Descontaminação fúngica por diferentes reatores de plasma frio e gás ozônio em feijão preto (Phaseolus vulgaris l.) e efeitos nas características do grãos

Abstract

O feijão (Phaseolus vulgaris L.) é considerado uma das leguminosas mais importantes para o contexto econômico brasileiro. A contaminação por fungos em grãos alimentícios é uma questão significativa, pois implica diretamente na qualidade desse tipo de produto. Portanto, um manejo adequado, principalmente durante a armazenagem, é de grande valia para a preservação dos grãos. Para isso, torna-se necessário a busca por métodos descontaminantes, como o plasma frio (PF) e o ozônio (O3). Os mesmos vêm despertando interesse por serem tratamentos não térmicos, versáteis e ecológicos. Diante desse contexto, o objetivo do trabalho reside no estudo de duas tecnologias brandas (PF e O3) na descontaminação de fungos presentes natural ou artificialmente em grãos de feijão preto (Phaseolus vulgaris L.). Adicionalmente, os impactos desses tratamentos nas características relacionadas a qualidade, germinação e morfohistológicas foram avaliadas. Para isso, foram realizados três trabalhos: (1) [título: Efeito do plasma frio em feijão preto (Phaseolus vulgaris L.): inativação fúngica e estabilidade das microestruturas]; (2) [título: Avaliação de reatores de plasma frio na inativação de Aspergillus niger e seus efeitos na qualidade e germinação do feijão preto (Phaseolus vulgaris L.)] e (3) [título: Ação antifúngica do gás ozônio sobre a micoflora de grãos de feijão (Phaseolus vulgaris L.) e seu efeito sobre as características de qualidade e germinação]. No trabalho (1) além da efetividade na inibição da micobiota natural, quando grãos de feijão foram expostos a um reator de PF (jato de plasma), aspectos relevantes também foram observados no que tange a germinação. Com relação a mesma, os grãos não apresentaram desenvolvimento da radícula e hipocótilo quando submetidos aos tratamentos de 20 e 30 min. A germinação somente ocorreu em 5 min de aplicação do PF, nesse caso, a raiz primária expôs comprimento superior a amostra controle. As microestruturas também apresentaram sensibilidade nesse reator, já que foram registradas por microscopia estereoscópica (ME) alterações no tegumento (rugosidade) e no cotilédone (alteração de cor). Essas mudanças, foram corroboradas com imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura, onde foi possível observar os danos aos tecidos do feijão. O trabalho (2) comparou a ação de dois reatores distintos de PF (ponta-plano com barreira dielétrica - R1 e descarga corona com barreira dielétrica - R2) em grãos contaminados artificialmente com Aspergillus niger. Foi notório maior eficácia do R2 (87% de redução na viabilidade do fungo) quanto ao potencial descontaminante, em relação ao R1. Nesse estudo, mudanças de atividade de água (aw) e germinação foram reportadas, ambas aumentaram significativamente seus valores (resultados opostos ao trabalho anterior). Alterações microestruturais também foram observadas, porém mais sutis, a ME indicou ondulações e rachaduras no tegumento do grão, sendo a única estrutura afetada. As rachaduras, por sua vez, facilitaram a captação de água, razão pela qual foi observada um incremento na germinação. Por meio disso, ficou evidente que mudanças ocasionadas pelo PF estão diretamente ligadas as características dos reatores usados, aos parâmetros de aplicação (tempo, potência, gás), a quantidade de produto e ao modo de aplicação. Com relação ao trabalho (3), em que grãos de feijão foram tratados com gás O3, uma redução no crescimento de fungos da micobiota natural foi igualmente relatado, em especial nos tratamentos mais elevados (60µmol/mol/90 min). É importante frisar que a micoflora dos grãos de feijão apresentava espécies fúngicas dos gêneros Aspergillus (A. Flavus, A Niger, A. ocrhaceus.) Penicillium, Fusarium e Cladosporium. As colônias fúngicas desses gêneros, embora resistentes aos tratamentos, cresceram de forma reduzida. Além disso, os grãos exibiram impactos amenos em suas características originais, já que não foram observadas alterações da capacidade germinativa ou mudanças morfohistológicas. O único parâmetro com diferenças significativas refere-se à umidade dos grãos (teor e aw), em que ambas apresentaram redução de seus valores, principalmente nos tratamentos mais eminentes. Diante dos resultados obtidos, é possível inferir que os dois tratamentos (PF e O3) podem reduzir o crescimento de fungos, representando, portanto, métodos auspiciosos. Em ambos os casos, há uma relação entre a efetividade dos tratamentos com os maiores tempos de exposição, tipo de reator (PF) e concentração de gás (O3). Além disso, é válido lembrar que estudos aprimorados com relação a ajustes de parâmetros devem ser efetuados, objetivando diminuir os impactos de qualidade nos alimentos.

Abstract: The bean (Phaseolus vulgaris L.) is considered one of the most important legumes in the Brazil economic context. Contamination by fungi in grains is significant issue, as it directly affects the product quality. Therefore, proper handling, especially during storage, is great for the grains conservation. For this, it is necessary to search for decontaminating methods, such as plasma cold (PF) and ozone (O3), have gained significant interest as its are non-thermal, versatile and ecological technologies. In this context, the objective of this work is the study of two soft technologies (CP and O3) in the naturally fungi decontamination or artificially in black bean grains. Additionally, the impacts of these treatments on the related to the quality, germination and morphological characteristics were evaluated. For this, three works were performed: (1) [title: Effect of cold plasma on black beans (Phaseolus vulgaris L.): fungi inactivation and microstructures stability]; (2) [title: Evaluation of cold plasma reactors in the Aspergillus niger inactivation and its effects on the quality and germination of black beans (Phaseolus vulgaris L.)] and (3) [title: Antifungal action of ozone gas on bean grains (Phaseolus vulgaris L.) microflora and it effect on quality and germination characteristics]. In work (1), in addition to the effectiveness in inhibiting the natural mycobot, when the bean grains were directly exposed to a PF (plasma jet) reactor, other relevant aspects were also observed in the germination case. Regarding the same, the grains did not show radiation and hypoctyl development when submitted to 20 and 30 min. It only occurred in 5 min treatment, in this case, the primary root showed higher lenght than control sample. the microstructures also showed sensitivity in this reactor, testae (roughness) and cotyledon (color changes) were registered by stereoscopic microscopy (SM). These changes were confirmed with images obtained by scanning electron microscopy, where it was possible to observe the damage in bean tissues. The work (2) compared two different PF reactors (flat tip with dielectric barrier - R1 and corona discharge with dielectric barrier - R2) action in grains artificially contaminated with Aspergillus niger. Greater efficiency of R2 (87% reduction in fungus viability) was noted in decontaminating potential terms, compared to R1. In this study, water activity (aw) and germination changes were reported, both increased their values (results opposite to the previous work). Microstructural changes were also observed, but more subtle, the SM indicated ripples and roots in the testae, the only structure affected. Cracks facilitate the water capture, which is why an increase in germination was observed. As a result, it was evident that the changes caused by PF are directly associated with the reactors used, application parameters (time, power, gas), product quantity and the application mode. With respect to work (3), in which bean grains were treated O3 gas, a reduction in the fungi growth from the natural microbiota was reported, especially at the highest levels (60µmol / mol / 90 min). It is important to note that bean mycoflora had fungal species of the genera Aspergillus (A. Flavus, Niger, A. ocrhaceus.) Penicillium, Fusarium and Cladosporium. The fungi colonies of these genera, but resistant to procedures, growing in a reduced way. In addition, the grains exhibited mild impacts on their original characteristics, since no changes in germination capacity or grain tissues were observed. The only parameter with significant difference refers to the grain moisture (content and aw), in which both showed a reduction in their values, mainly in the most eminent treatments (60 µmol / mol / 90 min). In view of the results obtained, it is possible to infer that the two (PF and O3) can reduce the fungi growth, representing, therefore, promising methods. In both cases, there is a relationship between the treatments effectiveness with the longest exposure times, reactor type (PF) gas concentration (O3). however improved studies regarding parameter adjustments must be carried out, aiming at reducing the quality impacts on foods.