Οι στόχοι της διδακτορικής διατριβής ήταν α) η αξιολόγηση των ακινητοποιημένων κυττάρων Lactobacillus casei ATCC 393 σε σιτάρι για την παραγωγή προβιοτικών ξηρών ζυμωμένων λουκάνικων, β) η διερεύνηση της επίδρασης της αρχικής συγκέντρωσης σακχάρου και της αρχικής συγκέντρωσης ακινητοποιημένων κυττάρων L. casei στα φυσικοχημικά και μικροβιολογικά χαρακτηριστικά των προβιοτικών ξηρών ζυμωμένων λουκάνικων, γ) η διερεύνηση πιθανής προστατευτικής επίδρασης τόσο των ελεύθερων όσο και των ακινητοποιημένων κυττάρων L. casei ATCC 393 σε κόκκους σιταριού έναντι αλλοιωγόνων και παθογόνων βακτηρίων στα προβιοτικά ξηρά ζυμωμένα λουκάνικα με χαμηλές ή μηδενικές συγκεντρώσεις νιτρωδών-νιτρικών αλάτων και NaCl, δ) η διερεύνηση της επίδρασης των ακινητοποιημένων κυττάρων L. casei ATCC 393 σε κόκκους σιταριού στην σύνθεση των πτητικών ενώσεων σε προβιοτικά ξηρά ζυμωμένα λουκάνικα κατά την διάρκεια της ωρίμανσης και μετά από ήπια θερμική κατεργασία, ε) η διερεύνηση της επίδρασης των χημικών συντηρητικών, της προβιοτικής καλλιέργειας και του χρόνου ωρίμανσης στις πτητικές ενώσεις σε προβιοτικά ξηρά ζυμωμένα λουκάνικα κατά την διάρκεια της ωρίμανσης και στ) η διερεύνηση της επίδρασης της ακινητοποίησης στην ικανότητα προσκόλλησης των κυττάρων L. casei ATCC 393 σε εντερικά επιθηλιακά κύτταρα. Ο σκοπός ήταν, πρώτον η επιβίωση του προβιοτικού στελέχους στα απαραίτητα επίπεδα για τα ευεργετικά οφέλη των προβιοτικών την στιγμή της κατανάλωσης (κατά την της παραγωγή, ωρίμανση και μετά από ήπια θερμική επεξεργασία), δεύτερον, η βελτίωση των ποιοτικών χαρακτηριστικών των νέων προϊόντων και τέλος η αύξηση του χρόνου συντήρησης. Τα αποτελέσματα των φυσικοχημικών αναλύσεων των νέων προβιοτικών ξηρών ζυμωμένων λουκάνικων κυμάνθηκαν σε επίπεδα που παρατηρούνται συνήθως σε ξηρά ζυμωμένα λουκάνικα, εκτός της ογκομετρούμενης οξύτητας η οποία ήταν ελαφρώς αυξημένη. Παρά το γεγονός ότι η υπερβολική οξύτητα που προκαλείται από ορισμένα στελέχη Lactobacillus που χρησιμοποιούνται ως αρχική καλλιέργεια μπορεί να οδηγήσει σε υποβάθμιση της ποιότητας, κάτι τέτοιο δεν παρατηρήθηκε στα δείγματα της διατριβής. Η προσθήκη προβιοτικής καλλιέργειας οδήγησε σε σημαντική αύξηση του χρόνου συντήρησης, ενώ η προστατευτική δράση έναντι των αλλοιώσεων ήτανεμφανής στα δείγματα με ακινητοποιημένα κύτταρα. Η αλλοίωση οφειλόταν κυρίως σε λευκές κηλίδες στην επιφάνεια καθώς και σε λεπτές λευκές ίνες στο εσωτερικό των λουκάνικων, πιθανόν λόγω υπερανάπτυξης των ζυμών/μυκήτων, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό δυσάρεστων οσμών, αν και τα προϊόντα εξακολουθούσαν να είναι αποδεκτά κατά τον οργανοληπτικό έλεγχο. Η αύξηση του χρόνου συντήρησης των προβιοτικών λουκάνικων, συγκριτικά με λουκάνικα που παρασκευάστηκαν χωρίς αρχική καλλιέργεια, επιβεβαίωσε την αρχική υπόθεση για αύξηση του χρόνου συντήρησης, γεγονός που θα μπορούσε να αποδοθεί στην αυξημένη τιμή της ογκομετρούμενης οξύτητας και στις χαμηλές τιμές του pH και της ενεργότητας νερού (aw). Ενώ η ολική μεσόφιλη χλωρίδα, καθώς και τα επίπεδα λακτοβακίλλων και ζυμών/μυκήτων παρέμειναν σε υψηλά επίπεδα, παρατηρήθηκε δραστική μείωση στα επίπεδα των εντεροβακτηρίων, ψευδομονάδων και σταφυλόκοκκων, τα οποία κυμάνθηκαν σε μη ανιχνεύσιμα επίπεδα. Ομοίως, δεν ανιχνεύθηκε Clostridium spp. σε κανένα δείγμα καθ` όλη την χρονική διάρκεια της ωρίμανσης. Τα χαμηλά επίπεδα αποτελούν μια σημαντική παρατήρηση καθώς σχετίζονται με την ασφάλεια των προϊόντων. Η μικροβιακή χλωρίδα μελετήθηκε περαιτέρω με την τεχνική PCR-DGGE. Οι κύριοι βακτηριακοί πληθυσμοί που ανιχνεύθηκαν ανήκαν στο είδος Brochothrix thermosphacta και στα γένη Lactobacillus, Leuconostoc, Lactococcus, Carnobacterium και Bacillus. Στα δείγματα χωρίς αρχική καλλιέργεια ανιχνεύθηκαν μέλη του Rhodococcus και Saccharothrix ή Micromonospora. Όσον αφορά τις ζύμες, κυριάρχησαν οι Debaryomyces hansenii ή Priceomyces carsonii και Candida zeylanoides ή Schwanniomyces polymorphus, καθώς και μέλη του Saccharomyces και Kluyveromyces. Αξίζει να σημειωθεί ότι σε όλα τα δείγματα ανιχνεύθηκε το είδος Allium, που αφορά το τεμαχισμένο πράσο που προστέθηκε στην κρεατομάζα κατά την παρασκευή των λουκάνικων. Η μικροβιολογική ανάλυση και η muliplex PCR επιβεβαίωσε ότι τα επίπεδα του στελέχους L. casei ATCC 393 κατά το τέλος της ωρίμανσης των προβιοτικών προϊόντων κυμάνθηκαν πάνω από την ελάχιστη συγκέντρωση (≥6 log cfu/g) που απαιτείται για την προβιοτική δράση. Σε γενικές γραμμές, παρατηρήθηκε βελτιωμένο προφίλ πτητικών ενώσεων στα ξηρά ζυμωμένα λουκάνικα με ακινητοποιημένα κύτταρα L. casei ATCC 393. Η PCA ανάλυση των πειραματικών δεδομένων έδειξε ότι κυρίως η φύση και η συγκέντρωση της αρχικής καλλιέργειας, αλλά και ο χρόνος της ωρίμανσης επηρέασαν σημαντικά την σύνθεση των πτητικών ενώσεων. Παρομοίως, η φύση και η συγκέντρωση της αρχικής καλλιέργειας επηρέασαν σημαντικά τις πτητικές ενώσεις στα ξηρά ζυμωμένα λουκάνικα μετά από ήπια θερμική επεξεργασία (70-72oC για 8-10min). Αντίθετα, ο χρόνος της ωρίμανσης επηρέασαν κυρίως τις πτητικές ενώσεις στα λουκάνικα με χαμηλές ή μηδενικές συγκεντρώσεις νιτρωδών-νιτρικών αλάτων και NaCl. Όμως, είναι ακόμα άγνωστο και δύσκολο να ερμηνευτούν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μικροβιακών πληθυσμών που ευθύνονται για τις βιοχημικές μεταβολές, των χημικών συντηρητικών και των πτητικών ενώσεων, λόγω της πολυπλοκότητας του μικροβιακού οικοσυστήματος των τροφίμων.Τα ξηρά ζυμωμένα λουκάνικα συνήθως καταναλώνονται ωμά ή μετά από ήπια θερμική επεξεργασία. Tα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των προβιοτικών ξηρών ζυμωμένων λουκάνικων που παρασκευάστηκαν με προσθήκη ακινητοποιημένων και ελεύθερων κυττάρων L. casei, συγκρίθηκαν με λουκάνικα χωρίς αρχική καλλιέργεια,, καθώς και με παρόμοια εμπορικά προϊόντα μετά από θερμική επεξεργασία. Τα ξηρά ζυμωμένα λουκάνικα με ακινητοποιημένα κύτταρα L. casei ATCC 393 έγιναν αποδεκτά από το πάνελ και ο προκαταρκτικός οργανοληπτικός έλεγχος επιβεβαίωσε την υπέροχη γεύση και την άριστη ποιότητα των νέων προϊόντων. Η προσθήκη σακχάρου επηρέασε σημαντικά την εμφάνιση του προϊόντος, ενώ η αρχική καλλιέργεια επηρέασε σημαντικά το άρωμα. Αξίζει να σημειωθεί ότι και οι δύο παράγοντες επηρέασαν σημαντικά το χρώμα και την συνολική αποδοχή. Αντιθέτως, δεν επηρεάστηκε σημαντικά η συνεκτικότητα του προϊόντος. Σε γενικές γραμμές, η προσθήκη σακχάρου βελτίωσε την εμφάνιση και το χρώμα, ενώ τα λουκάνικα με ακινητοποιημένα κύτταρα είχαν ένα ξεχωριστό, χαρακτηριστικό άρωμα, το οποίο διήρκησε μέχρι το τέλος της ωρίμανσης. Επίσης, μελετήθηκε η επίδραση της αρχικής συγκέντρωσης των ακινητοποιημένων κυττάρων L. casei στα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά, δεδομένου ότι η προσθήκη κόκκων σιταριού μπορεί να επηρεάσει την ποιότητα του προϊόντος. Αν και οι δοκιμαστές έδειξαν μια προτίμηση για το εμπορικό προϊόν σε σχέση με τα λουκάνικα που παρασκευάστηκαν στο εργαστήριο, πλην του δείγματος Ι-300 όσον αφορά το άρωμα, δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές διαφορές στα υπόλοιπα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά. Αξίζει να σημειωθεί ότι τα λουκάνικα με ακινητοποιημένα κύτταρα είχαν ένα ξεχωριστό, χαρακτηριστικό άρωμα, το οποίο διήρκησε μέχρι το τέλος της ωρίμανσής τους.Όσον αφορά τις ιδιότητες προσκόλλησης, παρατηρήθηκε μεγάλος αριθμός προσκολλημένων ελεύθερων κύτταρων L. casei σε μονοστοιβάδα από Caco-2 κύτταρα (1038 cfu προσκολλημένων ανά 100 Caco-2 κύτταρα) συγκριτικά με τα κύτταρα L. plantarum NCIMB που χρησιμοποιήθηκαν ως control καθώς είναι γνωστό για την μεγάλη ικανότητα προσκόλλησης. Μολονότι η ακινητοποίηση οδήγησε σε σημαντική μείωση της ικανότητας προσκόλλησης, τα προσκολλημένα κύτταρα κυμάνθηκαν σε υψηλά επίπεδα σε σύγκριση με τις τιμές που αναφέρονται στη βιβλιογραφία σχετικά με τα ελεύθερα κύτταρα. Η λυοφιλίωση οδήγησε σε σημαντική μείωση της ικανότητας προσκόλλησης μόνο στα ελεύθερα και όχι στα ακινητοποιημένα κύτταρα. Το στέλεχος L. casei ATCC 393 χαρακτηρίστηκε ως σχετικά υδρόφιλο (22.70% προσκόλληση σε n-δεκαεξάνιο) σε αντίθεση με το στέλεχος L. plantarum NCIMB που χαρακτηρίστηκε ως υδρόφοβο (54.84% προσκόλληση σε n-δεκαεξάνιο), ενώ η ακινητοποίηση των κυττάρων είχε ως αποτέλεσμα την ελαφρά αύξηση της υδροφοβικότητας στο στέλεχος L. casei ΑΤCC 393. Αξίζει να σημειωθεί ότι τα ακινητοποιημένα κύτταρα οδήγησαν σε αύξηση της διαδερµικής ηλεκτρικής αντίστασης (Trans-Epithelial Electrical Resistance, TEER) κατά τουλάχιστον 2 φορές σε σχέση με τα ελεύθερα κύτταρα. Οι φωτογραφίες από το Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Σάρωσης επιβεβαίωσαν την προσκόλληση τόσο των ελεύθερων όσο και των ακινητοποιημένων κυττάρων L. casei ATCC 393 στις μικρολάχνες, καθώς επίσης και την αλληλεπίδραση των αμυλόκοκκων και των πρωτεϊνών του σιταριού (υπόστρωμα ακινητοποίησης) με την Caco-2 μονοστοιβάδα.
