SUPERVISOR
مرتضی صادقی (استاد راهنما) روزبه عباس زاده (استاد مشاور) حمیدرضا قمی مرز دشتی (استاد مشاور)
STUDENT
Maryam Ahmadnia
مریم احمدنیا
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
TITLE
Cold Plasma Impact on the Quality Characteristics of Strawberry during Storage at Low Temperature
Strawberry is a product with a great nutritional value. Existence of antioxidants including Ellagic acid in the fruit and their role in preventing dangerous and deadliest diseases such as cancers, has multiplied its valuable usage. In Iran, the consumption of strawberry is however about half kilogram per person. On the other hand, soft fruits such as strawberry have a short shelf life after harvest. The quality of strawberry depends on the fruit appearance, firmness, flavor and nutritional value. The fruit is vulnerable to corruption and deterioration due to its large amounts of moisture and nutrient materials. Bacterial growth plays an important role in reducing the quality and shelf life of the fruits and vegetables. During the past two decades, demand for fresh and ready-to-eat foods having high nutritional value without preservatives and additives has increased. Non-thermal plasma (cold plasma) is a new technique for reducing the microbial load in fresh fruits and vegetables, which can potentially clean the surfaces of the fresh products. The cold plasma (CP) is a novel non-thermal and dry processing technology without any need to chemicals, which is able to work continuously at atmospheric pressure. In the first part of this study the atmospheric pressure dielectric barrier discharge plasma with air gas, and in the second part the atmospheric pressure discharge jet plasma with helium gas was used for treatment of the strawberry samples. In the first experiments, two levels of 7% and 14% duty cycle and four durations of 0, 5, 10 and 20 min for apply the plasma on the samples were used. Microbial load of aerobic bacteria and yeasts/molds were enumerated immediately after the plasma application. Moreover, the qualitative characteristics of the samples including color and texture were measured during storage at temperature of 6 °C for one, seven, and fourteen days. Weight changes of the treated strawberries and the control samples were monitored during the storage for fourteen days. Color, flavor, texture, and overall acceptability of the strawberry samples were evaluated using sensory evaluation. Structural variation in the microorganisms on the surface of the samples was analyzed using scanning electron microscopy (SEM). Results of microbial load in the treated samples showed that the plasma reduced the total aerobic bacteria, and the yeast/molds 1/46 log CFU/g and 2/75 log CFU/g, respectively. Assessment of the texture and color for the treated samples immediately after applying plasma showed no significant difference compared to the control. Evaluation of the qualitative characteristics of the samples during storing revealed their superiority over the control ones. The weight losses during the storage for fourteen days showed that the treated samples had significantly less losses than the control samples. The sensory evaluation showed that the plasma had no negative effect on the sensory characteristics of the samples. The destruction of microorganisms on the surface of the plasma treated sample was clearly observed compared to the control samples by the SEM images. In the second part, the strawberry samples exposed to the plasma for 5 min at duty cycle of 14%. The color indices were measured immediately after applying the plasma, and the sensory characteristics was assessed after seven days of storage at temperature of 6 °C. The results showed no significant difference between the color indices for the treated and control samples. Depending on the sensory evaluation after 7 days of storage, texture, color and overall acceptability (acceptance) of the plasma treated samples were significantly better than those for the control samples, and the favor did not significantly differ. Keywords : Dielectric barrier discharge, Jet discharge, Microbial load, Plasma, Scanning electron microscope, Sensory evaluation
توت فرنگی یک محصول با ارزش غذایی فراوان است. وجود آنتیاکسیدانها از جمله اسید الاجیک در این میوه و نقش این گروه از مواد غذایی در پیشگیری از بیماریهای خطرناک مانند سرطانها، ارزش مصرف آن را چندین برابر نموده است. مصرف سرانه توت فرنگی در ایران حدود نیم کیلوگرم برای هر فرد میباشد. میوهی نرمی همچون توت فرنگی دارای عمر ماندگاری کوتاهی پس از برداشت میباشد. کیفیت توت فرنگی به ظاهر میوه، سفتی، عطر، طعم و ارزش تغذیهای آن بستگی دارد. این میوه به دلیل دارا بودن مقادیر زیادی رطوبت و ترکیبات مغذی به شدت در معرض فساد میباشد. رشد میکروبی نقش مهمی در کاهش کیفیت و عمر مفید میوهها و سبریجات ایفا میکند. طی دو دهه اخیر تقاضا برای محصولات غذایی تازه و آماده مصرف با ارزش غذایی بالا و عاری از مواد نگهدارنده و افزودنی افزایش یافته است. پلاسمای غیر حرارتی، یک تکنیک جدید برای کاهش بار میکروبی در میوهها و سبزیجات تازه بوده و به طور بالقوه میتواند سطوح محصولات تازه را پاکسازی نماید. پلاسمای سرد یک فناوری غیر حرارتی خشک و بدون نیاز به مواد شیمیایی است، که قادر به کار کردن به صورت مداوم در فشار اتمسفر است. در بخش اول پژوهش حاضر از پلاسمای تخلیه سد دیالکتریک فشار اتمسفر گاز هوا و در بخش دوم از پلاسمای تخلیه جت فشار اتمسفر گاز هلیوم برای تیمار نمودن نمونههای توت فرنگی استفاده شد. در بخش اول آزمایشها از دو سطح چرخه کاری 7 درصد و 14 درصد و مدتهای اعمال پلاسمای 0، 5، 10 و 20 دقیقه بر سطح نمونههای توت فرنگی استفاده شد. بار میکروبی باکتری کل هوازی و کپک و مخمر بلافاصله بعد از اعمال پلاسما تعیین شد. همچنین ویژگیهای کیفی توت فرنگی شامل رنگ و سفتی بافت طی نگهداری در دمای 6 درجه سلسیوس در سه دوره زمانی روزهای اول، هفتم و چهاردهم پس از اعمال پلاسما اندازهگیری شد. به علاوه تغییرات وزن نمونههای توت فرنگی تیمار شده و شاهد طی چهارده روز نگهداری در دمای پایین اندازهگیری شد. مشخصههای حسی رنگ ظاهری، عطر، طعم، بافت و پذیرش کلی نمونههای توت فرنگی با استفاده از آزمون ارزیابی حسی ارزیابی شد. تغییرات ساختاری میکروارگانیسمهای موجود بر سطح میوه با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. نتایج آنالیز میکروبی کاهش 46/1 سیکل لگاریتمی باکتری کل و 75/2 سیکل لگاریتمی کپک و مخمر را در نمونههای تیمار شده پلاسما نشان داد. تفاوت معنی داری بین شاخصهای سفتی بافت و رنگ نمونههای تیمار شده بلافاصله پس از اعمال پلاسما و مقادیر مربوط به نمونه شاهد مشاهده نشد. بررسی شاخصهای کیفی نمونههای توت فرنگی طی نگهداری، برتری نمونههای تیمار شده نسبت به نمونههای شاهد را نشان داد. تغییرات وزن نمونهها طی چهارده روز نگهداری نشان داد که کاهش وزن نمونههای تیمار شده با پلاسما نسبت به نمونههای شاهد به طور معنیداری با هم تفاوت داشتند. ارزیابی حسی نمونههای توت فرنگی نشان داد که پلاسما اثر منفی بر مشخصههای حسی میوه توت فرنگی نداشت. آنالیز تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی انهدام میکروارگانیسمهای سطحی نمونهی تیمار شده با پلاسما را در مقایسه با نمونهی شاهد به روشنی مشخص نمود. در بخش دوم آزمایشها سطح نمونههای توت فرنگی به مدت 5 دقیقه تحت تیمار پلاسما با چرخه کاری 14 درصد قرار گرفتند. شاخصهای رنگی بلافاصله بعد از اعمال پلاسما اندازهگیری شد. همچنین مشخصههای حسی بعد از هفت روز نگهداری در دمای 6 درجه سلسیوس ارزیابی شد. نتایج نشان داد که تفاوت معنیداری بین شاخصهای رنگی برای نمونههای شاهد و تیمار شده وجود نداشت. با توجه به نتایج ارزیابی حسی انجام شده پس از روز هفتم نگهداری، مشخصههای بافت، رنگ ظاهری و پذیرش کلی (مقبولیت) نمونههایی که تحت تیمار پلاسما قرار گرفته بودند، به طور معنیداری بهتر از نمونههای شاهد بودند و در مورد عطر تفاوت معنیداری مشاهده نشد. کلمات کلیدی: ارزیابی حسی، بار میکروبی، پلاسما، تخلیه جت، تخلیه سد دیالکتریک، میکروسکوپ الکترونی روبشی.