Preservation technologies towards improvement of fresh whole tomato fruits quality

O tomate (Solanum lycopersicum) é um dos frutos mais consumidos no mundo e com um papel relevante na saúde do consumidor devido à sua riqueza em vitaminas, licopeno, fibras e compostos fenólicos. Os desafios que se colocam aos produtores e indústria de tomate em fresco são o de manter a qualidade e prolongar o seu período de vida útil. Tecnologias de pós-colheita alternativas e emergentes, tais como o tratamento térmico (WHT), ultrassons (US), termossonicação (TS) e radiação ultravioleta (UV-C), têm sido testados em diferentes frutos e vegetais de forma a minimizar as perdas de qualidade sensorial e nutricional com reduzida utilização de aditivos químicos. Nesta dissertação, foram demonstradas as vantagens da aplicação destas tecnologias alternativas na manutenção da qualidade do tomate em fresco (cv. Zinac) durante o período logístico de armazenamento. A avaliação da qualidade do tomate foi realizada através de parâmetros físico-químicos (cor CIELab, textura, pH, teor de sólidos solúveis, perda de peso), sensoriais (cor, índice de deterioração e aceitabilidade global), bioquímicos (atividade enzimática da peroxidase: POD, e pectinametilesterase: PME), bioativos (conteúdo fenólico total e capacidade antioxidante), e carga microbiana (mesófilos, bolores e leveduras). Inicialmente foi realizado um estudo de avaliação do impacto de diferentes temperaturas de armazenamento (2º, 5º, 10º, 15º e 20 ºC) na conservação da qualidade do tomate inteiro. Os parâmetros de qualidade foram descritos através do modelo de conversão fracionário e o efeito da temperatura de armazenamento foi descrito com sucesso pela lei de Arrhenius. A partir dos resultados experimentais, a temperatura ótima de armazenamento (10 ºC) foi encontrada para o cv. Zinac. O modelo obtido representa uma ferramenta preditiva útil para estimar a qualidade do tomate durante a cadeia de distribuição do produto em fresco. Os efeitos do tratamento térmico (WHT) na gama de temperatura de 40–60 ºC, durante diferentes períodos de tempo (2–60 min), foram avaliados no tomate em fresco. Os resultados permitem concluir que o WHT influencia de forma significativa (P<0.05) os parâmetros físico-químicos. Contudo, os tratamentos a 40 ºC_30 min e 50 ºC_2 min, demonstraram uma melhor conservação da cor e textura, bem como a redução da carga microbiana inicial. A influência de dois estados de maturação do tomate (turning e pink) face à condição ótima de WHT (40 ºC_30 min) e ao tratamento convencional de descontaminação que utiliza cloro (HIPO), foi avaliada ao longo de 15 dias de armazenamento. Os resultados demonstraram que o WHT conduz a uma conservação dos parâmetros de qualidade analisados mas a sua eficácia é dependente do estado de maturação dos frutos. A metodologia de resposta de superfície (RSM) foi utilizada para avaliar o efeito do tratamento de US (na gama de potência: 10-100%, tempo de tratamento: 1-19 min) e período de armazenamento (1–15 dias), na qualidade do tomate. Os modelos preditivos dos parâmetros de cor a* e hº, e o conteúdo de fenólicos totais foram significativos, (P<0.05) apresentando bons coeficientes de correlação. Tratamentos à frequência de 45 kHz, 80% de potência e durante 30 min, resultam no atraso da deterioração do fruto armazenamento a 10 ºC. Os efeitos de TS na qualidade do tomate foram avaliados através de RSM, utilizando como variáveis independentes: temperatura (32–48 ºC), tempo de tratamento (13–47 min) e período de armazenamento (1–15 dias). Três condições de termossonicação foram selecionadas (32 ºC_13 min, 35 ºC_20 min e 40 ºC_30 min) e analisadas durante 15 dias a 10 ºC. O tratamento de TS (40 ºC_30 min) demonstrou benefícios no atraso das alterações dos parâmetros de qualidade analisados. O impacto da radiação UV-C a 5 condições de tratamento (0.32 – 4.83 kJ.m-2 a 254 nm) foi analisado durante o período de refrigeração do tomate. A radiação UV-C a 0.97 kJ.m-2 para além de afetar a carga microbiana inicial do tomate contribui ainda para a sua redução significativa comparativamente à amostra controlo no final do armazenamento. Do estudo de validação das condições otimizadas: WHT, US, TS e UV-C (aplicado ao tomate fresco armazenado a 10 ºC, comparado com as amostras controlo (HIPO)), concluiu-se que todos os tratamentos alternativos estudados resultaram na diminuição da velocidade de deterioração em termos de desenvolvimento da cor vermelha e da firmeza. Além disso, o tratamento de UV-C foi o que permitiu um aumento dos compostos fenólicos e uma maior redução da carga microbiana, comparativamente aos restantes tratamentos. Os resultados deste trabalho podem ser utilizados para conservar/prolongar a qualidade do tomate inteiro durante o período pós-colheita, fornecendo a todos os interveniente da cadeia, matéria-prima de elevada qualidade com o menor desenvolvimento microbiano durante um período mais extenso.Tomato (Solanum lycopersicum) is one of the most consumed fruits in the world, and plays an important role on consumer’s health due to its richness in vitamins, lycopene, fibres and phenolic compounds. The challenges facing producers and industry of fresh whole tomato are to maintain fruit quality and extend the shelf-life period. Emergent postharvest technologies, such as water heat treatment (WHT), ultrasounds (US), thermosonication (TS) and ultraviolet radiation (UV-C), have been tested for several fruits and vegetables to achieve the goal of minimizing sensorial and nutritional quality losses with reduced application of chemical additives. In this dissertation the advantages of the application of these alternative technologies on fresh whole tomato (cv. Zinac) quality maintenance during the logistic period of storage were demonstrated. The evaluation of tomato quality was carried out by physical-chemical parameters (colour CIELab, texture, pH, solids soluble content, weight loss), sensorial (colour, deterioration index and global acceptability), biochemical (peroxidase: POD, and pectin methylesterase: PME enzymatic activities), bioactive (total phenolic content and antioxidant capacity) and microbial load (mesophylic, yeasts and moulds). First, the evaluation of different storage temperatures (2º, 5º, 10º, 15º and 20 ºC) on whole tomato quality preservation was carried out. Tomato quality parameters were described by a fractional conversion model, and the storage temperature effect was successfully described by the Arrhenius law. From experimental data, an optimal storage temperature (10 ºC) was identified for tomato cv. Zinac. The obtained model represents a good predictive tool for tomato quality estimation along the food distribution chain. The application of water heat treatment (WHT) effects in the temperature range of 40–60 ºC, during several time periods (2–60 min), were evaluated for fresh whole tomato. The results allowed to conclude that WHT significantly (P<0.05) influences physical-chemical parameters. Moreover, treatments at 40 ºC_30 min and 50 ºC_2 min, showed a better colour and texture preservation, as well as reduction of initial microbial load. The influence of two tomato maturity stages (turning and pink) under the optimal condition of WHT (40 ºC_30 min) and the conventional decontamination with a chlorinated water washing (HIPO) was evaluated during 15 days of storage. The results demonstrated that WHT allowed a good preservation of the evaluated quality parameters, but its effectiveness depends on fruits maturity stage. The response surface methodology (RSM) was used to evaluate US treatments effects, (at power level: 10-100 %, treatment time: 1-19 min) and storage period (1–15 days), on whole tomato quality. The predicted models of colour parameters a* and hº and total phenolic content were significant (P