Avaliação da formação de plasma frio em embalagem de presunto fatiado para inativação bacteriana

Abstract

A garantia da segurança microbiológica de produtos prontos para consumo, especialmente produtos fatiados, é de suma importância devido às associações com doenças transmitidas por alimentos, incluindo listerioses, que podem levar à morte. O plasma frio é uma tecnologia de tratamento superficial não-térmica emergente na indústria alimentícia devido ao seu efeito antimicrobiano, e, também, pode-se evitar contaminação pós-processo quando o plasma frio é gerado dentro da própria embalagem selada (in-package). No entanto, o plasma frio gerado e sua eficácia é dependente das condições de processo e das propriedades da matriz alimentícia ao qual é submetido. Diante desse contexto, este estudo investigou a formação de plasma frio atmosférico (PFA) utilizando um reator de descarga de barreira dielétrica (DBD), com aplicação direta (dentro da área de incidência dos eletrodos) e indireta (fora da área de incidência dos eletrodos) do PFA, dentro de embalagens seladas de presunto fatiado através da determinação do ângulo de contato de um polímero (polietileno de baixa densidade - PEBD) com água destilada. Além disso, foram avaliados os efeitos do plasma formado na coloração e pH do presunto, e na inativação de Listeria monocytogenes logo após aplicação do plasma, após 30 min do tratamento e após armazenamento por 5 dias a 4 °C. Duas condições de processo foram fixadas para o estudo: 23 kV/45 Hz e 28 kV/120 Hz, nas quais o plasma formado foi visivelmente estável. Em 10 s de tratamento direto com plasma frio, o ângulo de contato do PEBD dentro da embalagem reduziu de 91,44 ± 4,05° para 63,33 ± 0,28° e 59,43 ± 2,59° na condição de 23 kV/45 Hz e 28 kV/120 Hz, respectivamente. A redução máxima do ângulo de contato ocorreu em 30 s de tratamento, em ambas as condições de operação, reduzindo o ângulo de contato para aproximadamente 53°, o qual permaneceu praticamente constante até 4 min de tratamento. Não houve redução dos valores do ângulo de contato para os tratamentos indiretos. A inativação de L. monocytogenes no presunto fatiado ocorreu somente com o contato prolongado de 5 dias (4 °C) entre o presunto e as espécies reativas, tratado com plasma frio direto por 4 min, reduzindo até 0,74 ± 0,29 log. Porém, quando foi adicionado ágar PCA sobre o presunto, houve redução em todas as condições de tratamento direto, com máxima redução de 1,49 ± 0,47 log. Não houve inativação com o tratamento indireto com plasma frio. O pH e a cor (parâmetro a*) somente alteraram significativamente (p ≤ 0,05) no tratamento direto com plasma frio a 28 kV/120 Hz, e a 23 kV/45 Hz, diminuindo o pH de 6,19 ± 0,04 para 6,04 ± 0,09 e o parâmetro a* de 11,16 ± 0,34 para 10,40 ± 0,29, respectivamente. Dessa forma, mesmo sendo confirmada a formação do plasma frio dentro da embalagem, a eficácia de inativação bacteriana irá depender, dentre outros fatores, da rugosidade da superfície do alimento, e para melhor compreensão desse efeito, mais estudos devem ser realizados.

The guarantee of microbiological safety in ready-to-eat products, especially sliced products, is fundamental due to their associations with foodborne illnesses, including listeriosis, which can lead to death. Cold plasma is an emerging non-thermal surface treatment technology in the food industry because of its antimicrobial effect. In addition, contamination after processing can be avoided when cold plasma is generated within the already sealed packaging (in-package). However, the generation of cold plasma and its effectiveness are dependent on the process conditions and the properties of the food matrix to which it is applied. Thus, this study investigated the formation of atmospheric cold plasma (ACP) using a dielectric barrier discharge (DBD) reactor, with direct application (within the electrode's area of incidence) and indirect application (outside the electrode's area of incidence) of ACP, within sealed packages of sliced ham through the determination of the contact angle of a polymer (low-density polyethylene - LDPE) with distilled water. Furthermore, the effects of the formed plasma on the color and pH of the ham, as well as the inactivation of Listeria monocytogenes immediately after plasma application, after a 30 min treatment, and after storage for 5 days at 4 °C were evaluated. Two process conditions were fixed for the study: 23 kV/45 Hz and 28 kV/120 Hz, in which the formed plasma was noticeably stable. In 10 s of direct treatment with cold plasma, the contact angle of LDPE inside the packaging decreased from 91.44 ± 4.05° to 63.33 ± 0.28° and 59.43 ± 2.59° at the conditions of 23 kV/45 Hz and 28 kV/120 Hz, respectively. The maximum reduction in contact angle occurred at 30 s of treatment, under both operating conditions, decreasing the contact angle to approximately 53°, which remained almost constant for up to 4 min of treatment. There was no reduction in the contact angle for the indirect treatments. The inactivation of L. monocytogenes in sliced ham occurred only with prolonged 5-day contact (4 °C) between the ham and the reactive species, treated with direct cold plasma for 4 min, resulting in a reduction of up to 0.74 ± 0.29 log. However, when agar PCA was added over ham, there was a reduction in all direct treatment conditions, with a maximum reduction of 1.49 ± 0.47 log. No inactivation was observed in the indirect cold plasma treatment. pH and color (parameter a*) only showed significant changes (p ≤ 0.05) in the direct treatment with cold plasma at 28 kV/120 Hz and 23 kV/45 Hz, with a decrease in pH from 6.19 ± 0.04 to 6.04 ± 0.09 and a decrease in parameter a* from 11.16 ± 0.34 to 10.40 ± 0.29, respectively. Therefore, even though the formation of cold plasma within the packaging was confirmed, the effectiveness of bacterial inactivation will depend, among other factors, on the surface roughness of the food. To better understand this effect, further studies should be conducted.