A study of pro-technological and spoilage yeasts in the food industry

Yeasts have a significant impact on foods by improving their organoleptic properties and promoting health benefits. On the other hand, yeasts are an important cause of spoilage in food industry and it is necessary to enhance the knowledge about yeast spoilage through study and development of techniques aiming to detect and quantify these microorganisms in a quick and easy way. Furthermore, the development of strategies, as the use of natural preservatives, aimed to hamper yeast spoilage are important too. The aim of this Ph.D. thesis is the study of yeasts from two points of view: i) yeasts with a pro-technological role in food industry and ii) yeasts with a detrimental effect on food. Within the first topic, a study about the active role of Saccharomyces cerevisiae and hop in production of nicotinamide riboside, a form of vitamin B3, in craft beers was carried out. This study could be the first step to produce a low alcohol beer with a high vitamin B3 content. Furthermore, a microbial characterization of kefir grains from Bosnia and Herzegovina and their exploitation in traditional vs backslopping methods for kefir production was explored. Kefir grains consist in a symbiotic consortium of lactic acid bacteria, yeasts and acetic acid bacteria embedded within a polysaccharide matrix. The diversity in microbial dynamics, nutritional and volatilome profiles of traditional and backslopped kefir was evaluated too. A correlation among the microbiota detected and the nutritional and volatilome profiles has been also performed in order to better understand the role of each microbial groups within the kefir production. Within the second topic of this thesis the antifungal activity of seven different essential oils was evaluated against several yeast spoilage isolates belonging to different genera and isolated from different food matrices. In particular, the attention has been focused on the potential role of these essential oils as natural preservatives against yeasts spoilage in yogurt. This activity was evaluated both in vitro and in vivo by producing a yogurt in a laboratory scale. Lastly, a study was carried out on the use of culture-dependent and culture-independent methods aimed to detect and quantify Brettanomyces spp. as spoilage agents of several Albanian wines.

I lieviti hanno un impatto significativo sugli alimenti, migliorando le loro proprietà organolettiche e promuovendo benefici sulla salute. D’altro canto, essi sono un importante causa di deterioramento degli alimenti ed è necessario incrementare le conoscenze sui lieviti alterativi attraverso lo studio e lo sviluppo di tecniche volte a rilevare e quantificare questi microorganismi in un modo rapido e veloce. Inoltre, è importante lo sviluppo di strategie, come l’utilizzo di conservanti naturali, atte ad ostacolare la crescita di tali lieviti. Lo scopo di questa tesi di Dottorato di Ricerca è lo studio dei lieviti sotto due punti di vista: i) lieviti con un ruolo pro-tecnologico nell’industria alimentare e ii) lieviti con un effetto dannoso sugli alimenti. All’interno del primo argomento, è stato condotto uno studio sul ruolo attivo di Saccharomyces cerevisiae e del luppolo nella produzione di nicotinamide riboside, una forma di vitamina B3, nelle birre artigianali. Questo studio potrebbe essere il primo passo per produrre una birra a basso contenuto alcolico, con un alto contenuto di vitamina B3. Inoltre, è stata effettuata una caratterizzazione microbica dei grani di kefir provenienti dalla Bosnia ed Erzegovina e sul loro utilizzo per la produzione di kefir nei metodi tradizionale e backslopping. I grani di kefir consistono in un consorzio simbiotico di batteri lattici, lieviti e batteri acetici, incorporati in una matrice di polisaccaridi. È stata valutata anche la diversità delle dinamiche microbiche, dei profili nutrizionali e dei volatilomi del kefir tradizionale e backslopped. È stata inoltre eseguita una correlazione tra il microbiota rilevato e i profili nutrizionali e volatilomi al fine di comprendere meglio il ruolo di ciascun gruppo microbico nella produzione di kefir. Nell'ambito del secondo argomento di questa tesi, è stata valutata l'attività antifungina di sette diversi oli essenziali nei confronti di diversi ceppi di lieviti alterativi, appartenenti a generi diversi, e isolati da diverse matrici alimentari. In particolare, l'attenzione è stata focalizzata sul ruolo potenziale di questi oli essenziali come conservanti naturali contro lieviti alterativi nello yogurt. Questa attività è stata valutata sia in vitro che in vivo producendo uno yogurt su scala di laboratorio. Infine, è stato condotto uno studio sull'uso di metodi cultura dipendenti e cultura indipendenti volti a rilevare e quantificare Brettanomyces spp. come agenti alterativi in diversi vini albanesi.