Mejoras del proceso de elaboración de la aceituna de mesa con DOP Aloreña de Málaga: análisis de control de peligros y puntos críticos en las industrias
Improvements of the elaboration process of table olive with Aloreña de Málaga PDO: Hazard Analysis and Critical Control Points in the industries
Autor
Ruiz Bellido, Miguel Ángel
Director/es
Valero Díaz, AntonioArroyo López, Francisco Noé
Medina Pradas, Eduardo
Editor
Universidad de Córdoba, UCOPressFecha
2018Materia
Aceituna de mesaAloreña de Málaga
Calidad alimentaria
Seguridad alimentaria
Análisis de puntos críticos
Industria alimentaria
Protocolos
METS:
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La Aloreña de Málaga es una variedad de aceituna de mesa autóctona del Valle del
Guadalhorce y la Sierra de las Nieves, con una demarcación muy concreta (19 municipios)
siendo muy apreciada dentro y fuera de la provincia de Málaga. Fue la primera aceituna de
mesa en España en obtener el sello de calidad de DOP (BOJA nº215, 2009). El volumen de
producción de este tipo de especialidad de aceitunas de mesa es de aproximadamente 3.500-
4.000 ton/año según datos estimados por el Ministerio de Agricultura
(http://www.aica.gob.es/) y contrastados con las declaraciones de los industriales, realizadas
por el Consejo Regulador. Por lo tanto, la producción no es muy elevada comparada con otros
tipos de elaboraciones como son las aceitunas verdes estilo español o sevillano. Sin embargo,
su elaboración aún hoy en día se sigue realizando de manera muy artesanal (un aspecto este
altamente valorado por los consumidores), y es llevado a cabo en industrias de pequeño
tamaño (<20 empleados) las cuales tienen un gran interés por optimizar y mejorar los
procesos de transformación de cara a la obtención de un producto con los mayores estándares
de calidad y seguridad, tal y como se exige por parte de la gran distribución.
La presente Tesis Doctoral está centrada en suministrar una mayor información de
todos los procesos que ocurren durante la transformación de este tipo de elaboración de
aceitunas de mesa en la industria, así como del efecto de la introducción de nuevas
modificaciones sobre la calidad y seguridad alimentaria del producto final. De este modo, la
Tesis Doctoral está dividida en dos secciones. En la primera de ellas se aplican nuevas
metodologías como la metagenómica y el modelado estadístico con el objetivo de obtener un
mayor conocimiento de cómo diferentes modificaciones (reducción del contenido en cloruro
de sódico, reposo de las aceitunas y aplicación de un tratamiento térmico a los frutos) afectan
al proceso. En la segunda se pretende valorar los sistemas de análisis de peligros y puntos de
control críticos de distintas industrias del sector en diferentes campañas y determinar el grado
de cumplimiento higiénico-sanitario a través de analíticas físico-químicas y microbiológicas a
lo largo de la cadena de elaboración. La información obtenida permitirá el desarrollo posterior
de un procedimiento científico basado en modelos matemáticos y diferentes tipos de
ponderaciones para la gestión de la calidad y seguridad alimentaria en las industrias.
Para el estudio del efecto de la eliminación del cloruro de sodio y la adición de un
período de reposo de los frutos en el proceso de la fermentación y posterior conservación de
las aceitunas, se recolectaron 1.500 kg de frutos y se colocaron en bombonas con distintas salmueras de conservación variando las concentraciones de ácido acético, cítrico y sal,
directamente o con un período de reposo de las aceitunas a temperatura ambiente (72 h,
25ºC). Posteriormente, se monitorizaron los principales parámetros físico-químicos y
microbiológicos durante un periodo de 1 año. La presencia de una alta cantidad de ácido
acético, junto con la ausencia de sal, no afectó negativamente a la evolución de los principales
parámetros físico-químicos, aunque existieron diferencias según el tratamiento ensayado. El
proceso estuvo caracterizado por la rápida inhibición de las poblaciones de enterobacterias,
así como por el crecimiento de bacterias lácticas (solo al final del proceso) y especialmente
levaduras, que estuvieron presentes durante todo el tiempo alcanzando niveles poblaciones de
6 log10 UFC/mL. La aplicación por primera vez en la microbiología de alimentos de un
modelo matemático de análisis de datos funcionales programado en R permitió realizar una
sofisticada comparación de los diferentes tratamientos ensayados, obteniendo también nueva
información sobre la velocidad y aceleración de los cambios que ocurren, medias, máximos y
mínimos obtenidos. El ajuste mostró que el desarrollo de las poblaciones de levaduras fue
muy parecido entre los diferentes tratamientos ensayados, aunque en algunos tiempos a lo
largo del proceso fermentativo existieron diferencias significativas entre los mismos. Sin
embargo, se encontraron mayores diferencias para la evolución del pH, sobre todo durante los
primeros 3 meses del proceso, estabilizándose después todos los tratamientos en torno a un
valor de pH de 4,0 unidades aproximadamente.
Para la aplicación de técnicas de secuenciación masiva en el estudio del proceso de
fermentación y conservación de la aceituna Aloreña de Málaga, se monitorizaron 4 bombonas
de fermentación (aproximadamente 500 kg de aceitunas) en la industria por un periodo de
tiempo de 4 meses llevándose a cabo un análisis físico-químico y microbiológico
(enterobacterias, bacterias lácticas y levaduras). Desde el punto de vista físico-químico, la
fermentación se completó de la manera habitual, siendo las levaduras los únicos
microorganismos que se desarrollaron durante el proceso fermentativo sin la aparición de
enterobacterias o bacterias lácticas. Durante los 4 meses de fermentación, se tomaron
muestras tanto de salmueras como de los frutos para su análisis metagenómico con el objetivo
de estudiar la ecología de las poblaciones bacterianas (16S) y fúngicas (ITS). Esta
metodología permitió detectar con relativa frecuencia la presencia de géneros que
anteriormente no habían sido descritos en el producto como son Celerinatantimonas,
Pseudomonas y Propionibacterium entre las bacterias, y Penicillium, Pichia y Zygotorulaspora entre las levaduras y hongos. No se detectó la presencia de ninguna especie
potencialmente patógena, lo que garantiza la seguridad microbiológica de las aceitunas
fermentadas. Por lo tanto, la aplicación de esta técnica independiente de cultivo ha permitido
ampliar la información de especies bacterianas que no habían podido ser detectadas por las
metodologías clásicas. Queda por determinar en futuros estudios el papel que pueden tener
estas nuevas especies en la calidad del producto final.
Para el estudio de la aplicación de tratamientos térmicos a los frutos y su efecto sobre
la fermentación y las características organolépticas de los frutos, se tomaron 100 kg
aproximadamente de frutos partidos (destinados a la elaboración de aceitunas tradicionales) y
enteros (destinados a la elaboración de aceitunas curadas). Estos frutos fueron sometidos a un
tratamiento térmico que consistió en sumergir los frutos en agua a una temperatura de 60ºC
durante 5 minutos antes de su colocación en salmuera. Posteriormente, las fermentaciones
fueron monitorizadas por un periodo de tiempo que superó los 5 meses. La realización de este
tratamiento térmico de las aceitunas previo a su colocación en salmuera favoreció la
fermentación láctica, con un mayor consumo de azúcares, una mayor producción de acidez
libre y bajada de pH que garantiza la estabilidad de los frutos. En las aceitunas tradicionales
tratadas térmicamente, los niveles poblacionales de las bacterias lácticas alcanzaron los 5
log10 UFC/mL, mientras que en las salmueras sin tratamiento térmico estos microorganismos
no se detectaron. La mejora de la coloración de los frutos (luminosidad, color verde, etc.) fue
también muy apreciable en los frutos que fueron sometidos a tratamiento térmico, tanto
durante la fase de fermentación como en el posterior envasado, presentando una mayor
luminosidad y tonalidad verde. La gran ventaja de la realización del tratamiento con calor se
confirmó después también en la mayor estabilidad y aceptabilidad de los frutos una vez que
fueron envasados. De este modo, a los 41 días de envasado, el producto que tenía una mayor
frecuencia de catadores que consumirían el producto y que comprarían el envase se
correspondió con el producto tradicional tratado térmicamente, variando sus porcentajes de
aceptación escasamente entre los 4 y 41 días de envasado, lo cual no ocurrió para el resto de
los tratamientos ensayados. Finalmente, el análisis metagenómico realizado al final de la
fermentación a todos los tipos de elaboraciones y entre frutos tratados térmicamente y no
tratados, reveló que los género Lactobacillus, Pediococcus y Celerinatantimonas estuvieron
presentes en todos los tipos de elaboración, tanto en fruto como en salmuera, y que la
prevalencia de Lactobacillus fue significativamente más elevada en los frutos tratados térmicamente, lo que confirma que la fermentación láctica fue mejorada por la aplicación del
calor.
Finalmente, en la presente Tesis Doctoral se han visitado 3 empresas referentes del
sector de la aceituna Aloreña de Málaga en 3 campañas sucesivas de elaboración (13/14,
14/15, y 15/16) obteniéndose muestras de control ambiental, superficie de las maquinarias y
operarios, frutos, aliños, líquidos de gobierno y aguas de aljibe para la realización de
analíticas de tipo microbiológico y físico-químicas (>650). De este modo, se han estudiado
los niveles poblacionales de aerobios mesófilos, levaduras, bacterias lácticas, enterobacterias,
esporulados, presencia de Listeria, Salmonella, Clostridium y Staphylococcus coagulasa
positivos. En base a los resultados obtenidos, se generó un modelo matemático que estimó el
grado de cumplimiento higiénico-sanitario del proceso de elaboración de este tipo de aceituna
de mesa mediante un sistema de ponderación (basado en la legislación presente y opiniones
de expertos) y modelo probabilístico de gestión del riesgo. La contribución relativa de cada
fase a la calidad y seguridad del producto final fue evaluada y ponderada por un panel de
expertos (n=25) del ámbito científico y del sector de la Aloreña de Málaga. No se ha
detectado en ninguna empresa la presencia de especies patógenas que puedan suponer un
riesgo para los consumidores. La etapa de aliño ha resultado ser la más crítica dentro del
proceso, ya que las hierbas aromáticas y diversos ingredientes que se utilizan en el mismo
presentan una elevada carga microbiana que se añade directamente a los envasados sin ningún
tipo de tratamiento previo. También es recomendable reducir el número de microorganismos
en el ambiente y un mayor control de las aguas destinadas al consumo humano. Se observó
asimismo que el grado de cumplimiento higiénico-sanitario determinado por el sistema de
evaluación desarrollado aumenta conforme se acercan las etapas finales del proceso, las
cuales resultan ser las más seguras. Con toda la información obtenida, se ha desarrollado un
protocolo y procedimiento científico que puede ser utilizado por las empresas del sector para
estandarizar sus procesos, valorar cuantitativamente el grado de cumplimiento higiénicosanitario
de las diferentes etapas de producción y predecir los efectos de la introducción de
medidas correctoras sobre la calidad y seguridad de los productos finales. The Aloreña de Málaga table olive is an autochthonous variety from Guadalhorce
Valley and Sierra de las Nieves region, with a confined demarcation (19 municipalities) being
well appreciated inside and outside Malaga province. It has been the first table olive with
Protected Designation of Origin (PDO) in Spain (BOJA No. 215, 2009). The production
volume of this table olive speciality is below 3,500-4,000 ton according to estimated records
of the Ministry of Agriculture ((http://www.aica.gob.es/) and further verified with the
interviews performed by the Regulatory Council to industrials. Thus, production is limited in
comparison to other elaborations such as the Spanish table olive style. However, its
elaboration is still very artisanal (which is highly appreciated by consumers), being carried
out by SMEs with less than 20 operators. These industries have a great interest in optimizing
and improving the transformation processes in order to obtain a valorised product with high
quality and safety standards, which is currently requested by the large distribution chain.
This Doctoral Thesis is focused on providing additional knowledge about the
transformation processes of Aloreña de Málaga table olives as well as to evaluate the effect of
new changes on quality and safety of final products. In this sense, the Doctoral Thesis is
divided into two sections. In the first section, novel methodologies such as metagenomics and
statistical modelling are applied with the aim to gain knowledge about how different
modifications (reduction of sodium chloride, inclusion of resting periods to table olives, and
application of heat treatments) can affect to the elaboration process. In the second section, the
hazard analysis and critical control points from various industries were evaluated in different
campaigns in order to determine the fulfilment of hygienic-sanitary conditions through the
performance of physicochemical and microbiological analyses along the production chain.
Information generated will allow the further development of a scientific procedure based on
advanced mathematical models and different weighing values to improve food quality and
safety management in industries.
To study the effect of sodium chloride reduction and the addition of a resting period of
fruits during fermentation and posterior table olive preservation, 1,500 kg of olive fruits were
collected and placed in containers with different preservation brines and varying
concentrations of acetic acid, citric acid and salt, either directly or with a resting period of
table olives at room temperature (72 h, 25ºC). Afterwards, the main physicochemical and
microbiological parameters were monitored during 1 year. The presence of a high amount of acetic acid together with the absence of sodium chloride did not negatively affect the
evolution of the main physicochemical parameters, though differences existed according to
the assayed treatments. The elaboration process was marked by a rapid inhibition of
Enterobacteriaceae population, as well as by a growth of lactic acid bacteria (just at the end
of the process) and specially, by the yeasts growth, which were continuously present reaching
concentration levels up to 6 log10 CFU/mL. One of the first applications in food microbiology
of a functional data analysis model programmed in R was presented. The model allowed a
smart comparison of the different assayed treatments, providing additional information on the
rate and acceleration of changes in the elaboration process through the calculation of means,
maximal and minimal values. Model fitting showed that yeasts population was very similar
among the evaluated treatments, though significant differences existed for some fermentation
treatment times. Nevertheless, larger differences were found for pH evolution, specially
during the first 3- month process, being then stabilized after all treatments until a pH of 4.0
units approximately.
Next Generation Sequencing techniques were subsequently applied to study
fermentation and preservation processes of Aloreña de Málaga table olives. To do this, four
fermentation containers were monitored (approximately 500 kg of table olives) at the food
industry during a 4-month period by performing physicochemical and microbiological
(Enterobacteriaceae, lactic acid bacteria and yeasts) analyses. From a microbiological point
of view, fermentation took place normally, being yeasts the only population group showing
growth while lactic acid bacteria and Enterobacteriaceae were not present during
fermentation. During the 4-month fermentation period metagenomic analysis of brines and
fruit samples were carried out with the aim of studying the ecology of bacterial (16S) and
fungal populations (ITS). This methodology allowed detecting with relative frequency
bacteria genera not being previously described in this product such as Celerinatantimonas,
Pseudomonas and Propionibacterium among the bacterial groups, and Penicillium, Pichia
and Zygotorulaspora among yeasts and moulds. There was not any pathogenic microorganism
in the fermented table olives studied by what microbial food safety was ensured. Therefore,
the application of this culture independent technique has extended the microbial spectrum of
bacterial species not being previously detected by conventional culture dependent techniques.
The potential role of these microbial groups on the final product quality is still to be
determined. One-hundred kg. of cracked olives (destined to the elaboration of traditional table
olives) and whole olives (destined to the elaboration of cured table olives) were collected to
study the effect of a previous heat treatments on the fermentation process of olive fruits
together with their organoleptical characteristics. These fruits were submitted to a heat
treatment which consisted on a water immersion at 60ºC for 5 min before placing them in
brine. Afterwards, fermentations were monitored during a study period longer than 5 months.
Performance of this heat treatment in table olives previously to their transferring to brines
enhanced lactic acid fermentation, with a higher sugars consumption, free acidity production
and pH drop, which guaranteed the stability of olive fruits. In the heat-treated fermented table
olives, population levels of lactic acid bacteria reached 5 log10 CFU/mL, while in those brines
without a heat treatment, this microbial group was not detected. Improvement of fruit
coloration (luminosity, green colour etc.) was observed in those fruits undergoing a heat
treatment during fermentation and packaging steps. The great advantage of the applied heat
treatment was subsequently confirmed by the improvement in the stability and acceptability
of table olives once packaged. Indeed, 41 days after packaging, the products having the
highest proportion of olive tasters who would consume them and would purchase the
packaging, corresponded to the traditional heat-treated table olives. The acceptability
percentages sparsely varied between 4 and 41 after packaging, which did not occur with the
rest of assayed treatments. Finally, the metagenomic analysis performed at the end of the
fermentation period to all elaboration types, and between treated and non-treated olive fruits
revealed that the bacteria genera Lactobacillus, Pediococcus and Celerinatantimonas were
present in all elaborations in both fruits and brines, and that prevalence of Lactobacillus was
significantly higher in heat-treated olive fruits, which confirmed the improvement of lactic
acid fermentation by the heat treatment applied.
Finally, in the present Doctoral Thesis three representative companies of the Aloreña
de Málaga table olive sector were visited during three consecutive campaigns (13/14, 14/15, y
15/16). Physicochemical and microbiological analyses (>650) were performed corresponding
to environmental control samples, equipment surfaces, food handlers, olive fruits, olive
dressings, brines, and potable water. In this way, population levels of mesophilic bacteria,
yeasts, lactic acid bacteria, sporulated bacteria, together with presence of Listeria, Salmonella,
Clostridium and coagulase positive Staphylococci, were analysed. Based on the obtained
results, a mathematical model was developed to estimate a Performance Hygiene and Safety Score (PHSS) of the elaboration process of this table olive type by means of a weighing
system (based on current legislation applied and experts opinions) together with a
probabilistic decision-making model. The relative contributions of each processing step to
final product quality and safety were evaluated and weighted by a scientific expert panel
(n=25) together with industrials from the Aloreña de Málaga table olive sector. There was not
any food company having presence foodborne pathogens during the whole study period.
Addition of olive dressings has resulted to be most critical processing step, since aromatic
herbs and diverse ingredients used presented a high microbial load which is directly added to
the packaged products without a posterior heat treatment. It is also recommended to reduce
the environmental contamination as well as a more intensive control of the potable water
destined to human consumption. Likewise, it was observed that the PHSS values determined
by the developed mathematical model increased according to the final processing steps, being
the safest ones. With the information obtained, a protocol and scientific procedure was
performed, which can be used by industrials in order to standardize their elaboration
processes, to quantitatively assess the degree of fulfilment of hygienic-sanitary conditions of
the different production steps and to predict the effect of corrective measures on final
products quality and safety.