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Food risk mitigation tools and strategies

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Academic year: 2021

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(1)

Lima-­‐‑Peru,  6

th

 September,  2012

Food  Risk  Mitigation  Tools  and  

Strategies    

(2)
(3)
(4)
(5)

Portuguese  Catholic  University  

BRAGA  

Theology  

Philosophy  

Social  Sciences  

(6)

Portuguese  Catholic  University  

BRAGA  

Theology  

Philosophy  

Social  Sciences  

LISBON  

Theology  

Law  

Business  and  Economics  

HumaniDes  

Health  Sciences  

Engineering  

(7)

Portuguese  Catholic  University  

BRAGA  

Theology  

Philosophy  

Social  Sciences  

LISBON  

Theology  

Law  

Business  and  Economics  

HumaniDes  

Health  Sciences  

Engineering  

BEIRAS  

Health  Sciences  

Social  Sciences  

(8)

Portuguese  Catholic  University  

BRAGA  

Theology  

Philosophy  

Social  Sciences  

LISBON  

Theology  

Law  

Business  and  Economics  

HumaniDes  

Health  Sciences  

Engineering  

BEIRAS  

Health  Sciences  

Social  Sciences  

PORTO  

Theology  

Law  

Business  and  Economics  

EducaDon  and  Psychology  

Arts  

Biotechnology  

Health  Sciences  

(9)

Portuguese  Catholic  University  

 

Ø

45  years  (1967)  

Ø

1

st

 non-­‐state  University  in  Portugal  

Ø

20.000  graduates  

Ø

2012:  12.000  students  (including  

professional  training)  

LISBON  

BEIRAS  

BRAGA  

PORTO  

(10)

College  of  Biotechnology  

(11)
(12)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

CBQF  

Registered  as  an  Associate  Laboratory  since  2004.

CBQF  occupies  a  single  site  and  is  functionally  dependent  on  the  Catholic    

University.  

Currently  has  47  PhDs  listed  as  members.

Initial  candidature  focussed  on  environmental  and  food  risk  assessment,  

current  scope  slightly  refined.

Statute  renovated  as  from  January  2011

Contract  signed  for  10  years,  subject  to  availability  of  funds  and  2-­‐‑yearly  

evaluations.

At  present  fixed  Associate  Laboratory  finance  is  awarded  (i)  based  on  2-­‐‑

yearly  “strategic  projects”  (known  previously  as  plurianual)  and  (ii)  salary  

funding  for  5  senior  researchers.    

(13)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

CBQF  

Research  Budget  for  2011.

External  Finance:

1.2  M  Euros  in  researcher  obtained  finance*

0.3  M  Euros  in  Strategic  Project  (FCT).

0.35M  Euros  in  Associate  Laboratory  personnel.

*  Not  including  significant  non-­‐‑research  finance  for  entrepreneurship  and  

networking.

(14)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

CBQF  

Intended  contribution  to  society.

1. 

Preparation  of  high  calibre  professionals  and  academics  by  exposing  them  

to  a  demanding  but  supportive  research  environment.  

2. 

To  generate  and  communicate  new  knowledge  which  addresses  2  major  

societal  challenges.

a.  

The  health  and  well  being  of  the  citizen  

–  

Safety  in  the  food  chain  and  the  protection  of  the  environment

b.  The  

competitiveness  of  the  agricultural  and  food  systems  

–  

Underpinning  health-­‐‑,  safety-­‐‑  and  sensory-­‐‑  driven  innovation  in  

foods  and  supporting  sustainable  use  of  agricultural  resources.  

(15)

Research Centre - CBQF

Research  Lines:  

 

Food:  safer,  healthier,  more  nutriDous  and  more  

compeDDve  food    

 

 

-­‐    Food  risk  assessment    

 

-­‐    Food  risk  miDgaDon  tools  and  strategies  

 

Environment:  InnovaDve  approach  to  environment  

and  sustainability  challenges  

 

-­‐    Environmental  diagnosis    

(16)

Research Centre - CBQF

Ø

Ca.  

110  researchers    

 -­‐  47  PhD  researchers;  41  PhD  students;  30  

 research  fellowships  

Ø

ScienDfic  producDon  (2007-­‐2011)  

 -­‐    300  internaDonal  scienDfic  papers  (ISI)  

 -­‐    6  patents  

Ø

35  ongoing  projects  /  year  

 

Ø

40  partnerships  in  naDonal  and  internaDonal  

(17)

Research Centre – CBQF

Bibliometric  Analysis  2008-­‐2011  

Ø

2011:

 

125  scienDfic  publicaDons,  including  

 

 

87  internaDonal  scienDfic  papers  (ISI)    

Quar+le   Top  Journals  

(18)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

CBQF  

Research  structure  and  plan  2011/2012.

The  CBQF  presents  itself  formally  in  the  following  Research  Lines  and  

Groups*

Food  Line  –  Leader;  Tim  Hogg

Food  Risk  Assessment  Group  –  Leader;  Paula  Teixeira

Food  Risk  Mitigation  Group  –  Leader;  Cristina  Silva

Subgroup  -­‐‑    Safety

Subgroup  –  Nutrition  and  Food  Quality

Environmental  Line  –  Leader;  António  Rangel

Environmental  Diagnostics  Group  –  Leader;  Célia  Manaia

Environmental  Risk  Mitigation  Tools  and  Strategies  Group  –  Leader;  

Paula  Castro

(19)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

CBQF  

Research  structure  and  plan  2011/2012.

The  CBQF  presents  itself  formally  in  the  following  Research  Lines  and  

Groups*

Food  Line  –  Leader;  Tim  Hogg

Food  Risk  Assessment  Group  –  Leader;  Paula  Teixeira

Food  Risk  Mitigation  Group

 –  Leader;  Cristina  Silva

Subgroup  -­‐‑    Safety

Subgroup  –  Nutrition  and  Food  Quality

Environmental  Line  –  Leader;  António  Rangel

Environmental  Diagnostics  Group  –  Leader;  Célia  Manaia

Environmental  Risk  Mitigation  Tools  and  Strategies  Group  –  Leader;  

Paula  Castro

(20)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

Food:  safer,  healthier  and  more  

nutritious  and  more  competitive  food.

Ä

 Food  Risk  Assessment

þ

 Data  for  exposure  assessments

þ

 Refining  methods  

Meeting  with  External  Evaluation  Board  17

th

 February  2012  

Ä

 Food  Risk  Mitigation  Tools  and  Strategies

þ

 Quality  and  safety  interventions  in  specific  product  lines

þ

 Safety  interventions  for  the  food  chain  in  general.

(21)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

Data  for  exposure  assessments

   

ü

 Microbiological  and  chemical  hazards  in  traditional  foods

ü

Listeria  abundance  and  modulation  in  relevant  chains

ü

 Staphylococci  in  cheese  plants

Refining  methodologies

Food  Risk  Assessment

(22)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

Food  risk  mitigation  tools  and  

strategies

Product  line  interventions  in  quality  and  safety

ü

Wine  quality  –  Dekkera,  LAB,  phenolics  and  chemiometrics.

ü

 Fruits  and  vegetables  –  postharvest  and  minimal  processsing.

ü

 Dairy    -­‐‑  authenticity  of  traditional  cheeses

(23)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

ü

 Modelling  of  inactivation  and  transport  processes

ü

Phages,  bacteriocins  and  other  natural  antimicrobials  

ü

Molecular  and  microscopical  methods  for  pathogens

ü

Analytical  methods  for  safety  and  quality  parameters

Food  risk  mitigation  tools  and  

strategies

(24)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

ü

 New  functional  ingredients  and  new  sources

ü

 Matrix  development  and  optimisation

ü

 Applications  –  probiotic  fish  feed,  functional  edible  films

ü

 Genetics  of  nutrient  uptake  in  key  food  plants

Food  risk  mitigation  tools  and  

strategies

(25)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

Food  Risk  Mitigation  Group  

Subgroups:

 

 

Safety

(26)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

Quality  and  safety  in  specific  food  

product  lines  

Wine

To  study  positive  aspects  of  wine  sensory  quality  and  develop  knowledge  to  

underpin  the  achieving  and  protecting  of  this  quality  –  grape  quality  

determination  on  vine,  fermentation  and  spoilage  yeasts,  LAB,  and  oxidative  

degradation.

Fruits  and  vegetables  

To  systematically  study  fruits  and  vegetables  quality  changes  and  its  biochemical  

basis    provoked  by  preservation  processes  and  minimal  processing  and  to  

develop  technological  strategies  for  the  mitigation.  

Dairy

(27)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

Quality  and  safety  in  specific  food  

product  lines  

Highlights  2011

(28)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

ModulaDon  of  sulphur-­‐containing  volaDles  in  wine  

by  the  presence  of  nitrogen  supplementaDon    

 

Control     Addi+on  of  300  mg  l-­‐1  ammonium  sulphate   Addi+on  of  600  mg  l-­‐1  ammonium  sulphate  

2-Mercaptoethanol

ConcentraÁ„ o (µg l-1) 0 20 40 60 80 Avesso Azal Branco Alvarinho Loureiro Pedern„ Trajadura control

addition of 300 mg l-1 of diammonium sulphate

addition of 600 mg l-1 of diammonium sulphate

c ab ab a a b c a ab b aa b b a c Concentra+on  

3-Mercapto-1-propanol

ConcentraÁ„ o (µg l-1) 0 10 20 30 40 50 Avesso Azal Branco Alvarinho Loureiro Pedern„ Trajadura a b c a a b a b c Concentra+on  

à 

the  repressive  effect  is  variety  sensi+ve  due  to  differences  in  abundance  of  amino  

         acids  in  the  musts.  

(29)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

à

 moving  from  the  predic+on  of  quality  in  tawny  ports  to  the  management  of  quality.  

Refinement  of  chemometric  methods    

(30)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

(31)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

Tools  and  strategies  for  pathogen  and  spoilage  control

Knowledge  and  technologies  for  prediction,  detection  and  control.    Models  of  

inactivation  with  novel  technologies,  bacteriocins,  phages  and  natural  

antimicrobials.

Nutrition  and  ingredients

Novel  functional  ingredients  and  sources,  matrix  and  delivery  development,  

naturally,  nutritionally-­‐‑fortified  plants  -­‐‑    Probiotics,  phenolics,  CLA,  Omega  3,  

bioactive  peptides,  microencapsularion,  spray  drying,  phytate  and  minerals  

transport.      

Detection  and  measurement

Automated  wet-­‐‑chemistry  and  spectroscopy,  development  of  high-­‐‑throughput,  

flow-­‐‑based  systems.    

Upgrading  of  secondary  streams

 

Interventions  for  the  food  chain  and  

food  ingredients  

(32)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

Interventions  for  the  food  chain  and  

food  ingredients  

Highlights  2011

(33)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

Dynamic    approach  for  

assessing  food  processes  

Transport Phenomena •  heat •  mass •  momentum Reaction kinetics Properties

Processes

Chemical Physical

Food Processes

design Criterium validation control optimization Objectives

quality

safety

Modelling

mathematical function variables parameters data

regression schemes experimental design Transfer of results is compromised

Isothermal

Non-isothermal

(34)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

Thermal   inacDvaDon   of   Listeria   in   culture  

media  and  foods  

Frozen  storage  of  vegetables  

Solar  drying  of  grapes  

0 1 2 3 4 5 6 0 2 4 6 8 10 12 14 time-(days ) replic ate-1 s imulated !

(35)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

Functional Ingredients:

Probiotics

Food Matrix

Dairy

Non-dairy

Cell factory

Protection

Technology

Probiotics

Functionality

ProtecDve  effect  of  whey   cheese  matrix  

-­‐  MicroencapsulaDon  in  tailored  

carriers  

-­‐  Spray-­‐drying  and  aerodynamically  

assisted  flow  extrusion    

c9,t11 CLA t10,c12 CLA

mg CLA/ mL skim milk

Strain Safflower Linolei acid

L. lactis 23,053 45,513 B. animalis BLC 18,413 48,246 B. animalis Bb12 22,290 42,207 L. acidophilus Lac1 4,683 40,936 L. plantarum 21,527 51,678 Oat  matrices   Granola  bars  

Whey  cheese   Fruit  juices  

ACE-­‐inhibitory  

pep+des  

Probio+c  cheese  

(36)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

Functional Ingredients:

Biopeptides

Identification

novel peptides

Biological

Activity

Hydrolysis/

Filtration

Biopeptides

Incorporation

Food Matrices

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 5 15 25 35 45 55 Bifidogenic  acDvity  

Pilot  scale  preparaDon  of  bovine   WPC  and  pepDde  extracts   Whey  cheese   Fruit  juices   0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 IC 5 0 µg/m L d FUF3 FUF3 <3000 aLa -6h aLa -16h CMP -6h CMP -16h Soro -6h Soro -16h

(37)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

Enzyma+c  analysis  

Ethanol  

Peroxidase  ac+vity  

Solid  phase  spectrophotometry  

Iron  

Protein  content  

Automation/miniaturization of

different food chemical analysis

Micro-­‐Flow  

analysis  as  a  

tool  

Substrate  quan+fica+on  

Enzyma+c  ac+vity  

Enzyme  inhibi+on  studies  

Minimiza+on  of  interferences  

(38)

CONCIA  2012,  

6

th

 September  2012  

Micro-­‐Flow  system  

Ä

 

Pre-­‐‑concentration  and  detection  directly  on  the  solid-­‐‑

phase  (micro-­‐‑beads)  

Ä

Reagents/sample  consumption  µL; µg

Ä

Integrated device for sample manipulation and detection

(charge coupled device detector / fiber optics)

Ä

Wine:

determination of alcohol (enzymatic), iron and total

protein content

Ä

Vegetables:

Enzymatic

activity and inhibition studies

(39)

Ferramentas Predictivas para a

Qualidade e Segurança Alimentar

UNIVERSIDADE CATÓLICA PORTUGUESA Escola Superior de Biotecnologia

Caso prático –

Degradação nos alimentos

(40)

Enquadramento        

HortofruMcolas  

40  

Baixas  

calorias  

.  

 

Sabores  diversos  

apelaDvas  

Cores  

Minerais  

[K,  Zn,  Ca,  Mg,   Cu...]  

Vitaminas  

[Vit  C,    pro-­‐vitamina  A]   Compostos   protectores   [flavenóides..]  

Fibras  

[complan+x]  

(41)

As  caracterísDcas  fisiológicas  e  de  composição  

química,  determinam  a  elevada  perecibilidade  

Produtos  

 Temperatura  

 (ºC)  

 (%)  

HR  

 Tempo    

Manga  

Maçã  

Cereja  

Pepino  

Abóbora  

12  

2  

4  

14  

10  

85  

-­‐  

90  

90-­‐95  

75  

2-­‐3  

semanas  

4  

meses  

9  

dias  

10

 dias  

2-­‐3

 meses  

Feijão-­‐verde  

Cenoura    

Brócolos  

Couve-­‐flor  

Beringela  

5-­‐6  

2  

0  

2  

8-­‐10  

90-­‐95  

90  

60  

90-­‐95  

90-­‐95  

7-­‐10

 dias  

1-­‐2  

semanas  

1-­‐2

 dias  

30  

dias  

10-­‐14  

dias  

Enquadramento

   

HortofruMcolas  frescos  

(42)

HortofruMcolas   congelados  

Enquadramento  

 

HortofruMcolas  congelados    

Boa  alternaDva  aos   frescos  

(43)

Enquadramento  

 

A  qualidade  dos  HF_Congelados  

Qualidade  

dos  hortofruMcolas  

congelados  

Qualidade  

Qualidade  

Condições  de  armazenagem  

na  cadeia  de  frio  

Operação  de  congelação  

Operação  de  branqueamento  

Operações  de  preparação  

(44)

OpDmização  

Integrada  

Enquadramento

 

Tratamento  térmico  de  branqueamento  (TT_B)

 

44   EMG_   Maximização  do   conteúdo   Maximização  

das

  caracterísDcas    InacDvação  (90%   POD)  é  necessária   para  prevenir   degradação   Nutricionais   • Vitaminas   • Sais  minerais   • Pigmentos  

Físicas  e  organolépDcas  

• Textura   • Cor  

No entanto …

Afecta negativamente os

factores da qualidade…

InacDvar  enzimas  degradaDvas  

•   Referência:  Peroxidase    (POD)  

Eliminar bactérias

E contaminantes químicos

Objectivos:

(45)

Operação

de

branqueam

ento

45  

EMG_  

Obtenção   das   ciné4cas   de   inac4vação   e     de   alteração  da  qualidade.  

 

O b t en ç ã o   d a   c o n d i ç ã o   o p 4 m i z a d a   d e   branqueamento   (90%   de   inac4vação   da   POD   e   maximização  da  qualidade).  

Operação de

(46)

Abóbora  (Cucurbita  maxima  L.)  

• Texturómetro  TA.HDI     • Célula  500N;  sonda  5mm   • Firmeza  (N)  &  Energia  (J)  

Textura  

• Bifani  et  al.  (2002)  

• Método  espectofotométrico   • Abs  min-­‐1  .g-­‐1  

Peroxidase  

• Colorímetro  Minolta  (iluminante  C)     • CIE  L*a*b*  

Cor  

2 * 2 * * a b C = + 2 * * 0 2 * * 0 2 * * 0 ) ( ) ( ) ( * L L a a b b TCD = − + − + −

• Cilindros  -­‐  50  mm  diâmetro  e  15   mm  altura;  

• T  (ºC)  :  75,  80,  85,  90  e  95   • t  (min):  0-­‐50  

Branqueamento  em  água  

Material  &  métodos  de  análise  

Tratamento    

de  dados  

(47)

Brócolos  (Brassica  oleracea  L.  ssp.)  

 

• CIE  Lab  

• Parâmetros:  -­‐a*/b*;    hue  (tan-­‐1  b*/a*)  

• Célula  Kramer   • Corte  

• Firmeza  (N)  

• Bifani  et  al.  (2002)   • Abs  min-­‐1  g-­‐1   • Floretes  5  cm  diâmetro   • T  (ºC):  70,  75,  80,  85  e  90   • t  (min):0-­‐40  

Cor  

Textura  

Peroxidase  

• Singleton  and  Rossi  (1965)   • mGAE  

Fenólicos  

Totais  

• Cor  e  textura  

• Escala  não  estruturada  de  10  cm   • Nº  de  provadores:  10  

Análise  

sensorial  

Material  &  métodos  de  análise  

(48)

• CIE  Lab  

• Parâmetros:  L*,  a*,  b*   • Bifani  et  al.  (2002)   • Abs  min-­‐1  .g-­‐1   • Rodelas  5  ±  1  mm   • T  (ºC):70,  75,  80,  85  e  90   • t  (min):  0-­‐40  

Cor  

Textura  

Peroxidase  

• Singleton  and  Rossi  (1965)   • mGAE  

Fenólicos  

Totais  

Cenoura  (Daucus  carota  L.)  

Material  &  métodos  de  análise  

Branqueamento  em  água  

• Texturómetro  TA.HDI     • Célula  500N;  sonda  5  mm   • Firmeza  (N)  &  Energia  (J)  

(49)

Modelar  as  condições  de  TT_B  

Avaliar  o  efeito  do  tempo  e  temperatura  de  TT_B  na  velocidade  de  inacDvação/

degradação  dos  atributos  analisados  

Modelos  cinéDcos  

t

k

0

e

(T)

C

C

=

kt

eq

0

eq

e

C

-C

C

-C

=

t

k

C

C

=

0

(T )

Tempo  

Valor  inicial  

Atributo  no  tempo  t  

Valor  de  equilíbrio  

Ordem  zero  

1ª  ordem  

Fraccionário  

( )

⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − = ref ref T R T1 T1 Ea exp k k

 

Efeito  da  T  em  k  

 Lei  de  Arrhenius

   

Energia  de  

ac+vação  

T.  referência  

Velocidade  de  reacção  

(50)

     

Inac+vação  da  POD  

Modelo  de  1ª  ordem    

C0  =  1.47  Abs  min-­‐1  g-­‐1     Parâmetros  cinéDcos   k85ºC  =  0.27  min-­‐1    Ea  =  86.2  kJ  mol-­‐1       R2  =  0.97     C0  =  19.1  Abs  min-­‐1  g-­‐1     Parâmetros  cinéDcos   k80ºC  =  0.03  min-­‐1    Ea  =  159.4  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.98   C0  =  3.03  Abs  min-­‐1  g-­‐1     Parâmetros  cinéDcos   k80ºC  =  0.4  min-­‐1    Ea  =  151.4  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.99   t k 0

e

(T)

C

C

=

− t k 0

e

(T)

C

C

=

− t k 0

e

(T)

C

C

=

Modelo  de  1ª  ordem     Modelo  de  1ª  ordem    

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Time (min) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Pe ro xida se ac tiv ity ( A /A0 ) N or m al is ed  ac +v ity 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Time (min) PO D a c ti . ( P/ P0 ) 70 ºC 75 ºC 80 ºC

85 ºC 90 ºC Global mod. fit

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0 0,511,52 2,53 3,54 Time (min) PO D a ct i. (P/ P0 ) . 0 20 40 60 80 100 0 10 20 30 40 50 Time (min) P/ P 0 x 1 0 0 T=95  ºC   T=80  ºC  

(51)

-­‐a*/b*   a*   TCD*   Modelo  fraccionário   C0  =  0   Ceq  =  29.  87     Parâmetros  cinéDcos   k85ºC  =  0.14  min-­‐1    Ea  =  98.7  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.92  

Modelo  de  ordem  zero  

C0  =  -­‐0.50   Parâmetros  cinéDcos   k80ºC  =  0.005  min-­‐1    Ea  =  28.5  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.84   Modelo  fraccionário          C0  =    20.8    Ceq  =  10.8     Parâmetros  cinéDcos   k80ºC  =  0.1  min-­‐1    Ea  =  186.3  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.91  

Resultados

   

Cor  CIE  L*a*b*  

t

k

C

C

=

0

(T ) kt eq 0 eq e C -C C -C = 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 10 20 30 40 50 Time (min) TC D * -0,58 -0,53 -0,48 -0,43 -0,38 -0,33 -0,28 -0,23 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Time (min) a* /b * c o lo r v al u e s . 70 ºC 75 ºC 80 ºC 85 ºC 90 ºC Global mod.fit kt eq 0 eq e C -C C -C = 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Time (min) 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 a* v alu e s

(52)

Modelo  fraccionário   Co  =  23.7  N   Ceq  =  4.9     Parâmetros  cinéDcos   k80ºC  =  0.1  min-­‐1    Ea  =  151.9  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.95  

Modelo  de  ordem  zero  

Co  =  3209.8  N     Parâmetros  cinéDcos   k80ºC  =  38.8  min-­‐1    Ea  =  158.3  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.95     Modelo  fraccionário   Co  =  62.2  N   Ceq  =  6.0     Parâmetros  cinéDcos   k85ºC  =0.3  min-­‐1    Ea  =  72.2  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.91  

t

k

C

C

=

0

(T ) kt eq 0 eq e C -C C -C = 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Time (min) M a x . s h e a r fo rc e ( N)

70 75 80 85 90 Global mod. fit

Firmeza  (N)   Firmeza  (N)   Firmeza  (N)  

kt eq 0 eq e C -C C -C = 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Time (min) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 Firmn e s s ( N) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 10 20 30 40 50 Time (min) F ir m n e s s ( N)

(53)

C0  =  59.9  mGAE/100  g  fw     Parâmetros  cinéDcos   k80ºC  =  0.03  min-­‐1    Ea  =  75.4  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.83    

Modelo  de  1ª  ordem    

C0  =  84.0  mGAE/100  g  fw     Parâmetros  cinéDcos   k80ºC  =  0.6  min-­‐1    Ea  =  123.5  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.98  

Modelo  de  1ª  ordem    

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Time (min) To ta l P h e n o li c ( m G A E / 1 0 0 g ) 70 75 80 85 90 Global mod.fit 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Time (min) 0 20 40 60 80 100 To t a l p h e n o li c c o n t e n t ( % ) 70ºC 75ºC 80ºC 85ºC 90ºC Global mod. fit

(54)

Cor   Textura  

Modelo  de  ordem  zero  

Parâmetros  cinéDcos     k80ºC  =  0.21  min-­‐1    Ea  =  69.2  kJ  mol-­‐1       R2=0.94   Boas  correlações   entre  os  atributos  

}sicos  e  a  análise   sensorial  

Modelo  de  ordem  zero  

Parâmetros  cinéDcos     k80ºC  =  0.22  min-­‐1    Ea  =  84.2  kJ  mol-­‐1       R2=0.96    

Resultados  

(55)

Resultados  

Condição  opDmizada  de  branque

 

Condição  opDmizada  de  branqueamento  

amento  

Temperatura    (ºC)  

Tempo   (min)  

Perda  da  qualidade  (%)   Fenólicos  

totais  

Parâmetros  de  cor   Textura    (N)   L*   a*   b*   70   25   36.5   2.5   21.2   10   35.4   75   12   33.4   3.0   24.5   13.9   36.2   80   6   31.1   3.8   28.2   18.5   37.5   85   2.8   26.8   4.3   30.6   22.2   36.5   90   1.4   24.1   5.1   33.3   25.8   36.7  

Condições  de  tempo-­‐temperatura  de  branqueamento  para  a+ngir  90%  

de  inac+vação  da  POD  e  correspondente  perda  da  qualidade  dos  

diferentes  atributos  

Cenoura  (Daucus  carota  L.)  

&  verificando  a  sensibilidade  dos   parâmetros  ciné>cos...  

(56)

Conclusões  

Abóbora  

Textura  

atributo  mais  

sensível  

Cor    

atributo  

“indicador”  

95  ºC  –  3.9  min  

Brócolos  

Cor    

atributo  

“indicador”  

70  ºC  –  6.5  min  

Cenoura  

Fenólicos  

atributo  

“indicador”  

80  ºC  –  6.0  min  

(57)

Armazenagem em

congelação

Obtenção  das  ciné4cas  de  alteração  nos  regimes   isotérmicos  e  não–isotérmicos.  

Obtenção  do  tempo  de  vida  do  produto  à   temperatura  de  -­‐18ºC.    

Armazenagem em

congelação

(58)

Temperatura   tempo  

Vegetal  

Vegetal  

Temperatura   tempo   [taxa  constante]  

Condições  de  armazenagem  

[Atributo]  

tempo   T<<   T<  

T  

Estudos  de  

Tolerância-­‐Tempo-­‐Temperatura

 

(TTT)  

Estudos    Acelerados  de  Tempo  de  Vida  ÚDl  

Equipamento

Temp

o  

(59)

• Câmaras  Fitotherm   • Regime  I:      Condições  isotérmicas      T  (ºC):  -­‐7,  -­‐15  e  -­‐25;  t  (dias):140     • Regime  II:    Condições  não-­‐isotérmicas        Metodologia  “step-­‐stress”   T(ºC)/t  (dias):  -­‐30  /21;  -­‐20  /16;-­‐10  /11  e  -­‐5  /9  ;   (total  57  dias)  

Armazenagem  

Textura  

Cor  

Vitamina  C  

Peroxidase  

Congelação  

Branqueamento  

(60)

• Parâmetros:  a*/a0*;  hue  (tan-­‐1  b*/a*)  

(

)

100 (%) água 0 x P P P P s t − =

Material  &  métodos  de  análise  

Brócolos  (Brassica  oleracea  L.  ssp.)  

 

Armazenagem  

Cor  

Vitamina  C  

Peroxidase  

Congelação  

• Câmaras  Fitotherm   • Regime  I:      Condições  isotérmicas      T  (ºC):  -­‐7,  -­‐15  e  -­‐25;  t  (dias):140   • Regime  II:    Condições  não-­‐isotérmicas      Metodologia  “step-­‐stress”  

T(ºC)/t(dias):  -­‐30  /21;  -­‐20  /16;-­‐10  /11  e  -­‐5  /9;  (  total   57  dias)  

Perda  de  água  

(61)

• Parâmetros:      L*;  hue  (h*)  

Cenoura  (Daucus  carota  L.)  

Armazenagem  

Textura  

Cor  

Vitamina  C  

Peroxidase  

Congelação  

Branqueamento  

Perda  de  água  

• Câmaras  Fitotherm   • Regime  I:      Condições  isotérmicas      T  (ºC):  -­‐7,  -­‐15  e  -­‐25;  t  (dias):140     • Regime  II:    Condições  não-­‐isotérmicas      Metodologia  “step-­‐stress”  

T(ºC)/t(dias):  -­‐30  /21;  -­‐20  /16;-­‐10  /11  e  -­‐5  /9;  (  total   57  dias)  

(62)

• Câmaras  Fitotherm   • Regime  I:      Condições  Isotérmicas      T  (ºC):  -­‐7,  -­‐15  e  -­‐25      t  (dias):  390    

Material  &  métodos  de  análise  

Agrião  (Nastur4um  officinale  R.  Br.)  

Armazenagem  

Cor  

Vitamina  C  

Peroxidase  

Congelação  

Branqueamento  

Clorofilas  

(63)

Modelar  as  condições  de  armazenagem  

EMG_  

Avaliar  o  efeito  do  tempo  e  temperatura  de  armazenagem  na  velocidade  de  degradação  

dos  atributos  analisados  

Modelos  cinéDcos  uDlizados  

Condições  Isotérmicas  

Condições  Não-­‐Isotérmicas  

Integração  das  

equações  

(64)

Modelo  fraccionário   C0  =  0   Ceq  =  17.5   Parâmetros  cinéDcos   k-­‐15ºC  =  19  dias-­‐1    Ea  =  24.8  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.85   Modelo  fraccionário   C0  =  10.6  mg/100g   Ceq  =  1.2  x10-­‐6   Parâmetros  cinéDcos   k-­‐15ºC  =  1.5  x10-­‐2  dias-­‐1    Ea  =  3.2  kJ  mol-­‐1     R2  =  0,85     Modelo  fraccionário   C0  =  0   Ceq  =  24.2   Parâmetros  cinéDcos   k-­‐15ºC  =  7.8  x  10-­‐2  dias-­‐1    Ea  =  2.0  x  10-­‐6  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.60   Modelo  fraccionário   C0  =  9.7  mg/100g   Ceq  =  2.89   Parâmetros  cinéDcos   k-­‐15ºC  =  25.5  dias-­‐1    Ea  =  41.4  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.93   64  

EMG_  

Abóbora  (Cucurbita  maxima  L.)  

Vitamina  C  

Co

r  _T

CD

 

Resultados  

(65)

Modelo  1ª  ordem   C0  =  12.1  %   Parâmetros  cinéDcos   k-­‐15ºC  =  42.6  x  103  dias-­‐1    Ea  =  0.0047  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.75   Modelo  1ª  ordem   C0  =  11.6  %   Parâmetros  cinéDcos   k-­‐15ºC  =  42.6  dias-­‐1    Ea  =  42.3  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.94   Modelo  1ª  ordem   C0  =  34.7  mg/100g   Parâmetros  cinéDcos   k-­‐15ºC  =  7.5  dias-­‐1    Ea  =  0.0039  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.67   65  

EMG_  

Brócolos  (Brassica  oleracea  L.  ssp.)  

 

Resultados  

Vitamina  C  

Perda  de  água  

Modelo  1ª  ordem   C0  =  33  mg/100g   Parâmetros  cinéDcos   k-­‐15ºC  =  6.80  dias  -­‐1    Ea  =  60.2  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.96    

(66)

Modelo  fraccionário   C0  =  22.5   Ceq  =  7.51   Parâmetros  cinéDcos   k-­‐15ºC  =  31.1dias-­‐1    Ea  =  0.0000013  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.86     Modelo  fraccionário   C0  =  21.9   Ceq  =  4.2   Parâmetros  cinéDcos   k-­‐15ºC  =  6.7  dias-­‐1    Ea  =  95.0  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.95   Modelo  fraccionário   C0  =  22.8   Ceq  =  15.8   Parâmetros  cinéDcos   k-­‐15ºC  =  8.8  x  10-­‐2  dias-­‐1    Ea  =  1.93  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.78   Modelo  fraccionário   C0  =  22.6   Ceq  =  4.77   Parâmetros  cinéDcos   k-­‐15ºC  =  11.9  dias-­‐1    Ea  =  43.0  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.90  

Resultados  

Textura  

Cenoura  

Abóbora  

Textura  

(67)

Modelo  1ª  ordem     C0  =  1.92  x  105  U/gmin   Parâmetros  cinéDcos   k-­‐15ºC  =  2.6x  103  dias-­‐1    Ea  =  17.3  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.72   Modelo  1ª  ordem   C0  =  32.6  mg/100g   Parâmetros  cinéDcos   k-­‐15ºC  =    4.3  x  103  dias-­‐1    Ea  =  24.7  kJ  mol-­‐1     R2  =  0.79  

67  

Agrião  (Nastur4um  officinale  R.  Br.)  

Resultados  

POD  

Vitamina  C

 AA

+DHAA

 

0 50 100 150 200 250 300 350 400 Time (days) 0 10 20 30 40 50 Vitam in C ( m g/1 00 g) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Time (days) 0 10 20 30 40 50 Vitam in C ( m g/1 00 g) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Time (days) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Vitam in C ( m g/1 00 g) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Time (days) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 P OD n a cti vity 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Time (days) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 P OD n a cti vity 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Time (days) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 P OD n a cti vity -­‐7ºC   -­‐15ºC   -­‐25ºC  

(68)

68  

EMG_  

Tempo  de  vida  úDl  

Condições  isotérmicas  

(69)

Operação

de

branqueam

ento

Armazenagem e

Cadeia de

distribuição

(70)

Enquadramento  

Armazenagem  e  cadeia  de  distribuição  

70   -­‐25   -­‐12   -­‐18   Temperatura   (ºC)   Tempo  (dias)   730   365  

(71)

Plano de Abusos

de Temperatura

(72)

  Green peas 0 10 20 30 40 0 15 30 45 60 75 90 105 Time (days) AA (m g /1 00 g fw ) Spinach 0 10 20 30 40 0 15 30 45 60 75 90 105 Time (days) AA (m g /1 00 g fw ) Green beans 0 10 20 30 40 0 15 30 45 60 75 90 105 Time (days) AA (m g /1 00 g fw ) Okra 0 10 20 30 40 0 15 30 45 60 75 90 105 Time (days) AA (m g /1 00 g fw ) Steps S8-S20

 

Major  decay

 

Figure 8- Spinach, green peas, green beans and okra ascorbic acid prediction models for

constant temperature (-18 ºC; black line) and for temperature abuses following the storage plan (grey line).

(73)

Operação

de

branqueam

ento

Novas

Tecnologias

(74)

Combining Heat and other Non-Thermal Technologies to preserve foods

New Technologies

Ozone  

Ultrasonication / Thermosonication

UV-C radiation

UV-­‐C   chamber   (University   of   Algarve),   4   germicidal   UV   lamps   (TUV   G30T8,   16   W,   Philips,   peak   emission   at   254   nm),  average  intensity  12.36  W/m2  

ultrasound  equipment  (Bandelin  Sonorex  RK  100H)  opera+ng  at  32  kHz    

ozone  generator,   concentra+on  

measured  by  poten+al   difference,  0.3  ppm      

(75)

Combining Heat and other Non-Thermal Technologies to preserve foods

watercress  

Nastur>um  officinale  

Types  of  combined  treatments  with  ultrasound

 

Heat  +  Ultrasound  

+

ThermosonicaDon  

(76)

Combining Heat and other Non-Thermal Technologies to preserve foods

watercress  

Nastur>um  officinale  

Quality

Colour  changes  

Vitamin  C  

Peroxidase    

New Technologies

(77)

Combining Heat and other Non-Thermal Technologies to preserve foods

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 0.5 1 1.5 2 Time (min) C/ Co 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 0.5 1 1.5 2 Time (min) C/ Co 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 0.5 1 1.5 2 Time (min) C/ Co 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 0.5 1 1.5 2 Time (min) C/ Co  82.5  ºC   Blanching     US    87.5  ºC  

Peroxidase    

Blanching     Blanching     Blanching      85.0  ºC   90.0  ºC   US   US   US  

New Technologies

(78)

Combining Heat and other Non-Thermal Technologies to preserve foods

The  applicaDon  of  thermosonicaDon  

 

 

-­‐ 

 temperatures  above  85  ºC  and  for  the  same  blanching  Dmes    

 

 

led  to  higher  enzyme  inacDvaDon  when  compared  to

 

heat  blanching  

processes  

 

 

These  results  allow  the  applicaDon  of  shorter  blanching  Dmes  at  this  range  of  

temperatures,   leading   to   a   product   with   a   higher   quality,   or   minimized  

processing  

 

Peroxidase    

(79)

Combining Heat and other Non-Thermal Technologies to preserve foods

Colour    

0 2 4 6 8 10 12 0 20 40 60 80 100 120 Time (s) TC D 0 2 4 6 8 10 12 0 20 40 60 80 100 120 Time (s) TC D 0 2 4 6 8 10 12 0 20 40 60 80 100 120 Time (s) TC D 0 2 4 6 8 10 12 0 20 40 60 80 100 120 Time (s) TC D 0 2 4 6 8 10 12 0 20 40 60 80 100 120 Time (s) TC D Blanching     Blanching     85  ºC

 82.5  ºC    85.0  ºC    87.5  ºC    90.0  ºC    92.5  ºC   Blanching     Blanching     Blanching     US   US   US   US   US  

New Technologies

(80)

Combining Heat and other Non-Thermal Technologies to preserve foods

The  applicaDon  of  thermosonicaDon  

 

 

 ReacDon  rates  of  watercress  colour  changes  due  to  heat  and    

     thermosonicaDon  blanchings  were  not  significantly  different  

Colour    

(81)

Combining Heat and other Non-Thermal Technologies to preserve foods

Vitamin  C  

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 0.5 1 1.5 2 Time (min) C/ Co 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 0.5 1 1.5 2 Time (min) C/ Co 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 0.5 1 1.5 2 Time (min) C/ Co 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 0.5 1 1.5 2 Time (min) C/ Co 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 0.5 1 1.5 2 Time (min) C/ Co 82.5  ºC

85  ºC

87.5  ºC

90  ºC

92.5  ºC

Blanching     Blanching     Blanching     Blanching     Blanching     US   US   US   US   US  

Vitamin  C  

New Technologies

(82)

Combining Heat and other Non-Thermal Technologies to preserve foods

The  applicaDon  of  thermosonicaDon  

 

Vitamin  C  

Results  showed  no  significant  differences  between  heat  and  thermosonicaDon  

treatments  

 

The  treatment  will  allow  good  vitamin  C  retenDon  

 

 

 

(83)

The  thermosonicaDon  treatments  can  be  a  good  alternaDve  

 to  the  tradiDonal  heat  blanching  processes,    

since  higher  quality  products  are  azained

 

Combining Heat and other Non-Thermal Technologies to preserve foods

The  applicaDon  of  thermosonicaDon  

 

Quality

(84)

O

• 

S  

 

Imagem

Figure  8-  Spinach,  green  peas,  green  beans  and  okra  ascorbic  acid  prediction  models  for  constant  temperature  (-18  ºC;  black  line)  and  for  temperature  abuses  following  the   storage plan (grey line)

Referências

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