμη λαμβάνει χώρα φυσική ζύμωση από μικτή μικροβιακή ενδογενή χλωρίδα της ελιάς. Η άλμη μέσα στην οποία βρίσκονται οι ελιές μετατρέπεται σε ένα θρεπτικό υλικό κατάλληλο για την ανάπτυξη μικροοργανισμών, διότι οσμωτικά φαινόμενα οδηγούν σε εκχύλιση θρεπτικών συστατικών από τη σάρκα της ελιάς στην άλμη. Τέτοια συστατικά είναι τα σάκχαρα (π.χ. γλυκόζη, μανιτόλη, σουκρόζη) και τα οργανικά οξέα (π.χ. κιτρικό, οξικό, ηλεκτρικό) που χρησιμοποιούνται ως πηγή άνθρακα και ενέργειας για τους μικροοργανισμούς που επιτελούν τη ζύμωση. Η επιτελούμενη ζύμωση μέσα στην άλμη έχει ως αποτέλεσμα, αφενός μεν, την εκπίκρανση των ελιών λόγω εκχύλισης και διάσπασης της ελευρωπαΐνης και των φαινολικών ουσιών, αφετέρου δε, το σχηματισμό οξέων που λειτουργούν ως φυσικά συντηρητικά. Επίσης αναπτύσσονται σύνθετες αρωματικές ουσίες, προϊόντα της μικροβιακής ζύμωσης, που συμβάλλουν στην ανάπτυξη των οργανοληπτικών χαρακτηριστικών της ελιάς. Το είδος και η αναλογία των μικροοργανισμών που επιτελούν αυτή τη ζύμωση εξαρτάται από διάφορους παράγοντες τόσο ενδογενείς, όπως για παράδειγμα το είδος της ενδογενούς μικροχλωρίδας των καρπών, η διαθεσιμότητα των θρεπτικών συστατικών (π.χ. σάκχαρα) στην άλμη η οποία με τη σειρά της εξαρτάται από τη διαθεσιμότητά τους στον καρπό της ελιάς καθώς και από τη διαπερατότητα της επιδερμίδας της, η παρουσία αντιμικροβιακών ουσιών στην άλμη (π.χ. ελευρωπαΐνης και οργανικών οξέων), η ποικιλία 13

της ελιάς κ.ά., όσο και εξωγενείς όπως η συγκέντρωση της άλμης και η θερμοκρασία στην οποία λαμβάνει χώρα η ζύμωση (Nychas et al., 2002). Ζύμες, ασποριογόνα Gram ( ) βακτήρια και οξυγαλακτικά βακτήρια είναι συνήθως οι υπεύθυνες μικροβιακές ομάδες για τη φυσική ζύμωση των μαύρων ελιών σε άλμη (Tsapatsaris and Kotzekidou, 2004). Η ανάπτυξη των οξυγαλακτικών βακτηρίων και η επικράτησή τους έναντι των ζυμών εξαρτάται από διάφορους παράγοντες όπως η ποικιλία της ελιάς, η συγκέντρωση της άλμης και η αρχική διόρθωση του ph της άλμης (Kotzekidou and Tsakalidou, 2006). Λόγω της αργής διάχυσης των σακχάρων και άλλων διαλυτών συστατικών από τη σάρκα της ελιάς στην άλμη, σε αυτού του τύπου τις ελιές που δεν έχουν υποστεί καμία επεξεργασία πριν τοποθετηθούν στην άλμη, και λόγω της παρουσίας της ελευρωπαΐνης που έχει αντιμικροβιακή δράση κυρίως έναντι των οξυγαλακτικών βακτηρίων, η διαδικασία της αυθόρμητης ζύμωσης είναι αργή (3-9 μήνες) και μπορεί να μην ολοκληρωθεί πλήρως χωρίς την εφαρμογή χημικών, φυσικών και μικροβιολογικών ελέγχων και επεμβάσεων. Έτσι, η τελική οξύτητα της άλμης σε μια αυθόρμητη ζύμωση ελιών είναι συνήθως χαμηλότερη από 0.5% και το ph κυμαίνεται μόλις στο 4.3-4.5 (Garrido-Fernandez et al., 1997). Όταν όμως επιτευχθεί πλήρης ζύμωση και τα σάκχαρα έχουν εξαντληθεί λόγω κατανάλωσής τους από τους μικροοργανισμούς, η τελική οξύτητα μπορεί να φτάσει το 0.8-1.0%. Σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις άλμης (<8%) ευνοείται η ανάπτυξη των οξυγαλακτικών βακτηρίων έναντι των ζυμών γεγονός που οδηγεί σε οξυγαλακτική ζύμωση. Αντίθετα, εάν η συγκέντρωση της άλμης διατηρηθεί σε υψηλά επίπεδα (>8%) οι ζύμες είναι η κυρίως υπεύθυνη μικροβιακή ομάδα για τη ζύμωση που λαμβάνει χώρα (Tassou et al., 2002). Η συγκέντρωση της άλμης, κατά συνέπεια, προσαρμόζεται ανάλογα με τον τύπο της ζύμωσης που επιθυμείται κάθε φορά. Εάν επιδιώκεται η ζύμωση από ζύμες η αλατοπεριεκτικότητα της άλμης πρέπει να διατηρείται σε ποσοστό υψηλότερο από 8% NaCl. Στην περίπτωση αυτή όμως η χαμηλή οξύτητα που αναπτύσσεται (0.2-0.4% σε γαλακτικό οξύ) και η σχετικά υψηλή τιμή ph (4.3-4.5) απαιτεί τη διατήρηση της αλατότητας της άλμης σε υψηλά επίπεδα (8-10%) προκειμένου να εξασφαλιστεί η αναγκαία συντηρησιμότητα του προϊόντος. Εάν επιζητείται η ανάπτυξη των οξυγαλακτικών βακτηρίων, η αρχική συγκέντρωση της άλμης θα πρέπει να είναι χαμηλή (3-6% NaCl) και όταν ολοκληρωθεί η ζύμωση θα πρέπει να προστίθεται αλάτι ώστε η τελική συγκέντρωση της άλμης μετά την 14

εξισορρόπηση να φτάσει το 6-8% NaCl. Το τελικό ph στην περίπτωση αυτή είναι χαμηλότερο (3.9-4.1) και η τελική οξύτητα μεγαλύτερη από 0.6%. Η παρουσία των ζυμών κατά τη ζύμωση των ελιών μπορεί να έχει θετική αλλά και αρνητική επίδραση στην παραγωγή του προϊόντος. Η ανάπτυξη των ζυμών με ζυμωτικό μεταβολισμό οδηγεί στο σχηματισμό διαφόρων προϊόντων (όπως αιθανόλη, ακεταλδεΰδη, οξικό οξύ κ.ά) που συμβάλλουν στη γεύση και το άρωμα των ελιών. Τα κυριότερα είδη ζυμών που συμμετέχουν στη ζύμωση ελληνικών μαύρων ελιών σε άλμη είναι τα Torulaspora delbrueckii, Debaryomyces hansenii, Cryptococcus laurentii (Kotzekidou, 1997). Οξειδωτικές ζύμες όμως, όπως για παράδειγμα τα είδη Saccharomyces oleaginosus και Hansenulla anomala, ευθύνονται για αλλοιώσεις στις ελιές όπως είναι το μαλάκωμα των καρπών και η δημιουργία φυσαλίδων αέρα στο εσωτερικό τους, μια αλλοίωση που είναι γνωστή ως «μάτι ψαριού» (Vaughn et al., 1972). Επίσης η δημιουργία αναερόβιων συνθηκών είναι σημαντικός παράγοντας για την αποτροπή ανάπτυξης επιφανειακών ζυμών και μυκήτων που καταναλώνουν τα σάκχαρα και τα οξέα από την άλμη αυξάνοντας το ph αυτής, αλλά ταυτόχρονα μπορούν να παράγουν και επικίνδυνες μυκοτοξίνες. Τέλος η ανάπτυξη των ζυμών σε υψηλούς πληθυσμούς στην τελική συσκευασία των ελιών, εφόσον υπάρχουν εναπομείναντα σάκχαρα στις συσκευασμένες ελιές, έχει αρνητικές συνέπειες μόνο. Για παράδειγμα, όταν επικρατούν αερόβιες συνθήκες, καταναλώνουν το γαλακτικό και οξικό οξύ που έχει παραχθεί κατά τη ζύμωση ή έχει προστεθεί στην τελική συσκευασία με αποτέλεσμα μικρότερη διάρκεια συντήρησης του προϊόντος. Επίσης στις συσκευασμένες ελιές οι ζύμες μπορεί να παράγουν αυξημένη ποσότητα αερίου (CO 2 ) που οδηγεί σε φούσκωμα του περιέκτη συσκευασίας, να προκαλέσουν θόλωμα στην άλμη και να παράγουν δύσοσμα προϊόντα (Garrido-Fernandez et al., 1997; Arroyo-López et al., 2008). Κατά συνέπεια, η σύνθεση της μικροβιακής χλωρίδας και η εξέλιξή της επηρεάζει σημαντικά τη διαδικασία της ζύμωσης των ελιών και την ποιότητα του τελικού προϊόντος. Σε μία φυσιολογική ζύμωση, οι κυρίαρχες μικροβιακές ομάδες είναι οι ζύμες και τα οξυγαλακτικά βακτήρια, ενώ η αναλογία των πληθυσμών αυτών των δύο ομάδων καθορίζει την ποιότητα του τελικού προϊόντος (Panagou et al., 2008). Από την άλλη μεριά, η ανάπτυξη βακτηρίων όπως αυτά του γένους Enterobacter, Clostridium και Propionibacterium, μπορεί να οδηγήσει σε υποβάθμιση της ποιότητας του τελικού προϊόντος με εμφάνιση δυσάρεστης γεύσης και οσμής (Özay and Brocakli, 1996). 15

2.8. Χρήση εναρκτήριων καλλιεργειών για ελεγχόμενη ζύμωση μαύρων ελιών Σήμερα, η συνήθης πρακτική τόσο για τις πράσινες όσο και για τις μαύρες επιτραπέζιες ελιές είναι η φυσική, αυθόρμητη ζύμωση τόσο σε οικιακή όσο και σε βιομηχανική κλίμακα παραγωγής, χωρίς την προσθήκη οξυγαλακτικών εναρκτήριων καλλιεργειών (Nychas et al., 2002). Ωστόσο, για τη βελτίωση της ζύμωσης και την παραγωγή τελικού προϊόντος σταθερής ποιότητας υπάρχει η ανάγκη ελέγχου των βασικών παραμέτρων που επηρεάζουν τη διαδικασία της ζύμωσης. Αυτοί περιλαμβάνουν τη μέθοδο και το στάδιο συλλογής, τη διάρκεια και τον αριθμό των πλυσιμάτων με νερό, τη συγκέντρωση της άλμης σε αλάτι, τη συχνότητα αντικατάστασης της άλμης, τη θερμοκρασία ζύμωσης, το ph κατά τη διάρκεια της ζύμωσης, και κυρίως το είδος των μικροβιακών ομάδων που επικρατούν κατά τη διαδικασία της ζύμωσης (Panagou et al., 2008). Επίσης, το περιεχόμενο των ελιών και κατ επέκταση της άλμης σε πολυφαινόλες και ανάγοντα σάκχαρα έχουν ιδιαίτερη σημασία για την εξέλιξη της ζύμωσης. Η συγκέντρωση της άλμης σε αλάτι θεωρείται ιδιαίτερα κρίσιμος παράγοντας διότι επηρεάζει αφενός μεν το είδος των μικροοργανισμών που θα επιτελέσουν τη ζύμωση, αφετέρου δε τη διάχυση των διαλυτών συστατικών από το εσωτερικό της ελιάς στην άλμη με συνέπεια να επηρεάζεται ο ρυθμός της ζύμωσης (Özay and Brocakli, 1996). Προκειμένου να βελτιωθεί η ποιότητα των επιτραπέζιων μαύρων ελιών, που σημαίνει να μειωθεί η συρρίκνωση των καρπών που προκαλείται όταν η συγκέντρωση της άλμης είναι υψηλή, αλλά και να περιοριστεί η αλμυρή γεύση των ελιών επιδιώκεται η ζύμωση των μαύρων ελιών σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις άλατος. Εξάλλου, όπως αναλύθηκε και παραπάνω, σε υψηλή συγκέντρωση άλατος επικρατούν οι ζύμες οι οποίες επιτελούν αυθόρμητες ζυμώσεις, ενώ σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις άλατος επιτελείται και οξυγαλακτική ζύμωση από τη δράση οξυγαλακτικών βακτηρίων. Η επικράτηση των οξυγαλακτικών βακτηρίων έναντι των ζυμών επιζητείται λόγω των αλλοιώσεων που δύνανται να προκαλέσουν πολλά είδη ζυμών, όπως για παράδειγμα η δημιουργία φλυκταινών αερίων ή το μαλάκωμα των ελιών. Η επικράτηση των οξυγαλακτικών βακτηρίων ενισχύεται όχι μόνο από την μείωση της αλατοπεριεκτικότητας της άλμης αλλά κυρίως από τη χρήση εναρκτήριων καλλιεργειών. Η εφαρμογή επιλεγμένων εναρκτήριων καλλιεργειών οξυγαλακτικών βακτηρίων για την έναρξη αλλά και την πρόοδο της διαδικασίας της ζύμωσης έχει ως στόχο την παραγωγή τελικού προϊόντος σταθερής και υψηλής ποιότητας (Flemming et al., 1985). Καθαρές μικροβιακές καλλιέργειες τέτοιων βακτηρίων επιλέγονται με βάση διάφορα 16

κριτήρια τεχνολογικής σημασίας για την παραγωγή ζυμούμενων ελιών, όπως για παράδειγμα η ικανότητα ομογαλακτικής ζύμωσης, η ικανότητα επικράτησης έναντι της υπόλοιπης μικροβιακής χλωρίδας (π.χ. λόγω γρήγορης ανάπτυξης στις συνθήκες της ζύμωσης και/ή παραγωγή ανταγωνιστικών ουσιών όπως βακτηριοσινών), η ικανότητα υδρόλυσης της ελευρωπαΐνης, η παραγωγή οξέος, η ανθεκτικότητα σε υψηλές συγκεντρώσεις άλατος και οξέων, η ικανότητα ανάπτυξης στο επιθυμητό εύρος θερμοκρασιών, η παραγωγή πτητικών αρωματικών ουσιών κ.ά. (Ruiz-Barba et al., 1994). Παρότι στη διεθνή βιβλιογραφία υπάρχουν αρκετές αναφορές για την πειραματική εφαρμογή εναρκτήριων οξυγαλακτικών καλλιεργειών κυρίως Lactobacillus pentosus και Lactobacillus plantarum - στην παραγωγή ζυμούμενων πράσινων ελιών Ισπανικού τύπου (Ruiz-Barba et al., 1994; Marsilio et al., 2005; Panagou and Tassou, 2006), αντίστοιχες μελέτες για χρήση εναρκτήριων καλλιεργειών στη ζύμωση μαύρων φυσικών ελιών (Ελληνικού τύπου) είναι πολύ περιορισμένες (Panagou et al., 2008). Όσον αφορά τις ελιές Καλαμών δεν αναφέρεται καμία σχετική εργασία, στη διεθνή βιβλιογραφία. 2.9. Βακτήρια του γαλακτικού οξέος και οξυγαλακτική ζύμωση Η οξυγαλακτική ζύμωση είναι το σημαντικότερο στάδιο στην παραγωγή επιτραπέζιων ελιών. Η ομαλή εξέλιξη αυτής της ζύμωσης δίνει ένα άριστο ποιοτικά προϊόν με καλή συντηρησιμότητα και εμπορική ικανότητα ενώ αντίθετα η εκτροπή της ζύμωσης οδηγεί σε ένα προϊόν ποιοτικά υποβαθμισμένο. Για την πραγματοποίηση μιας επιτυχημένης ζύμωσης θα πρέπει μέσα στους περιέκτες όπου τοποθετούνται οι ελιές να επικρατούν όσο το δυνατό περισσότερο αναερόβιες συνθήκες. Επίσης, στη σάρκα του ελαιοκάρπου πρέπει, μετά την έκλυση και την εκπίκρανση, να παραμένουν αρκετά ζυμώσιμα σάκχαρα τα οποία θα μεταφερθούν στην άλμη και θα επιτρέψουν την ανάπτυξη των βακτηρίων του γαλακτικού οξέος (οξυγαλακτικά βακτήρια) που επιτελούν τη συγκεκριμένη ζύμωση. Παράγοντες όπως η συγκέντρωση της άλμης, η περιεκτικότητά της σε ελευρωπαΐνη, η θερμοκρασία της ζύμωσης και το ph διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην πορεία εξέλιξης της ζύμωσης αυτής (Nychas et al., 2002). Στα βακτήρια του γαλακτικού οξέος ανήκουν τα γένη Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus και Streptococcus. Τα βακτήρια αυτά είναι διαδεδομένα στη φύση και απαντώνται κυρίως στα φυτά ενώ συχνή είναι η παρουσία κάποιων στον ανθρώπινο οργανισμό. Τα οξυγαλακτικά βακτήρια χωρίζονται σε δύο ομάδες ανάλογα με τα τελικά προϊόντα του μεταβολισμού τους. Η μια είναι η ομοζυμωτική ομάδα που περιλαμβάνει εκείνα τα οξυγαλακτικά βακτήρια που παράγουν γαλακτικό οξύ ως μοναδικό προϊόν της 17

γαλακτικής ζύμωσης (όπως Pediococcus, Streptococcus και κάποια στελέχη του γένους Lactobacillus sp.) και η άλλη ομάδα είναι ετεροζυμωτική που περιλαμβάνει βακτηριακά στελέχη των γενών Leuconostoc και Lactobacillus τα οποία μέσω της γαλακτικής ζύμωσης παράγουν ισάριθμες ποσότητες γαλακτικού οξέος, διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ) και αιθανόλης. Οι ετεροζυμωτικοί παράγουν επίσης ενώσεις (π.χ. ακεταλδεΰδη και ακετύλιο), που προσδίδουν ιδιαίτερη γεύση και άρωμα σε ορισμένα προϊόντα. Οι διαφορές μεταξύ των δύο κατηγοριών βακτηριών γαλακτικού οξέος οφείλονται στη διαφορετική φυσιολογία και γενετική τους. Τα οξυγαλακτικά βακτήρια για την ανάπτυξή τους έχουν ανάγκη διάφορα αμινοξέα, βιταμίνες του συμπλέγματος Β, πουρίνες και πουριμιδίνες. Είναι μεσόφιλοι και μπορούν να αναπτύσσονται σε θερμοκρασία 5 ºC έως 45 ºC. Αναπτύσσονται ακόμα και σε χαμηλά ph (συνήθως 4.0-4.5 αλλά και σε χαμηλότερα). Είναι Gram θετικά βακτήρια και δεν μπορούν να συνθέσουν το ένζυμο καταλάση. 2.10. Σκοπός της μελέτης Στόχος της συγκεκριμένης μελέτης είναι η καταγραφή της διαδικασίας που ακολουθείται από διάφορους οικιακούς παραγωγούς στη Μεσσηνία και κυρίως στην ευρύτερη περιοχή της Καλαμάτας για την παραδοσιακή παραγωγή επιτραπέζιων ελιών Καλαμών καθώς και η παρακολούθηση του φαινομένου της μικροβιακής ζύμωσης αυτών με στόχο την ανεύρεση και εφαρμογή εναρκτήριων οξυγαλακτικών καλλιεργειών για την επίτευξη ελεγχόμενης ζύμωσης. 3. ΠΑΚΕΤΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 3.1. Καταγραφή της διαδικασίας που εφαρμόζεται στην περιοχή της Μεσσηνίας για την παραγωγή ζυμούμενων ελιών Καλαμών. Προκειμένου να καταγραφούν οι πρακτικές που ακολουθούν για την επεξεργασία των ελιών Καλαμών οι οικιακοί παραγωγοί στο νομό Μεσσηνίας, ελήφθησαν συνεντεύξεις από 53 παραγωγούς της ευρύτερης περιοχής της Καλαμάτας αλλά και από διάφορα χωριά της Μεσσηνιακής Μάνης. Καταγράφηκαν στοιχεία που αφορούν στον τρόπο συλλογής των καρπών, στην εφαρμογή πλυσιμάτων, στη συγκέντρωση της άλμης στην οποία γίνεται η ζύμωση, στο διάστημα της ζύμωσης, στις αλλαγές της άλμης, στην προσθήκη όξους κλπ. Οι συνεντεύξεις αυτές κατέδειξαν ότι οι συνήθης πρακτική που ακολουθείται είναι αυτή που περιγράφεται παρακάτω με τις όποιες διαφοροποιήσεις να επισημαίνονται στο κάθε στάδιο: 18

Συγκομιδή Διαλογή Πλυσίματα με νερό Τοποθέτηση σε άλμη Ζύμωση των ελιών Συσκευασία-συντήρηση Συγκομιδή: Το 60% των ερωτηθέντων συγκομίζουν τις ελιές στο στάδιο της πλήρους ωρίμανσης, ένα 20% σε στάδιο μέσης ωρίμανσης και το 16% στην αρχή της ωρίμανσης. Η συγκομιδή γίνεται κυρίως με το χέρι (78%) ενώ ένα 18% των ερωτηθέντων συγκομίζουν με ραβδισμό. Η συγκομιδή γίνεται το διάστημα Νοέμβριο-Δεκέμβριο ανάλογα με την οψιμότητα ή την πρωιμότητα της κάθε χρονιάς. Η συγκομιδή δεν γίνεται μία μόνο φορά, αλλά το ίδιο δένδρο συγκομίζεται αρκετές φορές επιλέγοντας τις ώριμες ελιές κάθε φορά. Το 73% των ερωτηθέντων δεν ποτίζει πριν τη συγκομιδή, το 7% εφαρμόζει πότισμα λίγες ημέρες πριν τη συγκομιδή ενώ το υπόλοιπο 20% ποτίζει μόνο όταν είναι μια ιδιαιτέρως ξηρή χρονιά. Επεξεργασία: Διαλογή-πλύσιμο: Αμέσως μετά τη συγκομιδή οι ελιές τοποθετούνται σε πλαστικά δοχεία-λεκάνες (44%) ή σε ξύλινα καφάσια (20%) ή σε κοφίνια (22%) προκειμένου να γίνει μία διαλογή των ελιών και να απομακρυνθούν οι ακατάλληλες. Ακολουθεί πλύσιμο των ελιών (83%) για απομάκρυνση της σκόνης. Χάραγμα: Το 45% των ερωτηθέντων χαράσσει τις ελιές μετά τη συγκομιδή (συνήθως μετά το πλύσιμο) κάνοντας από 1-3 χαρακιές με ένα μαχαίρι ή ξυράφι. Ποσοστό 23% χαράσσει τις ελιές μετά τη ζύμωση όταν είναι έτοιμες για κατανάλωση ενώ το υπόλοιπο 32% δεν τις χαράσσει καθόλου. Τοποθέτηση των ελιών σε νερό ή σε άλμη: Το 84% των ερωτηθέντων τοποθετεί στη συνέχεια τις ελιές σε πλαστικά δοχεία ποικίλης χωρητικότητας (10-50 λίτρων), ενώ ένα 9% 19

τις τοποθετεί σε γυάλινα δοχεία. Βρέθηκαν και δύο ερωτηθέντες που τις τοποθετούν σε δεξαμενές από σκυρόδεμα. Παραμονή των ελιών σε νερό: Μία συνήθης πρακτική που εφαρμόζει το 64% των ερωτηθέντων παραγωγών είναι η παραμονή των ελιών σε σκέτο νερό για ένα διάστημα που κυμαίνεται από 12 ώρες έως και ένα μήνα με πιο συνηθισμένο διάστημα αυτό της μίας εβδομάδας. Σε αυτό το διάστημα οι παραγωγοί μπορεί να αλλάζουν το νερό καθημερινά ή και καθόλου. Ένα πολύ μικρό ποσοστό των ερωτηθέντων (6%) τοποθετεί τις ελιές σε νερό στο οποίο έχει προσθέσει μία μικρή ποσότητα άλατος σε συγκέντρωση περίπου 1% όπου εκεί οι ελιές παραμένουν περίπου 20-30 ημέρες. Το υπόλοιπο 30% των παραγωγών τοποθετεί τις ελιές κατευθείαν στην άλμη ζύμωσης. Τοποθέτηση και παραμονή των ελιών σε άλμη: Η μεγάλη πλειοψηφία των ερωτηθέντων (91%) δήλωσε ότι χρησιμοποιεί άλμη συγκέντρωσης 8-10% σε αλάτι ενώ μόλις το 9% δήλωσε ότι χρησιμοποιεί άλμη χαμηλότερης συγκέντρωσης (6% αλάτι). Για την παρασκευή της άλμης χρησιμοποιείται χονδρό αλάτι, ενώ η αναλογία ελιών προς άλμη είναι συνήθως 40/60 ή 50/50. Ένα μεγάλο ποσοστό των ερωτηθέντων (60%), μέσα στην άλμη προσθέτει ξύδι σε αναλογία ξύδι/άλμη:1/3 v/v. Ένα πολύ μικρό ποσοστό παραγωγών προσθέτει κάποιο άλλο οξύ όπως γαλακτικό, κιτρικό ή απλά το χυμό λεμονιού. Το λεμόνι προστίθεται και ως αρωματικό στην άλμη, ενώ άλλα αρωματικά που κάποιοι παραγωγοί προσθέτουν είναι το θυμάρι, το δενδρολίβανο, η ρίγανη, το σκόρδο, το θρούμπι, το μάραθο, η δάφνη και το κύμινο. Αυτά τα αρωματικά προστίθενται μεμονωμένα ή σε διάφορους συνδυασμούς ανά δύο. Στο πάνω μέρος των ελιών που έχουν τοποθετηθεί στην άλμη, ένα ποσοστό παραγωγών (20%) τοποθετεί ένα ξύλινο πλέγμα προκειμένου οι ελιές να διατηρούνται εμβαπτισμένες συνεχώς στην άλμη. Τα δοχεία στη συνέχεια είτε κλείνονται σφιχτά (45% των ερωτηθέντων) ή παραμένουν ελαφρώς ανοιχτά (55% των ερωτηθέντων) και οι ελιές αφήνονται να ζυμωθούν σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Θα πρέπει εδώ να αναφέρουμε ότι η συζήτηση με τους παραγωγούς μας έκανε να πιστέψουμε ότι η πραγματική ποσότητα του αλατιού που χρησιμοποιούσαν για την αρχική παρασκευή αλλά και την διατήρηση της άλμης ήταν μεγαλύτερη από αυτή που μας δηλώνανε, την οποία πάντοτε υπολογίζανε κατά προσέγγιση με μία τάση να την υποβιβάζουν σε σχέση με αυτήν που πραγματικά εφάρμοζαν. Αλλαγή της άλμης και προσθήκη άλατος για διατήρηση σταθερής αλατότητας : Το 62% των ερωτηθέντων δεν αντικαθιστά την αρχική άλμη με νέα, ενώ το υπόλοιπο 38% κάνει αλλαγή της άλμης ανά διαστήματα που ποικίλουν από δύο ημέρες έως και δύο μήνες. Ένα ποσοστό 47% των ερωτηθέντων παραγωγών δεν προσθέτει καθόλου αλάτι στην αρχική 20