Innovative Bio-interventions and Risk Modelling Approaches for Ensuring Microbial Safety and Quality of Mediterranean Artisanal Fermented Foods

Abstract

Artisanal fermented products hold a unique place in the global food trade. A complex microbial community make them distinctive products with exceptional sensory, nutritional, and functional quality, but also particularly susceptible to contamination with microbial-related hazards if deficient hygienic conditions are followed. In Spain, ready-to-eat products such as cheeses and fermented sausages have gained significant relevance due to latest food alerts and outbreaks. This Doctoral Thesis addresses the understanding of dynamics of microbial hazards and contamination risks in production systems of artisanal food industries in Andalusia, providing insights into the most adequate measures and mitigation strategies to minimize consumers’ risk. To this respect, two comprehensive sampling studies were carried out in raw goat milk cheeses and salchichón artisanal industries, shedding light upon the most important factors influencing microbial prevalence, sources and cross-contamination pathways (Chapters I and II). In Chapter III, factors and production variables influencing cheesemaking systems were thoroughly examined through an updated review of predictive microbiology models developed in cheeses, with an oriented food product approach. Based on the gathered information, a predictive model for one of the most concerning foodborne pathogen in artisanal products, Listeria monocytogenes, in fresh goat milk cheeses was developed in Chapter IV, validated under real dynamic storage temperature conditions. Since pathogen`s behaviour was greatly influenced by manufacturing conditions, risk mitigation strategies may be applied to enhance food safety. Biopreservation strategies based on the use of autochthonous lactic-acid bacteria present in fermented products and plant-based extracts are studied in Chapters V and VI, respectively. The information gathered from the previous chapters was integrated into an exposure assessment model to address modern consumption challenges, improve Hazard Analysis and Critical Control Point protocols and established regulations, and introduce tools, innovations, and technologies into the artisanal food sector (Chapter VII). The results of this Doctoral Thesis provide with updated and relevant information that fill the knowledge gap in artisanal food production, offering artisanal producers and stakeholders essential guidance on preventive measures against key hazards associated with this specific type of products and enhancing brand quality recognition.

Los productos fermentados artesanales ocupan una posición privilegiada en el mercado global de alimentos. Su distinción deriva de una compleja comunidad microbiana responsable de una calidad sensorial, nutritiva y funcional excepcional, siendo a la vez particularmente susceptibles a peligros microbiológicos en caso de condiciones higiénicas deficitarias. En España, los productos listos para el consumo, como quesos y embutidos, han ganado relevancia debido a las últimas alertas y brotes alimentarios. Esta Tesis Doctoral aborda la comprensión del flujo de peligros y riesgos de contaminación microbiológica en los sistemas de producción de industrias artesanales de alimentos en Andalucía, brindando información sobre las medidas y estrategias de mitigación más adecuadas para minimizar los riesgos para el consumidor. A este respecto, se realizaron dos muestreos en industrias de elaboración artesanal de quesos de leche cruda de cabra y salchichón, en los que se resaltaron los factores más importantes que influencian las prevalencias microbianas, fuentes y rutas de contaminación cruzada (Capítulos I y II). En el Capítulo III, se realizó un exhaustivo análisis de las variables y factores de producción que influyen en los sistemas de elaboración de queso, a través de una revisión actualizada sobre microbiología predictiva aplicada a quesos. En base a la información recopilada, se desarrolló un modelo predictivo para uno de los patógenos de transmisión alimentaria de mayor preocupación en productos artesanales, Listeria monocytogenes. El modelo se desarrolló en queso fresco de leche de cabra en el Capítulo IV, validado bajo temperaturas dinámicas reales de almacenamiento. Teniendo en cuenta la influencia de las condiciones de elaboración sobre el comportamiento del patógeno, determinadas estrategias de mitigación de riesgos deben ser aplicados para mejorar la seguridad alimentaria. Estrategias de biopreservación basadas en el uso de bacterias ácido-lácticas autóctonas presentes en productos fermentados y extractos vegetales han sido estudiados en los Capítulos V y VI, respectivamente. La información recopilada de los anteriores capítulos se integró en un modelo de evaluación de exposición para evaluar los retos modernos de consumo, mejorar los protocolos de Análisis de Peligros y Puntos de Control Críticos y unificar la legislación existente, introduciendo herramientas, innovaciones y tecnologías en el sector artesanal de alimentos (Capítulo VII). Los resultados de esta Tesis Doctoral son de actualidad y relevancia para cubrir la falta de información existente en el mundo de la producción artesanal de alimentos fermentados en Andalucía, ofreciendo tanto a competencias como a productores una guía esencial para la toma de medidas preventivas contra los principales peligros asociados con este tipo de productos y a su vez, enaltecer el reconocimiento de calidad de sus marcas.