ارزیابی فیزیکی و شیمیایی فناوری پلاسمای تخلیه سد دی‌الکتریک سطحی (SDBD)در غیرفعال‌سازی و حذف اسپورهای Aspergillus flavus در خلال پسته پس از بسته‌بندی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

2 گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده
پلاسمای تخلیه سد دی‌الکتریک سطحی (SDBD) یک فناوری نوین غیرحرارتی است که قادر به تولید گونه‌های فعال اکسیژن و نیتروژن در فشار اتمسفر و بدون نیاز به گازهای نجیب در بسته بندی مواد غذایی می‌باشد. در این مطالعه، نمونه‌های خلال پسته که به اسپورهای آسپرژیلوس فلاووس آلوده شده بودند، با استفاده از پلاسمای SDBD در ولتاژ 6.8 کیلوولت و فرکانس 7.4 کیلوهرتز به مدت 10، 20 و 30 دقیقه در گاز هوا درون بسته بندی تیمار شدند. در این تحقیق میزان کاهش بار میکروبی، خصوصیات فیزیکی پلاسما مانند جریان-ولتاژ اندازه گیری شد و مقدار توان پلاسما محاسبه گردید و با استفاده از طیف سنجی تابشی(OES) عناصر فعال تولید شده در پلاسما مورد بررسی قرار گرفت. همچنین میزان تولید ازن و گونه‌های فعال واکنشی نیتروژن(NOX) اندازه‌گیری گردید و تغییرات در ویژگی‌های مورفولوژی سطحی(FESEM)، کاهش وزن و پارامترهای حسی و رنگی نیز مورد تحلیل قرار گرفتند. آنالیز طیف‌سنجی نشر نوری (OES) حضور گونه‌های فعال نظیر نیتروژن برانگیخته (*N₂)، رادیکال هیدروکسیل (•OH) و اکسیژن اتمی (O) را تأیید کرد. همچنین میزان تولید ازن و گونه‌های فعال واکنشی نیتروژن(NOX) و کاهش وزن پسته اندازه‌گیری گردید. تیمار به مدت 30 دقیقه باعث کاهش 4 لگاریتمی (99٪) در جمعیت اسپورهای آ. فلاووس شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (FESEM) تخریب کامل دیواره سلولی اسپورها و تخلیه سیتوپلاسم اسپور را پس از 30 دقیقه تیمار نشان می دهد. ارزیابی حسی با استفاده از مقیاس هدونیک 9 درجه‌ای نشان داد که تیمار تا 10 دقیقه تأثیر نامطلوبی بر ویژگی‌های حسی پسته ندارد. با این حال، افزایش زمان به 20 و 30 دقیقه در حالی که بو و طعم محصول همچنان حفظ می‌شود، منجر به کاهش معنی‌دار امتیاز رنگ می‌گردد. فناوری SDBD با قابلیت استریل‌سازی مؤثر، هزینه پایین و حفظ کیفیت حسی در زمان‌های کوتاه درمان، روشی امیدوارکننده برای افزایش ایمنی و ماندگاری پسته و سایر محصولات کشاورزی به شمار می‌رود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Physico-chemical evaluation of surface dielectric barrier discharge (SDBD) plasma technology for inactivation and removal of Aspergillus flavus spores in packaged pistachios.

نویسندگان English

iman hosseini 1
AmirHosseini Navidian 1
HamidReza Samadluie 2
1 Faculty of physics, Shahrood university of technology
2 Department of Food Science and Technology, Faculty of Agriculture, Shahrood University of Technology,
چکیده English

Surface Dielectric Barrier Discharge (SDBD) plasma is a novel non-thermal technology capable of generating reactive oxygen and nitrogen species at atmospheric pressure without the need for noble gases within food packaging. In this study, pistachio kernel samples contaminated with Aspergillus flavus spores were treated using SDBD plasma at a voltage of 6.8 kV and frequency of 7.4 kHz for durations of 10, 20, and 30 minutes in air gas inside the packaging. In this research, the reduction in microbial load and the physical characteristics of the plasma, such as current-voltage, were measured, and the plasma power was calculated. Using Optical Emission Spectroscopy (OES), the active species generated in the plasma were investigated. Additionally, the amount of ozone and reactive nitrogen species (NOx) produced was measured, and changes in surface morphology characteristics (FESEM), weight loss, as well as sensory and color parameters were analyzed. Optical Emission Spectroscopy (OES) analysis confirmed the presence of active species such as excited nitrogen (*N₂), hydroxyl radical (•OH), and atomic oxygen (O). The production levels of ozone and reactive nitrogen species (NOx), as well as the weight loss of pistachios, were also measured. Treatment for 30 minutes resulted in a 4-log reduction (99.99%) in the population of A. flavus spores. Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) images show complete destruction of the spore cell wall and leakage of spore cytoplasm after 30 minutes of treatment. Sensory evaluation using a 9-point hedonic scale indicated that treatment up to 10 minutes has no adverse effect on the sensory properties of pistachios. However, increasing the treatment time to 20 and 30 minutes, while maintaining the product's odor and taste, leads to a significant decrease in color scores. SDBD technology, with its effective sterilization capability, low cost, and preservation of sensory quality at short treatment times, represents a promising method for enhancing the safety and shelf life of pistachios and other agricultural products.

کلیدواژه‌ها English

Non-thermal plasma
surface dielectric barrier discharge (SDBD)
plasma sterilization
Aspergillus flavus

تحت نظارت وف بومی