Ošetření ovoce a zeleniny pomocí nízkotlaké plazmy vedoucí k prodloužení jejich trvanlivosti

Bc. Kamila Matajová

Master's thesis

Treatment of fruit and vegetables with low-pressure plasma to prolong their shelf life

Abstract:

Tato práce se zabývá prodloužením trvanlivosti minimálně zpracovaného ovoce a zeleniny pomocí nízkotlaké plazmy jakožto novější technologie v potravinářství, která představuje alternativu ke konvenčním technologiím využívajícím k tomuto účelu vysoké teploty. Součástí práce je také porovnání technologie nízkotlaké plazmy a ošetření pomocí vakua, jakožto jedné z používaných konvenčních technologií. Teoretická část práce je zaměřena na mikrobiologická rizika konzumace čerstvého ovoce a zeleniny, dále na skladovací podmínky a jiné faktory, které mohou ovlivnit trvanlivost během skladování. Podstatná část práce je pak věnována popisu účinků plazmy, jejímu využití v potravinářském průmyslu a v neposlední řadě i vlivu ošetření pomocí plazmy na jednotlivé vlastnosti potravin včetně mikrobiální stability. Náplní první fáze experimentální části práce bylo ošetření vzorků jablek, mrkve a červené řepy pomocí vakua a následné skladování v chladírenských podmínkách po dobu 5 týdnů. Každý týden bylo provedeno měření barvy, textury a pH vzorků. Zároveň probíhala mikrobiologická a senzorická analýza, která byla po 3 týdnech ukončena z důvodu nárůstu mikrobů ve vzorcích. V důsledku zpoždění dodání aparatury nízkotlaké plazmy nebylo bohužel možné provést stejně dlouhý experiment i pro skladování vzorků ošetřených pomocí plazmy, jak bylo původně plánováno. V druhé části experimentu bylo tedy realizováno jen krátké skladování vzorků mrkve po dobu 3 dnů a následně měření barvy, textury, pH a mikrobiologický rozbor. Z výsledků vyplynulo, že během skladování vakuovaných vzorků po dobu 5 týdnů došlo ke statisticky významným změnám, co se týče barvy i pH vzorků. U vzorků jablek byla signifikantní změna pozorována též v textuře. Mikrobiologickým rozborem byl zjištěn nárůst zejména celkového počtu mikroorganismů, u vzorků jablek pak i kvasinek. Ošetřením vzorků mrkve pomocí nízkotlaké plazmy nedošlo ke statisticky významné změně v barvě, textuře ani pH během třídenního skladování. Současně nebylo ovšem sníženo ani množství mikroorganismů ve vzorcích, což mohlo být způsobeno nedostatečným časem ošetření a zároveň nerovnoměrnou strukturou mrkve, která umožňuje mikroorganismům ochranu před působením plazmatu. Také mohly výsledky ovlivnit parametry ošetření jako typ plazmy, výkon, napětí či použitý plyn. K potvrzení antimikrobiálních účinků plazmatu je potřeba rozsáhlejší experiment, který by se zabýval optimalizací parametrů ošetření vhodných pro konkrétní potravinu a následným dlouhodobým skladováním ošetřených vzorků.

Abstract:

This diploma thesis is focused on extending the shelf life of minimally processed fruits and vegetables through treatment with low-pressure cold plasma as a newer technology in the food industry, which is an alternative to conventional technologies using high temperatures. Part of the thesis is also a comparison of low-pressure plasma technology with vacuum treatment, as one of the widely used conventional technologies. The theoretical part of the thesis is focused on microbiological risks in the consumption of fresh produce, as well as on storage conditions and other factors that may affect shelf-life during storage. A significant part of the thesis is then dedicated to the use of plasma in the food industry and the description of the effects of plasma treatment on individual food properties, including microbial stability. The first part of the experiment consisted in vacuum treatment of apple, carrot and beetroot samples and subsequent storage in refrigerated conditions for 5 weeks. Colour, texture and pH of the samples were measured every week. At the same time, microbiological and sensory analysis were performed. These analyzes were finished after 3 weeks due to high microbial growth in all of the samples. Unfortunately, due to delay in delivery of the low-pressure plasma device, it was not possible to perform equally long experiment also for plasma-treated samples as originally planned. In the second part of the experiment, only a short storage of treated carrot samples for 3 days and subsequent measurement of color, texture, pH and microbiological analysis took place. The results showed that there were statistically significant changes in the color and pH of the samples during storage of the vacuumed samples for 5 weeks. A significant change was also observed in texture of apple samples. Microbiological analysis showed an increase in the total count of microorganisms in all of the samples and also an increase in the count of yeast in the apple samples. The results of sensory analysis showed a significant decrease in the evaluation of almost all sensory descriptors in apple, carrot and beetroot samples during storage. Treatment of carrot samples with low-pressure plasma did not result in a statistically significant change in color, texture or pH during three days of storage. At the same time, however, the total count of microorganisms was not reduced, which could be due to short treatment time and also due to porous surface of the carrot, which allows the microorganisms to be protected from plasma light. Results could be also affected by device parametres such as type of plasma device, power, voltage or used gas. To confirm the antimicrobial effects of plasma, it is needed to carry out larger experiment which would focus on optimization of treatment parameters suitable for a particular type of food and the subsequent long-term storage of treated samples.

Keywords

studená plazma, vakuum, ovoce, zelenina, mikrobiální stabilita

Keywords

cold plasma, vacuum, fruit, vegetables, microbial stability

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 4. 2022

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Lenka Kouřimská, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Food and Nutrition