پیش بینی ماندگاری ازگیل ژاپنی بعد از تیمار با پلاسمای سرد توسط مدل‌سازی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد فناوری‌های پس از برداشت، گروه مهندسی بیوسیستم، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

2 استادیار گروه مکانیک بیوسیستم- دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری- مازندران

3 دانشیار، گروه مهندسی بیوسیستم، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

چکیده

سابقه و هدف: رسیدن میوه ازگیل با تغییرات زیادی در مواد شیمیایی آن همراه است که ماندگاری آن را به شدت کاهش می‌دهد. مدل‌های پیش‌بینی عمر ماندگاری از نظر کنترل شرایط ذخیره‌سازی و فرآیند تصمیم‌گیری در مورد میوه‌ها، دارای پیامدهای عملی و اهمیت نظری قابل توجهی است. از این رو مدل‌سازی یک روش سیستماتیک برای توصیف فرآیند تخریب است. مدل‌های سینتیکی برای توصیف تغییرات کیفیت در میوه به کار می‌روند، از جمله کیفیت‌های ظاهری مانند سفتی و رنگ و کیفیت‌های داخلی مانند کربوهیدرات‌ها، اسیدها، فنول‌ها و رنگدانه‌ها علاوه بر این، مدل‌های سینتیکی برای توصیف تشکیل ترکیبات نامطلوب (مانند آکریل‌آمید تغییرات در بافت و غیرفعال‌سازی آنزیم‌ها و میکروارگانیسم‌ها) به کار رفته‌اند.
مواد و روش‌ها: با استفاده از تیمار پلاسمای سرد به مدت 5، 10 و 15 دقیقه در ولتاژ 20 کیلوولت و توان 60 وات و بررسی نگهداری در دو دمای یخچال و محیط، ویژگی‌های کیفی میوه ازگیل ژاپنی از جمله آزمون‌های کشسانی، افت وزن، درصد مواد جامد محلول، اندیس رسیدگی، شاخص‌های رنگی، اسیدیته کل، محتوای فلاونوئید و فنول کل، pH و مقدار ویتامین ث طی روزهای ماندگاری بررسی شدند. کلیه آزمون‌ها در سه تکرار انجام و تجزیه و تحلیل آماری در قالب طرح فاکتوریل کامل، با استفاده نرم‌افزار SPSS ورژن 20 با کمک آنالیز واریانس با آزمون ANOVA یک طرفه برای تعیین میزان معنی‌داری انجام شد. مقدار p کمتر از 05/0 از نظر آماری معنی‌دار در نظر گرفته شد. در مدل‌ها، فاکتور زمان تیمار با پلاسمای سرد (A)، دمای نگهداری (B) و تعداد روزهای نگهداری (C) و همچنین برهمکنش‌های AB (زمان × دما)، AC (زمان × روزها) و BC (دما روزها) به‌عنوان متغیرهای مؤثر در نظر گرفته شدند. جهت بررسی صحت مدل و تشخیص ضرایب رگرسیونی و معنی داری آماری، آنالیز واریانس توسط ANOVA در دیزاین اکسپرت ورژن 12 نیز انجام شد تا در نهایت بهینه‌سازی توسط این نرم‌افزار انجام شود. معادله خط، ضرایب رگرسیونی و عدم برازش توسط پارامترهای آماری 2R، p-value (در سطح 05/0) و 2R- Adj مورد بررسی قرار گرفتند.
یافته‌ها: در نهایت مشخص شد مدل‌های خطی بهترین قدرت پیش‌بینی پاسخ را داشته و بیشترین برازش با داده‌های آزمایشگاهی را از خود نشان دادند. همچنین بررسی رگرسیون داده‌های پیش‌بینی شده با مدل و داده‌های آزمایشگاهی، همبستگی (2R) بالایی را نشان داد. در نهایت مشخص شد برای شرایط معین شده که می‌تواند شاخص‌های کیفی را در حد میوه شاهد در روز اول حفظ کند، می‌توان از ترکیب تیمار پلاسمای سرد 15 دقیقه و نگهداری در دمای ℃4 را با مطلوبیت 61/0 استفاده کرد و در این شرایط میوه قادر است تا روز 18 بهترین شرایط را در حد روز اول برداشت حفظ نماید.
نتیجه‌گیری: برای حفظ برخی ویژگی‌ها و به حداقل رساندن عواملی مانند افت وزن، افت ترکیبات فنلی و فلاونوئیدی و نیز حفظ بافت میوه، مشخص شد زمان 15 دقیقه تیمار پلاسمای سرد و نگهداری در یخچال، کمک می‌کند میوه ازگیل که میوه بسیار حساسی بوده و طی روزهای کوتاهی پس از برداشت باید به صورتتازه مصرف شود، قادر خواهد بود تا روز هجدهم ویزگی‌های کیفی خود را در حد میوه تازه برداشت‌شده حفظ کند. این نتایج می‌تواند برای باغدارن، فروشندگان و صادرکنندگان میوه‌جات راهکار مناسبی برای نگهداری پس از برداشت میوه حساسی مانند ازگیل ژاپنی باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Predicting the Loquat Shelf -life after Cold Plasma Treatment through Modeling

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Mohammadikia 1
  • Azadeh Ranjbar Nedamani 2
  • Seyyed Jafar Hashemi 3
  • Reza Tabatabaeekoloor 3
1 MSC Student of Post-Harvest Technologies, Department of Mechanical Engineering of Biosystems, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Iran.
2 Assistant Prof. of Biosystem Engineering Dept. in the Sari Agricultural Sciences & Natural Resources University Add: Sari, POB:578, I.R.IRAN
3 Associate Professor, Department of Mechanical Engineering of Biosystems, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Iran.
چکیده [English]

Background and Objectives: Ripeness of loquat fruit is accompanied by many changes in its chemical composition, which greatly reduces its shelf life. Shelf life prediction models have significant practical implications and theoretical importance in terms of controlling storage conditions and decision-making processes for fruits.
Material and Methods: The loquat fruit was collected from one of the orchards of Mazandaran province in Babol city. At the time of fruit harvesting, care was taken to harvest fruits that were the same in size and maturity. The samples were divided into two general groups. Samples that were stored at ambient temperature (25℃) and samples that were stored at refrigerator temperature (4℃). Each group of samples that were arranged inside the package were exposed to cold plasma for three times of 5, 10 and 15 minutes. The lid of the container was kept open during this time. A series of samples were also considered as controls without cold plasma treatment. Cold plasma with a voltage of 20 kV was generated by copper electrodes using the surface electric barrier (DBD) method at a power of 60 watts and a frequency of 60 Hz and was directly blown into contact with the samples. The quality characteristics of loquat fruit, including resilience, weight loss, soluble solids, ripening index, color indices, total acidity, flavonoid and total phenol content, pH, and vitamin C content, were investigated during the storage. SPSS v.20 and Design Expert v.12 software were used to model, predict, and optimize the treatment and storage conditions. The modeling aimed to find the main factors and their interactions. In the models, the cold plasma treatment time factor (A), storage temperature (B) and number of storage days (C) as well as the interactions AB (time × temperature), AC (time × days) and BC (temperature  days) were considered as effective variables.
Results: Finally, it was found that linear models had the best predictive power of the response and showed the greatest fit with the laboratory data. Also, the regression analysis of the predicted data with the model and laboratory data showed a high correlation (R2). To perform optimization with the help of Design Expert software, the pH level was set at the target value of 3.6, Brix in the range of 10 to 12, total acidity in the range of 0.32 to 0.65, ripening index at the lowest level, flavonoid and total phenolic compounds at the highest level, elasticity in the range of 0.04 to 0.35, browning index at the lowest level, color indices L*, a*, b*, H* and C* in the normal range of the control fruit, and weight loss at the lowest level. The importance of all indices for optimization was determined to be medium. In this way, it was determined that for the specified conditions that can maintain the quality indices at the level of the control fruit on the first day, the combination of cold plasma treatment for 15 minutes and storage at 4 °C can be used with a desirability of 0.61, and under these conditions, the fruit is able to maintain the best conditions at the level of the first day of harvest until day 18.
Conclusion: These results could provide a suitable solution for gardeners, sellers, and fruit exporters for post-harvest storage of sensitive fruits such loquat. Also, these results could provide growers, sellers, and fruit exporters with a suitable solution for post-harvest storage of sensitive fruits such as Japanese quince.

کلیدواژه‌ها [English]

  • loquat
  • cold plasma
  • modeling
  • prediction
  • shelf life