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Quality assessment and anti-listerial efficacy of cold plasma treatment on fresh lettuce
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Resumo(s)
This work evaluates the potential of cold plasma technology as a decontamination method for fresh lettuce. Specifically, it investigates the effectiveness of cold plasma in reducing Listeria innocua (a non-pathogenic surrogate for L. monocytogenes) inoculated onto lettuce leaves, while simultaneously assessing its impact on quality attributes, including color (total color difference in relation to fresh samples, chroma, and browning index), pH, chlorophylls (a, b, and total), and total phenolic content. A conventional hot water treatment (blanching at 80 °C) was used as reference. By examining both microbial inactivation efficiency and preservation of physicochemical properties, the study aims to determine whether cold plasma can serve as a reliable approach for ensuring lettuce decontamination without compromising quality. Cold plasma treatments (gliding arc discharge) with exposure times of 5, 10, 15, 20, 25, and 30 s were compared with thermal treatments of equal duration. pH values remained relatively stable (5.636.0), though thermal samples were more uniform, while plasma samples showed slightly greater variability. Color analysis showed treatment-dependent effects: plasma preserved color and vividness more effectively (higher chroma values), while thermal treatment better limited browning. Chlorophyll a remained relatively stable under both treatments, with no significant differences across most time points. Chlorophyll b was more sensitive: at 5 and 30 s, plasma-treated samples retained significantly higher levels than thermal, suggesting superior preservation of pigments. Total phenolic content also differed markedly between treatments. Plasma-treated lettuce maintained or slightly increased phenolic levels over time (j14315 mg GAE/g FW), while thermal treatment caused significant reductions from 5 s onward, with final values more than two-fold lower than plasma. Regarding microbial inactivation, thermal treatment completely eliminated L. innocua within 5 s (~7-log reduction), while cold plasma produced a slower decline, achieving only ~2-log reduction after 30 s. Despite its lower inactivation efficiency, cold plasma better preserved color, chlorophyll b, total chlorophyll, and phenolic content compared to thermal processing. Therefore, while thermal treatment ensures decontamination, cold plasma represents a promising non-thermal preservation strategy for lettuce with low microbial loads, provided its antimicrobial efficacy can be further optimized without compromising quality and freshness.
Este estudo avalia o potencial da tecnologia de plasma frio como método de descontaminação para alface fresca. É investigada a eficácia do plasma na redução de Listeria innocua (substituto não patogénico de L. monocytogenes) inoculada em folhas de alface, avaliando-se o impacto em características de qualidade, incluindo cor (diferença total de cor, croma e índice de escurecimento), pH, clorofilas (a, b e total) e teor fenólico total. Um tratamento convencional com água quente (branqueamento a 80 °C) foi utilizado como referência. Ao examinar tanto a eficiência da inativação microbiana quanto a preservação das propriedades físico-químicas, este estudo pretende determinar se o plasma frio pode descontaminar alface sem comprometer a sua qualidade. Tratamentos com plasma frio (descarga de arco deslizante), com tempos de exposição de 5, 10, 15, 20, 25 e 30 s, foram comparados com tratamentos térmicos de igual duração. Os valores de pH mantiveram-se estáveis (5,636,0), embora as amostras submetidas a tratamento térmico tenham apresentado maior uniformidade, enquanto as amostras tratadas com plasma revelaram uma variabilidade superior. A análise da cor revelou efeitos dependentes do tratamento: o plasma preservou melhor a cor e vivacidade (croma mais elevado), enquanto o tratamento térmico limitou o escurecimento. A clorofila a manteve-se relativamente estável com ambos os tratamentos, sem diferenças significativas ao longo do tempo. A clorofila b foi mais sensível: aos 5 e 30 s, as amostras com plasma mantiveram níveis significativamente mais elevados, sugerindo melhor preservação dos pigmentos. O teor fenólico total também diferiu entre tratamentos. Alface submetida a plasma manteve ou aumentou ligeiramente os níveis fenólicos (j14315 mg GAE/g FW), enquanto o tratamento térmico causou reduções significativas desde 5 s, com valores finais mais de duas vezes inferiores aos do plasma. Relativamente à inativação microbiana, o tratamento térmico eliminou completamente a L. innocua em 5 s (~7-log de redução), enquanto o plasma frio provocou um declínio mais lento, alcançando apenas ~2-log de redução após 30 s. Apesar da sua menor eficiência de inativação, o plasma frio preservou melhor a cor, a clorofila b, a clorofila total e o teor de compostos fenólicos em comparação com o processamento térmico. Assim, enquanto o tratamento térmico assegura a descontaminação, o plasma frio representa uma estratégia de conservação não térmica promissora para alface com baixas cargas microbianas, desde que a sua eficácia antimicrobiana possa ser otimizada sem comprometer a qualidade e a frescura.
Este estudo avalia o potencial da tecnologia de plasma frio como método de descontaminação para alface fresca. É investigada a eficácia do plasma na redução de Listeria innocua (substituto não patogénico de L. monocytogenes) inoculada em folhas de alface, avaliando-se o impacto em características de qualidade, incluindo cor (diferença total de cor, croma e índice de escurecimento), pH, clorofilas (a, b e total) e teor fenólico total. Um tratamento convencional com água quente (branqueamento a 80 °C) foi utilizado como referência. Ao examinar tanto a eficiência da inativação microbiana quanto a preservação das propriedades físico-químicas, este estudo pretende determinar se o plasma frio pode descontaminar alface sem comprometer a sua qualidade. Tratamentos com plasma frio (descarga de arco deslizante), com tempos de exposição de 5, 10, 15, 20, 25 e 30 s, foram comparados com tratamentos térmicos de igual duração. Os valores de pH mantiveram-se estáveis (5,636,0), embora as amostras submetidas a tratamento térmico tenham apresentado maior uniformidade, enquanto as amostras tratadas com plasma revelaram uma variabilidade superior. A análise da cor revelou efeitos dependentes do tratamento: o plasma preservou melhor a cor e vivacidade (croma mais elevado), enquanto o tratamento térmico limitou o escurecimento. A clorofila a manteve-se relativamente estável com ambos os tratamentos, sem diferenças significativas ao longo do tempo. A clorofila b foi mais sensível: aos 5 e 30 s, as amostras com plasma mantiveram níveis significativamente mais elevados, sugerindo melhor preservação dos pigmentos. O teor fenólico total também diferiu entre tratamentos. Alface submetida a plasma manteve ou aumentou ligeiramente os níveis fenólicos (j14315 mg GAE/g FW), enquanto o tratamento térmico causou reduções significativas desde 5 s, com valores finais mais de duas vezes inferiores aos do plasma. Relativamente à inativação microbiana, o tratamento térmico eliminou completamente a L. innocua em 5 s (~7-log de redução), enquanto o plasma frio provocou um declínio mais lento, alcançando apenas ~2-log de redução após 30 s. Apesar da sua menor eficiência de inativação, o plasma frio preservou melhor a cor, a clorofila b, a clorofila total e o teor de compostos fenólicos em comparação com o processamento térmico. Assim, enquanto o tratamento térmico assegura a descontaminação, o plasma frio representa uma estratégia de conservação não térmica promissora para alface com baixas cargas microbianas, desde que a sua eficácia antimicrobiana possa ser otimizada sem comprometer a qualidade e a frescura.
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Palavras-chave
Non-thermal treatments Blanching Vegetables Decontamination L. innocua Tratamentos não térmicos Branqueamento Vegetais Descontaminação L. innocua
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