Modelling spore germination and mycelium growth kinetics of fungi in yogurt-type environment
Authors: Γουγουλή Μαρία 
Published: August 2021

Η επιμόλυνση και η αποίκηση της γιαούρτης με μύκητες είναι ίσως το πιο σημαντικό πρόβλημα ποιότητας για τα προϊόντα γιαούρτης με σημαντικές οικονομικές επιπτώσεις για τη βιομηχανία γάλακτος. Το βασικό αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής έρευνας ήταν η ανάπτυξη αποτελεσματικών εργαλείων ποσοτικής μυκητολογίας, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση των συστημάτων ελέγχου μυκήτων στην παραγωγή γιαούρτης. Το πρώτο μέρος της έρευνας επικεντρώθηκε στην ανάπτυξη μαθηματικών μοντέλων για την πρόβλεψη της επίδρασης της θερμοκρασίας και του επιπέδου εμβολίου στην ανάπτυξη 12 στελεχών διαφορετικών ειδών μυκήτων οι οποίοι απομονώθηκαν από το περιβάλλον παραγωγής γιαούρτης. Σημαντικές διαφορές παρατηρήθηκαν μεταξύ των στελεχών σχετικά με τη θερμοκρασιακή εξάρτηση της μυκηλιακής τους αύξησης. Με βάση τα αποτελέσματα, αναπτύχθηκε ένα λεπτομερές σχέδιο εφαρμογής των μοντέλων για την επιλογή των κατάλληλων συνθηκών των δοκιμών ελέγχου για την παρουσία μυκήτων στη γιαούρτη. Λαμβάνοντας υπόψη ότι οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια της διανομής και αποθήκευσης της γιαούρτης αποτελούν συχνό φαινόμενο, τα μοντέλα που αναπτύχθηκαν αξιολογήθηκαν περαιτέρω σε δυναμικές συνθήκες θερμοκρασίας. Μετά τις παραπάνω μελέτες που διεξήχθησαν σε υψηλό επίπεδο πληθυσμού σπορίων, η έρευνα επεκτάθηκε στην αξιολόγηση και περιγραφή της συμπεριφοράς μυκήτων σε επίπεδο μεμονωμένων σπορίων. Μοντέλα που περιγράφουν τη συμπεριφορά μεμονωμένων σπορίων μυκήτων μπορεί να οδηγήσουν σε πιο ρεαλιστικές προβλέψεις, δεδομένου ότι στην πράξη η επιμόλυνση των τροφίμων με μύκητες συμβαίνει από πολύ χαμηλούς αριθμούς σπορίων. Η εκβλάστηση σπορίων μυκήτων παρατηρήθηκε μικροσκοπικά και τα δεδομένα εκβλάστησης μοντελοποιήθηκαν με τη βοήθεια πρωτογενών και δευτερογενών μοντέλων. Η εκβλάστηση των σπορίων μελετήθηκε, επίσης, σε διάφορες δυναμικές θερμοκρασιακές συνθήκες. Η σύγκριση μεταξύ των προβλεπόμενων και παρατηρούμενων δεδομένων έδειξαν ότι η εκβλάστηση των σπορίων επηρεάζεται έντονα από το βαθμό της θερμοκρασιακής μεταβολής, το ποσοστό των εκβλαστημένων σπορίων τη στιγμή της μεταβολής της θερμοκρασίας, καθώς και από το είδος του μύκητα. Η σχέση μεταξύ του χρόνου εκβλάστησης και του χρόνου φάσης προσαρμογής της μυκηλιακής ανάπτυξης μεμονωμένων σπορίων μελετήθηκε επίσης με συνδυασμό μικροσκοπικών και μακροσκοπικών τεχνικών. Η αύξηση ενός μεγάλου αριθμού μυκηλίων που προέρχονται από μεμονωμένα σπόρια μελετήθηκε μακροσκοπικά για τον προσδιορισμό του χρόνου φάσης προσαρμογής. Παρατηρήθηκε πως οι κατανομές των χρόνων φάσης προσαρμογής παρουσίασαν μία σημαντική χρονική καθυστέρηση σε σχέση με τις κατανομές του χρόνου εκβλάστησης. Προκειμένου να διερευνηθεί η πηγή της παραπάνω διαφοράς αναπτύχθηκε μια μικροσκοπική μέθοδος συνεχούς παρατήρησης παρέχοντας βίντεο με την συμπεριφορά των μεμονωμένων σπορίων μυκήτων από την εκβλάστηση μέχρι το σχηματισμό μυκήλιων. Εκτός από το επιστημονικό ενδιαφέρον για την κατανόηση της συμπεριφοράς των μυκήτων, τα ευρήματα αυτής της έρευνας μπορούν να εφαρμοστούν άμεσα από τη βιομηχανία γιαούρτης για τη βελτίωση των συστημάτων ελέγχου της ποιότητας. Για παράδειγμα, τα μοντέλα που αναπτύχθηκαν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως βάση για την επιλογή των κατάλληλων συνθηκών των δοκιμών πρόκλησης για την ανίχνευση μυκήτων σε γιαούρτη. Μέτρα ελέγχου ποιότητας βασισμένα σε επιστημονικά δεδομένα μπορούν να οδηγήσουν σε μια επιτυχημένη διαδικασία λήψης αποφάσεων για τη βελτίωση της ποιότητας. Επιπλέον, η ποσοτική περιγραφή της παραλλακτικότητας στη συμπεριφορά μεμονωμένων σπορίων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση επικινδυνότητας της αλλοίωσης και την ανάπτυξη δραστικών συστημάτων διαχείρισης ποιότητας για προϊόντα τύπου γιαούρτης.