محاسبه عددی کشندگی باکتری در شیر بطری شده تحت تیمار پلاسمای سرد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی لاتین

نویسنده

• آزاده رنجبر ندامانی

دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

https://doi.org/10.22067/ifstrj.2023.81316.1238

چکیده

در سال‌های اخیر، پلاسمای سرد یکی از جایگزین‌های مورد انتظار برای تیمارهای پس از برداشت محصولات هستند. در این مطالعه، یک سیستم تخلیه سطحی برای جستجوی زمان نابودی باسیلوس سرئوس، باسیوس کوآگولانس، باسیلوس اسئاروترموفیلوس و کلستریدیوم بوتولینیوم در شیر بطری شده استفاده شد. شبیه‌سازی توسط نرم‌افزار COMSOL ورژن a5/3 برای یک هندسه دو بعدی اجرا شد. داده‌های آزمایشی جمع‌آوری شده در نرم‌افزار شبیه‌سازی شدند. فاکتور k  حاصل از داده‌های غیرفعال‌سازی میکروارگانیسم برای تأیید داده‌های شبیه‌سازی استفاده شد. نتایج نشان دادند تولید گونه‌های فعال اکسیژن طی تیمار پلاسمای سرد، با افزایش زمان افزایش می‌یابد و در کل ظرف پخش می‌شود. غلظت این گونه‌ها در ابتدای تولید یعنی در لحظه خروج از پروب پلاسما، بالا بوده و در انتها که سطح آزاد شیر را ترک می‌کنند، کاهش می‌یابد. با افزایش دمای اولیه نمونه شیر از 50 به 80 درجه سانتی‌گراد، می‌توان تغییرات بارزی در مقدار ازون مشاهده کرد. اما تغییرات ولتاژ در این دو دما اثر بارزی بر غلظت ازون نداشت. همچنین بلافاصله با آغاز تیمار پلاسما، تولید پلاسما نیز آغاز شده و میزان غلظت گونه‌های فعال در آن لحظه بیشترین مقدار است. نشان داده شده است که در بین چهار باکتری مورد مطالعه، باسیلوس استئاروترموفیلوس بیشترین مقاومت را در برابر پلاسمای سرد داشته و باکتری‌های دیگر بعد از آن قرار می‌گیرند. در نهایت می‌توان نتیجه گرفت که تیمار پلاسما در عمق بطری، این امکان را ایجاد می‌کند که محدودیت کاربرد سطحی تیمار پلاسمای سرد رفع شود.

کلیدواژه‌ها

• پلاسمای سرد
• شیر
• استریلیزاسیون
• پاستوریزاسیون

موضوعات

• فناوری مواد غذایی

مراجع

1. Aslan, Y. (2016). The effect of dielectric barrier discharge plasma treatment on the microorganisms found in raw cow’s milk. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 3(2), 169-173. https://doi.org/10.19159/tutad.34744
2. Bahreini, M., Anvar, S. A., Nowruzi, B., & Sari, A. H. (2021). Effects of the cold atmospheric plasma treatment technology on Staphylococcus aureus and Escherichia coli populations in raw milk. Journal of Nutrition, Fasting and Health, 9(4 (Spe), 296-305.
3. Bakshi, A., & Smith, D. (1984). Effect of fat content and temperature on viscosity in relation to pumping requirements of fluid milk products. Journal of Dairy Science, 67(6), 1157-1160. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(84)81417-4
4. Balthazar, C., Pimentel, T., Ferrão, L., Almada, C., Santillo, A., Albenzio, M., Mollakhalili, N., Mortazavian, A., Nascimento, J. S., & Silva, M. (2017). Sheep milk: physicochemical characteristics and relevance for functional food development. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 16(2), 247-262. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12250
5. Dash, S., & Jaganmohan, R. (2022). Stability and shelf-life of plasma bubbling treated cow milk. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/2022.02.18.480824
6. De Jong, P. (2008). Thermal processing of milk. Advanced dairy science and technology, 1-34.
7. Eazhumalai, G., Ranjitha Gracy, T., Mishra, A., & Annapure, U. S. (2021). Atmospheric pressure nonthermal pin to plate plasma system for the microbial decontamination of oat milk. Journal of Food Processing and Preservation, e16181. https://doi.org/10.1111/jfpp.16181
8. Farrell Jr, H., Wickham, E., Unruh, J., Qi, P., & Hoagland, P. (2001). Secondary structural studies of bovine caseins: temperature dependence of β-casein structure as analyzed by circular dichroism and FTIR spectroscopy and correlation with micellization. Food Hydrocolloids, 15(4-6), 341-354. https://doi.org/10.1016/S0268-005X(01)00080-7
9. Ghanem, T. (2010). Dielectric properties of liquid foods affected by moisture contents and temperatures. Misr Journal of Agricultural Engineering, 27(2), 688-698. 21608/mjae.2010.105937
10. Gurol, C., Ekinci, F., Aslan, N., & Korachi, M. (2012). Low temperature plasma for decontamination of coli in milk. International journal of food microbiology, 157(1), 1-5. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2012.02.016
11. Ibarz, A., & Barbosa-Cánovas, G. V. (2002). Unit operations in food engineering. CRC press. 491- 500.
12. Jiang, Y., Zhang, L., Wen, D., & Ding, Y. (2016). Role of physical and chemical interactions in the antibacterial behavior of ZnO nanoparticles against coli. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl, 69, 1361-1366. https://doi.org/10.1016/j.msec.2016.08.044
13. Kim, H.-H., & Jiménez-Flores, R. (1995). Heat-induced interactions between the proteins of milk fat globule membrane and skim milk. Journal of Dairy Science, 78(1), 24-35. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(95)76612-7
14. Kim, H.-J., Yong, H. I., Park, S., Kim, K., Choe, W., & Jo, C. (2015). Microbial safety and quality attributes of milk following treatment with atmospheric pressure encapsulated dielectric barrier discharge plasma. Food Control, 47, 451-456. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2014.07.053
15. Liao, X., Liu, D., Xiang, Q., Ahn, J., Chen, S., Ye, X., & Ding, T. (2017). Inactivation mechanisms of non-thermal plasma on microbes: A review. Food Control, 75, 83-91. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2016.12.021
16. Liao, X., Su, Y., Liu, D., Chen, S., Hu, Y., Ye, X., Wang, J., & Ding, T. (2018). Application of atmospheric cold plasma-activated water (PAW) ice for preservation of shrimps (Metapenaeus ensis). Food Control, 94, 307-314. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2018.07.026
17. Misnal, M. F. I., Redzuan, N., Zainal, M. N. F., Ahmad, N., Ibrahim, R. K. R., & Agun, L. (2022). Cold plasma: A potential alternative for rice grain postharvest treatment management in Malaysia. Rice Science, 29(1), 1-15. https://doi.org/10.1016/j.rsci.2021.12.001
18. Nishime, T., Borges, A., Koga-Ito, C., Machida, M., Hein, L., & Kostov, K. (2017). Non-thermal atmospheric pressure plasma jet applied to inactivation of different microorganisms. Surface and Coatings Technology, 312, 19-24. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.07.076
19. Niveditha, A., Pandiselvam, R., Prasath, V. A., Singh, S. K., Gul, K., & Kothakota, A. (2021). Application of cold plasma and ozone technology for decontamination of Escherichia coli in foods-a review. Food Control, 130, 108338. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2021.108338
20. Ranjbar Nedamani, A. (2022). Finding Effective Plasma Process Factors on Yeast Deactivation by Numerical Simulation and RSM. Iranian Food Science and Technology Research Journal. https://doi.org/10.22067/ifstrj.2022.75558.1152
21. Ranjbar Nedamani, A., & Hashemi, S. J. (2022). Energy consumption computing of cold plasma‐assisted drying of apple slices (Yellow Delicious) by numerical simulation. Journal of Food Process Engineering, e14019. https://doi.org/10.1111/jfpe.14019
22. Schlüter, O., & Fröhling, A. (2014). Non-thermal processing cold plasma for bioefficient food processing. 948-953.
23. Sharma, S., & Singh, R. K. (2022). Effect of atmospheric pressure cold plasma treatment time and composition of feed gas on properties of skim milk. LWT, 154, 112747. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112747
24. Soni, A., Choi, J., & Brightwell, G. (2021). Plasma-activated water (paw) as a disinfection technology for bacterial inactivation with a focus on fruit and vegetables. Foods, 10(1), 166. https://doi.org/10.3390/foods10010166
25. Surowsky, B., Fischer, A., Schlueter, O., & Knorr, D. (2013). Cold plasma effects on enzyme activity in a model food system. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 19, 146-152. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2013.04.002
26. Surowsky, B., Schlüter, O., & Knorr, D. (2014). Interactions of non-thermal atmospheric pressure plasma with solid and liquid food systems: A Review. Food Engineering Reviews, 7(2), 82-108. https://doi.org/10.1007/s12393-014-9088-5
27. Tabibian, S. (2019). Experimental study and CFD modeling of fluidized-bed reactors combined with atmospheric-pressure plasma jets for surface treatment of particles, Sorbonne Université.
28. Wang, Y., Wang, Z., Yang, H., & Zhu, X. (2020). Gas phase surface discharge plasma model for yeast inactivation in water. Journal of Food Engineering, 286, 110117. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2020.110117
29. Wu, X., Luo, Y., Zhao, F., & Mu, G. (2021). Influence of dielectric barrier discharge cold plasma on physicochemical property of milk for sterilization. Plasma Processes and Polymers, 18(1), 1900219. https://doi.org/10.1002/ppap.201900219