Study of physicochemical changes and microbiological parameters of semi-finished potato products after electron-beam sterilization

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

A popular method for electron-beam sterilization of agricultural products consists in their exposure to ionizing radiation, also called beta-radiation. Beta-radiation contributes to the preservation of the quality and safety of freshly harvested crops and can be used to disinfect semi-finished products. In this work, we aimed to study the effect of various doses of ionizing radiation (1, 3, 6 and 9 kGy) on vacuumized peeled and cut potatoes of the Bellarosa variety. Potato samples were treated with ascorbic acid at concentrations of 3, 6 and 9% in order to preserve the native content of vitamin C and the initial structural and mechanical properties. PET packages were used for evacuation, since this material emits no hazardous or harmful impurities in such aggressive environments as 9% ascorbic acid solution and 9 kGy radiation. Studies of organoleptic, physicochemical and microbiological parameters of semi-finished potato products were carried out using conventional methods. According to the obtained results, an irradiation dose of 1 kGy neither affects significantly the quality of a semi-finished potato product, nor contributes to a decrease in the number of pathogens. An irradiation dose of 3 kGy has no significant effect on the controlled parameters, although a decrease in the number of pathogens is observed. An irradiation dose of 6 kGy has a significant effect on the microbiological indicators; however, at low concentrations of ascorbic acid (3 and 6%), the organoleptic indicators of the studied semi-finished products begin to deteriorate. At a dose of 9 kGy, almost all microorganisms die, and the controlled parameters deteriorate regardless of the ascorbic acid concentration. It is concluded that the optimal irradiation doses for semi-finished potato products comprise 3 and 6 kGy. The optimal concentration of ascorbic acid was found to be 9%, at which the quality and safety indicators of semifinished potato products are preserved for 7 days of storage.

About the authors

A. A. Dril

Novosibirsk State Technical University

Email: drilnaska@gmail.com

A. N. Sapozhnikov

Novosibirsk State Technical University

Email: alexnsk@ya.ru

References

  1. Санжарова Н.И., Молина А.А., Козьмин Г.В., Кобялко В.О. Радиационные агробиотехнологии: приоритетные направления развития и коммерциализации // Аграрная наука. 2016. N 1. C. 2-4.
  2. Алимов А.С., Близнюк У.А., Борщеговская П.Ю., Еланский С.Н., Черняев А.П., Юров Д.С. Ингибирование прорастания клубней картофеля при воздействии электронного пучка с энергией 1 МэВ // Защита картофеля. 2015. N 1. С. 26-29.
  3. Лой Н.Н., Санжарова Н.И., Губарева О.С., Чиж Т.В., Гулина С.М. Применение радиационных технологий при хранении картофеля // Научные труды Северо-Кавказского федерального научного центра садоводства, виноградарства, виноделия. 2018. Т. 20. С. 66-71. https://doi.org/10.30679/2587-9847-2018-20-66-71
  4. Цыгвинцев П.Н. Торможение физиологических процессов в клубнях картофеля после облучения // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2018. N 11-2. С. 341-346.
  5. Ян ван Коэй. Лучевая обработка пищевых продуктов // Бюллетень МАГАТЭ. 1981. Т. 23. N 3. С. 37-41.
  6. Kumar S., Petwal V.C., Kaul A., Behere A., Promod R., Bapna S.C., et al. Sprout inhibition in potato (Solanum tuberosum L.) with low energy electrons // Journal of Food Science and Technology - Mysore. 2009. Vol. 46. Issue 1. P. 50-53.
  7. Mahto R., Das M. Effect of gamma irradiation on the physico-mechanical and chemical properties of potato (Solanum tuberosum L.), cv. “Kufri Sindhuri”, in non-refrigerated storage conditions // Postharvest Biology and Technology. 2014. Vol. 92. P. 37-45. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2014.01.011
  8. Mahto R., Das M. Effect of y irradiation on the physico-mechanical and chemical properties of potato (Solanum tuberosum L), cv. “Kufri Chandramukhi” and “Kufri Jyoti”, during storage at 12 °C // Radiation Physics and Chemistry. 2015. Vol. 107. P. 12-18. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2014.08.021
  9. Peivaste I., Alahyarizadeh G. Comparative study on absorbed dose distribution of potato and onion in X-ray and electron beam system by MCNPX2.6 code // MAPAN - Journal of Metrology Society of India. 2019. Vol. 34. Issue 1. P. 19-29. https://doi.org/10.1007/s12647-018-0287-z
  10. Soares G.M.I., da Silva E.B., Amaral A.J., Machado E.C.L., Silva J.M. Physico-chemical and sensory evaluation of potato (Solanum tuberosum L.) after irradiation // Anais da Academia Brasileira de Ciencias (Annals of the Brazilian Academy of Science). 2016. Vol. 88. Issue 2. P. 941-950. https://doi.org/10.1590/0001-3765201620140617
  11. Tripathi J., Variyar P.S., Singhal R.S., Sharma A. Radiation processing for sprout inhibition of stored potatoes and mitigation of acrylamide in fries and chips. In: Processing and Impact on Active Components in Food. 2015. Chapter 11. P. 89-96. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-404699-3.00011-1
  12. Тихонов А.В., Деревягина М.К., Васильева С.В., Зейрук В.Н. Радиационные методы обработки клубней картофеля // Защита картофеля. 2015. N 1. С. 22-25.
  13. Seth R.K., Zarin M., Khan Z., Seth R. Ionizing radiation as a phytosanitary treatment against Phenacoccus solenopsis (Hemiptera: Pseudococ-cidae) // Florida Entomologist. 2016. Vol. 99. Special issue 2. P. 76-87.
  14. Kim H.-J., Song H.-J., Song K.-B. Microbial growth and sensory quality of dried potato slices irradiated by electrons // Radiation Physics and Chemistry. 2011. Vol. 80. Issue 6. P. 776-777. https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2011.02.016
  15. Докучаева И.С., Гумерова Г.Х., Хакимова Е.Г. Проблемы технологии лучевой стерилизации пищевых продуктов // Вестник технологического университета. 2016. Т. 19. N 17. C. 169-171.
  16. Al-juhaimi F., Ghaafoor K., Ozcan M.M., Jahurul M.H.A., Babiker E.E., Jinap S., et al. Effect of various food processing and handling methods on preservation of natural antioxidants in fruits and vegetables // Journal of Food Science and Technology. 2018. Vol. 55. Issue 10. P. 3872-3880. https://doi.org/10.1007/s13197-018-3370-0
  17. Mulinacci N., Valletta A., Pasqualetti V., Innocenti M., Giuliani C., Bellumori M., et al. Effects of ionizing radiation on bio-active plant extracts useful for preventing oxidative damages // Natural Product Research. 2019. Vol. 33. Issue 8. P. 1106-1114. https://doi.org/10.1080/14786419.2018.1457663
  18. Klaassen M.T., Trindade L.M. RG-I galactan side-chains are involved in the regulation of the water-binding capacity of potato cell walls // Carbohydrate Polymers. 2020. Vol. 227. Article 115353. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115353
  19. Радиационные технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности; под общ. ред. Г.В. Козьмина, С.А. Гераськина и Н.И. Сан-жаровой. Обнинск: ВНИИРАЭ, 2015. 400 с.
  20. Graham W.D., Stevenson M.H. Effect of irradiation, storage and cooking on vitamin C in strawberries and potatoes // Journal of the Science of Food and Agriculture. 1997. Vol. 75. Issue 3. P. 317-377. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0010(199711)75:33.0.CO;2-P
  21. Алёшин В.Н., Ачмиз А.Д., Першакова Т.В., Купин Г.А., Павлова В.Е. Применение радиационных агробиотехнологий при хранении и переработке растительного сырья // Научный журнал КубГАУ. 2018. N 136. С. 22-35. https://doi.org/10.21515/1990-4665-136-003
  22. Pikaev A.K. Contribution of radiation technology to environmental protection // High Energy Chemistry. 2002. Vol. 36. Issue 3. P. 135-146. http://doi.org/10.1023/A:1015384631830
  23. Китиева Л.И., Саламов А.Х., Арчакова Р.Д., Ужахова Л.Я., Ялхороева М.А. Исследование свойств ПЭТ-упаковки в процессе эксплуатации // Вестник современной науки. 2016. N 4-1 (16). C. 28-32.
  24. Куткина М.Н., Котова Н.П., Елисеева С.А. Совершенствование технологии универсальных овощных полуфабрикатов для предприятий индустрии питания // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2016. N 2 (68). C. 153-157. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2016-2-153-157
  25. Sapers G.M., Cooke P.H., Heidel A.E., Martin S.T., Miller R.L. Structural changes related to texture of pre-peeled potatoes // Journal of Food Science. 1997. Vol. 62. Issue 4. P. 797-803. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1997.tb15458.x
  26. Чугунова О.В. Научный обзор: сенсорный анализ и его значение в оценке качества и безопасности пищевых продуктов // Научное обозрение. Технические науки. 2016. N 3. С. 118-129.
  27. Голубкина Н.А., Кошелева О.В. Определение витамина C в пищевых продуктах // Журнал аналитической химии. 1989. Т. 44. N 8. C. 1349-1360.
  28. Parshina A.V., Bobreshova O.V. PD-sensors based on perfluorinated membranes for simultaneous determination of vitamins B1, B6, and PP in aqueous solutions // Petroleum Chemistry. 2014. Vol. 54. Issue 8. P. 631-636. https://doi.org/10.1134/S096554411408012X
  29. Luis G., Rubio C., Gutierrez A.J., Gonzalez-Weller D., Revert C., Hardisson A. Evaluation of metals in several varieties of sweet potatoes (Ipo-moea batatas L.): comparative study // Environmental Monitoring and Assessment. 2014. Vol. 186. Issue 1. P. 433-440. https://doi.org/10.1007/s10661-013-3388-8
  30. Xia X., Zhang D., Fan C., Pu S. Naked-eye detection of Cu (II) and Fe (III) based on a Schiff Base Ruthenium complex with nicotinohydrazide // Applied Organometallic Chemistry. 2020. Vol. 34. Issue 10. Areicle e5841. https://doi.org/10.1002/aoc.5841
  31. Шевелева С.А., Ефимочкина Н.Р., Быкова И.Б., Батищева С.Ю. Обоснование микробиологических показателей безопасности для новых видов пищевой продукции // Вопросы питания. 2014. Т. 83. N S3. С. 162-163.
  32. Hrabovska O., Pastukh H., Demenyuk O., Miroshnyk V., Halatenko T., Babii A., et al. Kinetics of hydrolysis-extraction of pectin substances from the potato raw materials // Ukrainian Food Journal. 2015. Vol. 4. Issue 4. P. 596-604.
  33. Pavlyuk R., Pogarska V., Kotuyk T., Pogarskiy A., Loseva S. The influence of mechanolysis on the activaton of nanocomplexes of heteropolysaccharides and proteins of plant biosystems in developing of nanotechnologies // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2016. Vol. 3. Issue 11 (81). P. 33-40. https://doi.org/10.15 587/1729-4061.2016.70996

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).