Decontamination of frozen cherries by commercial disinfectant, ultraviolet light and high intensity pulsed light treatments

Bu tez çalışması kapsamında; dondurulmuş kiraz örneklerinde Listeria monocytogenes dekontaminasyonuna yönelik yenilikçi ışık teknolojilerinin (UV-C ve HIPL) etkinliği belirlenmiş, dekontaminasyon uygulamalarının meyve kalitesi üzerine etkisi incelenmiş ve sonuçlar ticari dezenfektan uygulaması olan klorlu yıkama uygulaması ile karşılaştırılmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında, dondurulmuş kiraz örneklerine uygulanacak olan bireysel yüksek yoğunluklu vurgulu ışık (HIPL) ve ultraviyole C ışık (UV-C) teknolojileri için örneğin lambaya uzaklıkları (10 ve 20 cm) ve farklı enerji dozlarına (3-6-9-12 J/cm2) karşılık gelen işlem süreleri hesaplanmıştır. Daha sonra, yıkama uygulaması için 300 ppm klorlu su çözeltisi (200 ppm aktif klor) hazırlanmış, kiraz örneklerine orta karıştırma hızında 60 s süreyle yıkama işlemi uygulanmıştır. Çalışmada, dekontaminasyon uygulamalarında kullanılmak üzere Listeria monocytogenes yerine direnç özellikleri yakın ve patojen olmayan Listeria innocua NRRL-B 33314 hedef mikroorganizma olarak kullanılmıştır. Çalışmanın ilerleyen aşamalarında, dekontaminasyon uygulamalarının dondurulmuş kiraz meyvelerinde L. innocua,toplam canlı bakteri (TCB),toplam maya ve küf (TMK) hücreleri üzerine inaktivasyon etkinliği incelenmiştir. Elde edilen inaktivasyon verileri logaritmik doğrusal model ile modellenerek inaktivasyon kinetiği oluşturulmuştur. Çalışmada, HIPL ve UV-C uygulamaları boyunca örneklerin yüzey sıcaklığı ölçülerek, işlem sonrasında meydana gelen sıcaklık değişimleri tespit edilmiştir. Çalışmanın son aşamasında, elde edilen veriler göz önünde bulundurularak L. innocua inaktivasyonu ve meyve kalitesi açısından en iyi etkiyi gösteren uygulama ve işlem parametrelerine karar verilmiştir. Yapılan denemeler sonucunda, HIPL ve UV-C teknolojileriyle elde edilen en yüksek L. innocua inaktivasyonu 9 J/cm2 (20 cm) işlem parametresinde sırasıyla 2.90±0.02 ve 2.72±0.13 log olarak belirlenmiştir. Klor çözeltisi ile yıkanan dondurulmuş kiraz örneklerinde meydana gelen L. innocua inaktivasyonu 2.84±0.29 log olarak belirlenmiştir. Her iki ışık uygulamasında sağlanan en yüksek TCB ile TMK inaktivasyonu 12 J/cm2 enerji dozunda (10 cm) elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre HIPL uygulaması ile 2.82±0.00 log düzeyinde TCB, 1.12±0.02 log düzeyinde TMK; UV-C uygulaması ile 2.63±0.00 log düzeyinde TCB, 1.41±0.11 log düzeyinde TMK inaktivasyonu sağlanmıştır. Tez çalışmasında, HIPL, UV-C ve/veya yıkama işlemi uygulanan dondurulmuş kiraz örneklerinin toplam titre edilebilir asitlik, pH, suda çözünür kuru madde içeriği kontrol örneğine kıyasla %5'i geçmemiştir. Buna kıyasla, ışık uygulamaları, klor ile yıkama uygulamasına kıyasla dondurulmuş kiraz örneklerinin toplam fenolik madde ve toplam antosiyanin madde içeriğini arttırmıştır. İşlenmiş örneklerin bazı duyusal özellikleri panelistler tarafından değerlendirildiğinde en yüksek beğeni oranını düşük (3 ve 6 J/cm2) enerji dozunda ışık uygulamalarıyla işlenmiş dondurulmuş kiraz örnekleri almıştır. Tez çalışmasında, dondurulmuş kiraz örneklerinde Listeria innocua inaktivasyonu ve kalite özelliklerinin korunması açısından en iyi özellik gösteren uygulama yüksek yoğunluklu vurgulu ışık (HIPL) ve en uygun lamba mesafesi 10 cm olarak belirlenmiştir. Ayrıca, yapılan denemeler sonucunda, HIPL uygulamalarının işlem süresinin çok kısa olması (2.3-28.6 s), dondurulmuş kiraz örneklerinin işlem sırasındaki en yüksek sıcaklık artışının (10.8 °C) UV-C uygulamasına (25.9 °C) göre çok daha az olması ve Listeria inaktivasyonu üzerine etkinliğinin UV-C uygulamasına göre daha fazla olması nedeniyle HIPL'nin dondurulmuş kirazlarda L. innocua popülasyonunu azaltmak için etkili bir yöntem olduğu ve ticari dezenfektan uygulamalarına alternatif olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.In this thesis, innovative light-based technologies (UV-C and HIPL) were used for surface decontamination of frozen sweet cherries. The effects of these methods on the inactivation of L. monocytogenes and their effects on fruit quality were investigated. The results were compared with chlorine washing which is the commercial disinfectants treatment. In the first part of the thesis, exposure times corresponding to various energy doses (3-6-9-12 J/cm2) at different lamp distances (10-20 cm) were calculated for HIPL and UV-C technologies by preliminary experiments. After, chlorinated water solutions at 300 ppm concentration (200 ppm residual chlorine) were prepared for washing treatments. In the study, non-pathogenic L. innocua NRRL-B 33314 with similar resistance properties was used as the target microorganism in decontamination treatments instead of L. monocytogenes. In the second part of the thesis, the L. innocua, total aerobic bacteria (TAB), total yeast and mold (TYM) inactivation efficiency of decontamination treatments on frozen cherry fruits was investigated. The obtained data were used for modeling the inactivation process. Also, the surface temperature rise of the sample was measured during HIPL and UV-C treatments. In the last part of the thesis, considering the obtained data, the decontamination process and process parameters that show the best effect in terms of L. innocua inactivation and fruit quality were decided. The highest reduction of L. innocua was determined as 2.90±0.02 log and as 2.72±0.13 log at 20 cm-9 J/cm2 after HIPL and UV-C treatment, respectively. L. innocua reduction after chlorine washing was determined as 2.84±0.29 log. The highest TAB (> 2 logs) and TYM (>1 log) inactivation were determined by HIPL and UV-C at 12 J/cm2. In the thesis study, it was determined that changes in pH, total titratable acidity, and total soluble solid values of washed and/or light-treated samples did not exceed 5% compared to the untreated sample. Unlike clorine-washed treatment, light treatments increased total phenolic and anthocyanin content levels depending on the process parameters. Some of the sensory properties of the treated samples were evaluated by the panelists. Recorded sensory scores showed light-treated samples at 3 and 6 J/cm2 had the highest consumer acceptance and overall liking. This thesis study provided important information to the frozen fruit industry about light decontamination treatments for L. monocytogenes inactivation. The obtained data showed that HIPL included short treatment times (2.3-28.6 s) and prevented high-temperature rises on food compared to UV-C (maximum temperature rise 10.8 °C at HIPL, 25.9 °C at UV-C). Also, the HIPL process was effective for the inactivation of Listeria innocua without any adverse effect on physical, chemical, and sensory properties in frozen cherry samples. As a result, it was concluded that HIPL is an alternative decontamination method on an industrial scale compared to commercial disinfectants