Efeito da adição de óleo essencial de orégano sobre a vida útil de presunto fatiado embalado a vácuo: modelagem em condições isotérmicas e não isotérmicas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2016Produtos cárneos prontos para comer são economicamente importantes e de consumo elevado em todo o mundo. A vida útil desses produtos é limitada principalmente devido à deterioração. As bactérias ácido lácticas (BAL) são consideradas os principais microrganismos deteriorantes de produtos de carne cozidos e embalados a vácuo, mantidos sob refrigeração. Essas bactérias podem causar alterações como sabores estranhos, descoloração, produção de gás, diminuição do pH e produção de limo. A variação de temperatura é um dos principais fatores que altera a dinâmica de crescimento microbiano durante o armazenamento e distribuição de alimentos. O óleo essencial de orégano (OEO) tem sido utilizado como agente antimicrobiano natural visando aumentar a vida útil de produtos alimentares. A microbiologia preditiva é uma importante ferramenta na predição da vida útil de alimentos, pois utiliza modelos matemáticos capazes de descrever o comportamento microbiano considerando diferentes condições ambientais. Mediante isto, o objetivo geral deste trabalho foi modelar o efeito da utilização de OEO como agente antimicrobiano sobre a vida útil de presunto fatiado embalado a vácuo, em condições isotérmicas e não isotérmicas, com base no crescimento da flora natural de bactérias ácido lácticas (BAL). O presunto foi caracterizado quanto ao seu pH, atividade de água e concentração de cloreto de sódio, que encontravam-se dentro da faixa ótima de desenvolvimento de BAL descrita pela literatura. Foi avaliado o crescimento da flora natural de bactérias ácido lácticas no presunto em diferentes perfis de temperaturas (6, 12, 15, 20 e 25 °C), com o tratamento com OEO na concentração de 0,4% (v/m de OEO) e sem OEO. O modelo de Baranyi e Roberts (BAR) foi ajustado às curvas de crescimento e foram obtidos os parâmetros µmáx, ? e ymáx, para cada temperatura. Três modelos secundários foram avaliados para descrever a influência da temperatura sobre o parâmetro de crescimento µmáx, o que foi melhor descrito pelo modelo exponencial . O modelo secundário para o parâmetro ymáx foi considerado como a média dos valores obtidos pelo ajuste. Com base nos modelos selecionados, o modelo de Baranyi e Roberts (1994) foi utilizado para prever o crescimento de flora natural sob condições não isotérmicas. O modelo proposto foi validado com dados experimentais do crescimento de flora natural de bactérias ácido lácticas em presunto fatiado embalado a vácuo, sob diferentes perfis de temperatura, com temperaturas acima da temperatura de refrigeração, e sua capacidade de predição foi avaliada por meio de índices estatísticos. Os resultados mostraram que o modelo preditivo estudado tem a possibilidade de ser utilizado para prever a vida útil de produtos cárneos e o óleo essencial de orégano apresentou um bom efeito como antimicrobiano em temperaturas de refrigeração, estendendo a vida útil do produto. Abstract: Ready-to-eat meat products are economically important chilled products widely consumed in world. The shelf-life of this products is limited mainly due to the deterioration. The lactic acid bacteria (LAB) are considered the main spoilage microorganisms of vacuum packed cooked meat products and kept under refrigeration. These bacteria can cause change such as off-flavours, discoloration, gas production, pH decrease and slime production. The temperature change is the main factor that changes the dynamics of microbial growth during storage and distribution of food. The oregano essential oil (OEO) has been used as a natural antimicrobial agent to increase the shelf life of food products. The predictive microbiology is an important tool in predicting the shelf life of foods, because it uses mathematical models able to describe the microbial behavior considering different environmental conditions. The aim of this study was to model the effect of using OEO as an antimicrobial agent on the shelf life of sliced vacuum packed ham in isothermal and non-isothermal conditions, based on the growth of the natural flora of lactic acid bacteria (LAB). The ham was characterized by pH, water activity and sodium chloride concentration, which the optimum range of BAL development described in the literature. The growth of the natural flora of lactic acid bacteria in the ham with OEO at a concentration of 0.4% (v /w OEO) and without OEO was evaluated at different temperatures profiles (6, 12, 15, 20 and 25 ° C). The Baranyi and Roberts (BAR) model was adjusted to the growth curves and the parameters were obtained (µmáx, ? e ymáx) for each temperature. Three secondary models were evaluated to describe the influence of temperature on the µmáx growth parameter, and this was better described by the exponential model. The secondary model for the parameter ymáx was considered as the average of the values obtained by the adjustment. Based on the selected models, the Baranyi and Roberts (1994) model was used to predict the natural flora growth under non-isothermal conditions. The proposed model was validated with natural flora of lactic acid bacteria growth experimental data in sliced vacuum packed ham under different temperature profiles, with temperatures above refrigeration temperature, and its predictive ability was evaluated by statistical indices. The results showed that the predictive model studied can be used to predict the shelf life of meat products, moreover the oregano essential oil showed a good antimicrobial effect and at refrigerated temperatures, extend the life of the product

Inativação de fungos filamentosos termorresistentes em suco de maçã por luz ultravioleta (UV- C)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2020.A produção e o processamento de maçã são atividades muito importantes para o estado de Santa Catarina, que detém mais de 50% da produção nacional. O suco de maçã é um dos sucos mais consumidos no mundo e, por apresentar um sabor doce e neutro, também é utilizado como base de mistura para outros sucos de frutas e refrigerantes. Aspergillus fischeri, and Paecilomyces fulvus são espécies fungos filamentosos que produzem esporos termorreristentes (ascósporos). O processamento térmico, normalmente utilizado pela indústria para inativar esses microrganismos e aumentar a segurança e vida útil dos produtos, pode acarretar alterações sensoriais indesejáveis, além de reduções de vitaminas e de compostos antioxidantes. Deste modo, novas tecnologias não térmicas vêm sendo estudadas para o processamento de alimentos, como a aplicação de luz ultravioleta (UV-C). O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito do tratamento não térmico por luz ultravioleta (UV-C) e do tratamento combinando UV-C e térmico para a inativação de fungos filamentosos termorresistentes em suco de maçã. O efeito da concentração de sólidos solúveis (12, 25, 30, 40, 50, 60 e 70 ºBrix), utilizando luz UV-C na inativação de ascósporos de A. fischeri em suco de maçã clarificado foi analisado e o comportamento dos dados foi descrito pelo modelo primário de Weibull. O modelo secundário da Raiz Quadrada foi usado para descrever como os parâmetros cinéticos de inativação variaram com as mudanças na concentração de sólidos solúveis. Os resultados mostraram que a luz UV-C foi efetiva para a inativação de ascósporos de A. fischeri em suco de maçã clarificado e que, no mínimo, 4 reduções logarítmicas foram alcançadas em até 30 minutos, mesmo nas maiores concentrações de sólidos solúveis estudadas. A influência da irradiância aplicada à inativação de ascósporos de A. fischeri e P. niveus foi estudada utilizando-se 4 irradiâncias de luz UV-C (6,5, 13, 21 e 36 W/m2). Os modelos de Weibull e Bifásico de primeira ordem foram ajustados aos dados experimentais. A luz UV-C foi eficaz na inativação dos ascósporos, alcançando 5,7 e 4,2 reduções logarítmicas para A. fischeri e P. niveus, respectivamente, em até 10 min de exposição, na intensidade de 36 W/m2. A inativação dos microrganismos testados mostrou ser dependente apenas da fluência UV- C (J/m2), independentemente da irradiância ou tempo de exposição no intervalo analisado. Assim, os parâmetros dos modelos primários foram expressos apenas em função da fluência e utilizados como um modelo dinâmico. O modelo proposto foi validado em duas condições de irradiâncias variáveis. Comparado ao modelo de Weibull, o modelo Bifásico pôde descrever e predizer melhor a inativação de ascósporos de A. fischeri e P. niveus pela luz UV-C. O impacto da luz UV-C na inativação dos ascósporos também foi avaliado no suco de maçã não clarificado, e os resultados obtidos foram comparados com o suco clarificado. Foram testadas duas cepas diferentes para cada espécie de fungo, sendo que não houve alterações significativas nas características físico-químicas do suco (cor, pH e teor de sólidos solúveis), após o uso da luz UV-C. A cinética de inativação foi bem descrita pelos modelos de Weibull e Bifásico. A. fischeri foi mais sensível à luz UV- C que os outros fungos. Apesar do número limitado de cepas utilizadas, foram observadas diferenças entre as cepas, principalmente em relação ao tempo para a primeira redução decimal (d). A eficácia da inativação por UV-C foi altamente influenciada pelas suspensões de sólidos insolúveis, com diminuição da inativação quando comparado ao suco de maçã clarificado. A utilização de luz UV-C e tratamento térmico tradicional combinados foram estudados para a inativação de ascósporos de A. fischeri e P. fulvus em suco de maçã clarificado. A aplicação de luz UV- C antes do tratamento térmico aumentou a velocidade de inativação dos microrganismos, quando comparado ao tratamento térmico isoladamente. Nenhum efeito adicional foi observado quando o tratamento térmico foi aplicado antes da luz UV- C, comparado ao tratamento com UV- C isoladamente. Os resultados encontrados neste trabalho podem contribuir para a utilização da luz UV-C na indústria de alimentos, fornecendo parâmetros para a redução das temperaturas de pasteurização e de esterilização aplicadas pela indústria, por meio da aplicação da UV-C associada ao tratamento térmico ou de maneira isolada, visando a inocuidade e qualidade microbiológica, sensorial e nutricional do produto.Abstract: Apple production and processing are very important activities for Santa Catarina, which holds more than 50% of the national production. Apple juice is one of the most consumed juices in the world, and because it has a sweet and neutral flavor, the juice is also used as a mixing base for other fruit juices and soft drinks. Aspergillus fischeri, Paecilomyces niveus and Paecilomyces niveus are heat-resistant moulds (HRMs). They produce extremely heat-resistant ascospores capable to survive to the pasteurization process and causing economic losses and food spoilage. These microorganisms are a major concern for the industry of pasteurized fruit products, such as fruit juices, jellies and purees. Thermal conditions required to inactivate the ascospores of heat-resistant fungi in the products would decrease the sensory quality as well as reduce their nutrient content. Thus, non-thermal methods have been investigated due to reduced treatment temperatures and processing times, such as ultraviolet light. The aim of this study were to evaluate the effect of the non-thermal treatment by UV-C and their combination with heat treatment on the inactivation of heat-resistant moulds in apple juice. The effect of soluble solids concentration (12, 25, 30, 40, 50, 60 and 70 ºBrix), using UV-C light intensity (38 W/m2) on the inactivation of A. fischeri ascospores in clarified apple juice was analyzed. Weibull model was fitted to experimental data. After obtaining the primary parameters of the scale factor (d) and the form factor (p), the Square Root secondary model was used to describe the influence of soluble solids concentration. Results showed that the UV-C light had influence on A. fischeri ascospores inactivation in apple juice even at the highest soluble solids concentrations used, reaching in up to 30 minutes approximately 4 log reductions at all concentrations used. The influence of UV-C light treatments with different irradiances (6.5, 13, 21, and 36 W/m²) on A. fischeri and P. niveus ascospores inactivation in clarified apple juice was also studied. The Weibul and first-order Biphasic models were fitted to experimental data. At the highest irradiance level tested (36 W/m²), the UV-C light allowed the reduction of 5.7 and 4.2 log-cycles of A. fischeri and P. niveus ascospores, respectively, in approximately 10 min. The results showed that, to a defined UV-C fluence (J/m2), a change in the level of either time or UV-C irradiance did not affect the effectiveness of UV-C light for A. fischeri and P. niveus inactivation. Thus, the parameters of the primary models were expressed only as a function of fluency and used as a dynamic model. The proposed model was validated in 2 conditions of variable irradiance. Compared to the Weibull model, the first-order Biphasic model can better describe and predict the inactivation of A. fischeri and P. niveus by UV-C light. The impact of UV-C light on the inactivation of ascospores was also evaluated in cloudy apple juice, and the results obtained were compared with clarified juice. Two different strains were tested for each fungus species, and there were no significant changes in the physical-chemical characteristics of the juice (color, pH and soluble solids concentration), after the use of UV-C light. The kinetics of molds ascospores inactivation by UV-C were well described by Weibull and first-order Biphasic models. A. fischeri was more sensitive to UV-C light than other fungi. Despite the limited number of strains used, differences were observed between the strains, mainly in relation to the time for the first decimal reduction (d). The effectiveness of UV-C inactivation was highly influenced by suspensions of insoluble solids, with decreased inactivation when compared to clarified apple juice. The use of combined UV-C light and traditional thermal treatments was evaluated for the inactivation of A. fischeri and P. fulvus ascospores in clarified apple juice. The application of UV-C light before heat treatment increased the inactivation rate of moulds, when compared to heat treatment alone. No effect was observed when thermal treatment was applied before UV-C light, compared to treatment with single UV-C. The results found in this work can contribute to the application of UV-C light in the food industry, providing parameters for the reduction of pasteurization and sterilization temperatures applied, through the application of UV-C associated with heat or isolated, aiming at the safety and microbiological, sensorial and nutritional quality of the product