パンの保存のための低温大気血漿の使用に関するパイロット研究

Rapporti scientifici Volume 12,

Scientific Reports volume 12、記事番号: 22003 (2022) この記事を引用

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冷大気プラズマ (CAP) は、食品保存のための新しい技術として使用されています。今回の研究では、初めてベーカリー製品にCAP処理が適用されました。研究の目的は、パンの保存中の微生物の量に対する CAP の使用の影響を調査することでした。基本的な物理化学的特性とパンの質感を、0、3、および 6 日間の保存中に測定しました。研究材料には、CAP で 2 分間および 10 分間処理したグルテンフリーの小麦とライ麦の混合パンが含まれていました。結果は、パンを CAP に 10 分間さらした後でも、中温菌や真菌は検出されないことを示しました。さらに、わずか 2 分間の非加熱殺菌により、グルテンフリーおよび小麦ライ麦パンにおける酵母およびカビの増殖が完全に抑制されました。パン内の微生物の増殖の減少が認められました。しかし、同時にパンの水分含有量の減少が観察されました。血漿を 2 分間または 10 分間適用した後、グルテンフリーのパンと小麦とライ麦の混合パンの両方で湿度が低下するという特徴があり、その結果、パンの硬度が大幅に増加し、弾力性がわずかに増加しました。パンの保存における CAP の使用は有望です。それにもかかわらず、改良剤、特に親水コロイドと繊維を使用したパンにおけるこの処理の効果をさらに研究する必要があります。

新しいコールドプラズマ（CP）技術は、食品の汚染除去や賞味期限の延長などの代替ツールとして、食品業界でますます頻繁に使用されています1、2、3、4。コールドプラズマは、ガスの自由電子、イオン、反応性の原子および分子の形態、および紫外線 (UV) 放射への非熱イオン化の結果として生成されます。固体および液体の食品の表面を変えるために使用でき、従来の熱処理に比べて多くの利点があります。低温プラズマは、電力と処理時間が低い場合、感覚特性と色の特性に限定的な影響を与えるようです。強度が高く、低温プラズマ処理時間が長いと、炭水化物の構造の変化、つまり架橋やグリコシル化、タンパク質の二次構造の変化、脂質の酸化が発生する可能性があります5。したがって、さまざまな食品のパラメータの選択に関する研究が必要です。

さまざまな食品を使用していくつかの試みがなされましたが、パンは保存前に CP で処理されたことはありません。パンは世界で最も基本的な食べ物の 1 つです。したがって、科学者はその品質の向上に高い関心を持っています。技術的パラメータの改善は、その保存期間の延長を目標とすべきである。多くの科学者は、さまざまな添加物によってパンの劣化を遅らせることに焦点を当てています。パンが古くなってしまうのは、アミロペクチンの老化と、異なるポリマー間の水の再分配によって引き起こされます。非デンプンタンパク質と多糖類もこのプロセスで役割を果たします6。ベーカリー製品は、古くなっただけでなく、カビやその他の微生物の繁殖によって品質が低下します7。

保管中に発生するこれらすべての変化は、世界中の廃棄物の量の増加に影響を与えます6。したがって、パンの保存期間を延ばすことにさらに注意を払う必要があります。揮発性マスタードエッセンシャルオイルを含む調整雰囲気パッケージを使用してカビの増殖を抑制する研究が行われています。この技術は、N2 および残留 O28 とバランスをとった CO2 の使用に基づいています。他の研究では、活性包装材料、すなわちスターアニスのエッセンシャルオイルと、防虫および抗菌特性を備えたチオールコーティングの層を含む多層フィルムをテストしました。このフィルムはパンの表面での微生物の増殖を効果的に抑制しました9。他の著者は、エタノールを使用して真菌の腐敗を遅らせたり、回避したりできることを指摘しています。この物質を使用する技術は、C. sitophila および H. burtonia の増殖を遅らせるのに効果的でした10。

パンの賞味期限を延ばすという観点から、より効率的な方法が常に模索されています。私たちの革新的な提案は、低温プラズマの使用です。これは食品の非加熱保存における新興技術です。コールドプラズマは、室温で負イオンと正イオン、光子電子、およびフリーラジカルの形の微粒子を含む荷電分子とガスを含む、高反応性種で構成される電気的にエネルギーを与えられた物質です。近年、食品由来の病原体を不活化するために使用される血漿ベースの食品処理の増加が観察されています。現在の研究は、微生物集団に対する血漿剤の活性、食品加工における生製品の表面衛生化、および食品技術における将来の新規性を示しています11、12、13。フレッシュジュースやワインなどの飲料への非熱プラズマの応用に関する報告があります13、14、15、16、17、18、19、20。

冷プラズマ処理は、Penicillium italicum を阻害し、マンダリンの保存を改善する非熱的方法として研究されています。これらの結果は、マンダリンを保存し、マンダリンの皮の総フェノール含有量と抗酸化作用を高める収穫後技術として低温プラズマ処理を使用できる可能性を実証しました 21。他の著者は、抗菌溶液による洗浄と大気誘電体バリア放電コールドプラズマ（ADCP）処理を統合した微生物消毒システムがマンダリンの保存に及ぼす影響を研究している。研究の結果は、保存中の果実の品質の変化を最小限に抑えながら、果実上の P. digitalatum の増殖を阻害することにより、この処理がプラスチック包装内でのマンダリンの保存性を改善する可能性を実証しました 22。コールドプラズマ処理は、食品由来の病原菌を抑制し、ロケットリーフ 23 や新鮮なレタス 24 の保存期間を延長するために適用されています。後者の場合、著者らは大腸菌の増殖に対する静菌効果を確認し、物理化学的特性や感覚的特性を損なうことなく野菜の微生物学的安全性を改善できる可能性を実証した25。他の研究では、著者らは小麦粒の潜在的な微生物汚染物質の削減における大気低温プラズマの有効性を確認しました26,27。他の研究の目的は、小麦粉 28、29、30 または米デンプン 31 を含む穀物原料の機能的特性に対する低温血漿の使用の影響を決定することでした。

ベーカリー業界では、ベーカリー製品、特に人工化学物質が添加されていないベーカリー製品の賞味期限が比較的短いため、大量の食品廃棄物が発生します。私たちの知る限り、低温大気圧プラズマがパンに及ぼす影響はこれまで十分に調査されていません。したがって、これはベーカリー製品の分野における先駆的な研究であり、保存されたパンに存在する微生物に対する低温血漿の使用の影響を測定する最初の試みです。さらに、パンの基本的な物理化学的性質、形態学的構造、および食感をプラズマ処理後の保存中に測定しました。ベーカリー産業における血漿ベースの技術のより大規模な応用の可能性を確認するために、異なる物理的特性と感覚的特性を持つ小麦とライ麦の混合パンとグルテンフリーのパンが選択されました。

グルテンフリーのパンはトウモロコシと米粉から作られました。トウモロコシ粉 (Melvit、ワルシャワ、ポーランド) は、次の栄養素含有量によって特徴づけられました: 炭水化物 83.8 ± 3.1%、タンパク質 7.1 ± 0.2%、灰分 0.49 ± 0.03%、脂肪 2.1 ± 0.1%。米粉 (Melvit、ワルシャワ、ポーランド) には、78.9 ± 2.7% の炭水化物、7.2 ± 0.3% のタンパク質、0.31 ± 0.01% の灰分、および 0.8 ± 0.03% の脂肪が含まれていました。

小麦とライ麦の混合パンを製造するための基本的な原材料は、炭水化物 72.4 ± 3.1%、タンパク質 11.5 ± 0.5%、灰分 0.69 ± 0.01%、および 2.3% を含む白小麦粉 (ポーランド、ワルシャワの Polskie Młyny) でした。脂肪の±0.1%。基本的な材料に加えて、乾燥インスタント酵母 (Instaferm、Lallemand Iberia) と塩がレシピに追加されました。

グルテンフリーのパンを焼く実験室プロセスは、Zdybel ら 32 および Ziemichód ら 33 に従って、単相法を使用して実行されました。レシピは米とトウモロコシ粉を同量（50：50％）で構成しました。小麦粉と他のすべての材料、つまりイースト (1%) と塩 (2%) を水 (100%) と混合し (5 分間)、生地を発酵のために型に移しました (30 °C、40 分間)。発酵キャビネット（Sadkiewicz Instruments、ブィドゴシュチュ、ポーランド）内。パンは実験室用オーブン (Sadkiewicz Instruments、ブィドゴシュチュ、ポーランド) で焼きました (230 °C、40 分)。

小麦とライ麦の混合パンのベーキングは、Różyło et al.34 および Zdybel et al.32 によって記載されたストレート生地法に従って実行されました。レシピは、小麦粉とライ麦粉を等量（50:50%）、イースト（1%）、塩（2%）、水（55%）で構成しました。すべての成分を混合し（5 分間）、ハーフタイムで 1 分間混練しながら発酵させました（30 °C、60 分間）。発酵工程後、生地を成形し、発酵（30℃、60分）し、焼き上げ（230℃、30分）した。ベーキングは３回行った。焼いた後、パンを 1 時間冷却し、冷大気プラズマで処理し、保存しました。

大気圧で動作する二電極滑走アーク放電 (GAD) 反応器をパンサンプルの処理に適用しました。電極は、直径 1.5 mm、長さ 100 mm の異形銅線で作られ、電極間の角度は 12 度でした。放電は電極間の最短距離 (3 mm) で発生し、強制ガス流の結果として電極に沿って移動しました。窒素ガス（純度６．０、リンデガスポーランド）の流量を、ガス流量コントローラー（オートメーションファクトリー「ＲＯＴＡＭＥＴＲ」、グリヴィツェ、ポーランド）によって４４０Ｌ／時間に調整した。ガスの拡散を防ぐため、直径50 mmのガラス管を使用しました（図1A）。電源は主周波数 50 Hz の電子高圧変圧器をベースとしていました。電源のコンバータは、周波数 20 kHz の不規則な高電圧マイクロパルスを 10 ms 間供給し、そのおかげで変圧器はさらに 10 ms カットオフ状態で動作しました。処理中、リアクターには 680 V (ピーク電圧 3.7 kV) の RMS (二乗平均平方根) 電圧と 40 VA の皮相電力が供給されました。パンサンプルを 15 × 15 × 15 mm の立方体に切り、サンプル表面と電極先端の間の垂直距離 1 cm で GAD リアクターのガス出口の下に位置する浅いオープンバッチガラス容器に置きました。セットアップの写真とスキームを図 1 に示します。2 分および 10 分のプラズマ暴露後、K 型熱電対を備えた DT-847U 温度計 (Yu Ching Technology Co.) を使用してサンプルの温度を測定しました。、株式会社、台湾、台北）。

実験セットアップ (A スキーム、B 写真)。

時間積分発光分光法を使用して実施された以前の研究の結果では、振動温度 (アークの位置に応じて 3500 ～ 5500 K) が放電の非平衡性質よりもはるかに高いことが確認されました。回転温度（１２００〜２２００Ｋ）３５．残光効果により、治療距離での平均ガス温度は比較的低く、38 °C を超えることはありませんでした。大気環境で動作する場合、反応器は酸素化合物と窒素化合物の両方を比較的迅速に生成でき、窒素化合物の濃度ははるかに高くなります36。

パンのプラズマ処理の場合、10 分間の処理後に達成された選択された種の最大濃度は次のとおりでした: NO - 390 ppm、NO2 - 20 ppm、CO - 68 ppm、および O3 - 0.04 ppm。窒素種と一酸化炭素は MX6 iBrid (Industrial Scientific Corporation、米国ペンシルバニア州ピッツバーグ) を使用して測定し、オゾン濃度は Eco Sensors A-21ZX (Eco Sensors、米国カリフォルニア州ニューアーク) で監視しました。

パンのすべての物理化学分析は、0、3、6 日間の保管後に実行されました。タンパク質含量は、Kjeltec 装置 (TM8400、Foss、Victoria、AUS) および ASN 3100 ソフトウェアを使用して測定されました。蒸留は自動ケルテック自動分析装置（Tecator）で実施した。ケルダール法 37 では、濃硫酸中での消化後、全有機窒素が硫酸アンモニウムに変換されます。アンモニアが形成され、アルカリ性条件下で蒸留されてホウ酸溶液になります。生成したホウ酸アニオンを標準塩酸で滴定し、それに基づいて窒素含有量を計算しました。窒素含有量から換算係数N×5.7を用いてタンパク質含有量を算出した。

総脂肪は、Ｓｏｘｔｅｃ装置（ＦｏｓｓＡｎａｌｙｔｉｃａｌＳｏｌｕｔｉｏｎｓＰｔｙ．Ｌｔｄ．、ビクトリア、オーストラリア）を使用して測定した。サンプルを多孔質のシンブルに置き、個々の抽出缶 (抽出システムを使用した粗脂肪の AN 310 Soxtec TM 8000) 内で石油エーテル中で 60 分間抽出しました。次に、それを実験室用乾燥機に 105 °C で 30 分間置き、残留溶媒をさらに除去（蒸発）させました。抽出前後のサンプル重量の変化を使用して、乾燥重量のパーセンテージとして表される粗脂肪含量を計算しました。パンの水分含有量は、タンパク質含有量の ICC 分析法 (1996 年) を使用して測定されました。

すべての物理化学的分析は 3 回繰り返して実行されました。

パン粉のテクスチャーのパラメーターは、距離 50%、速度 1 mm s-1 でパンサンプルを二重圧縮する TPA テストを使用して決定されました (ZWICK Z020/TN2S)32。測定中に硬度とバネ性38を評価しました。パン粉サンプルの中央部分の質感測定を 6 回繰り返して実行しました。

対照および冷大気プラズマ処理したグルテンフリーパンおよび小麦ライ麦パンのサンプルを分析して、中温菌の総数、酵母およびカビの総数を測定しました。試験した材料のすべての微生物学的分析は、保管 0、3、6 日目 (18 ～ 20 °C、湿度 75%) に実行されました。パンサンプルは、生理食塩水中で 15 分間振盪することによって調製されました。 INFORS HT Minitron (INFORS AG CH-4103、ボットミンゲン、スイス) で 30 °C、200 rpm で測定。次に、得られた各溶液サンプル 1 ml を生理食塩水の入った 9 ml チューブに移すことにより、10 倍段階希釈を無菌的に調製しました。試験材料の微生物学的純度の評価は、混釈平板法を使用して実行されました。サンプルの適切な 10 進希釈液をプレーティングし、滅菌寒天培地 (BTL、ウッチ、ポーランド) を重層し、全中温菌について 30 °C で 72 時間インキュベートしました。クロラムフェニコールを含むサブロー寒天培地 (BTL、ウッチ、ポーランド) を使用し、25 °C で 5 日間インキュベートして、酵母およびカビの総数を測定しました。インキュベーション後、コロニーを計数し、生細胞の数をサンプル 1 ml あたりの対数コロニー形成単位 (cfu) の平均 ± 標準偏差として決定しました 39。

対照およびプラズマ処理したパンのサンプルを、デジタルカメラと組み合わせた光学顕微鏡 KEYENCE VHX 950F (日本) で観察し、パンの形態に対するプラズマ処理の効果を評価しました。

結果の統計分析は、Statistica 12.0 (α = 0.05) を使用して実行されました。分散分析 (ANOVA) を実行し、Tukey の検定を使用して平均値を比較しました。

プラズマ曝露後、サンプルの温度は対照と比較して最大 14 °C 上昇しました。興味深いことに、バルク材料の形態学的構造の違いにより、グルテンフリーパンと小麦・ライ麦混合パンの間で熱蓄積の違いが観察されました（表1）。

その後、グルテンフリーパンと小麦とライ麦の混合パンの両方を CAP で処理すると、これらのパンの水分含有量が徐々に減少することが示されました (図 2)。低温プラズマへの曝露時間を 2 分から 10 分に増やすと、パンの水分含量が低下しました。０日、３日、６日の保存の間、パンの水分含有量に大きな差はありませんでした。これはおそらく、パンが密閉されたホイル袋に保管されていたという事実によるものと考えられます。パンを保存するための CAP の使用に関する研究はありませんが、他の研究者 40 は生パスタの保存期間を延長するために血漿を使用しました。彼らの研究では、プラズマにより水分が迅速に除去され、パスタの保存寿命が向上することがわかりました。著者らは、水分子の急速な移動は、構造駆動力と低温プラズマによる乾燥駆動力との相乗作用によって起こると説明している。肉サンプル (乾燥熟成牛肉製品)41 では、サンプルの表面から水分が蒸発するため、CAP によって水分含有量の減少が引き起こされました。

パンの水分含有量、(a) グルテンフリーのパン、(b) 小麦とライ麦の混合パン。同じ図内の異なる文字でマークされた平均値は、有意に (α = 0.05) 異なります。

私たちの研究では、血漿を 2 分間または 10 分間適用すると、グルテンフリーのパンと小麦とライ麦の混合パンの両方の食感に変化が生じることが示されました (表 2)。プラズマの適用時間が長いほど、パンの硬さの増加は大きくなります。血漿を 2 分間使用すると、3 日間の保存後にパンの硬度が大幅に増加しましたが、その増加はわずか約 12% でしたが、血漿を 10 分間使用した場合、グルテンフリーのパンの硬度は 28% 増加しました。小麦とライ麦を混合したパンの場合、硬度のはるかに大きな変化が観察されました。しかし、このパンはグルテンフリーのパンに比べて硬度が大幅に低いのが特徴でした。グルテンフリーパン、小麦・ライ麦混合パンともに硬さだけでなく、もちもち感も増した。対照パンを６日間保存した後、パンはカビで覆われ、テクスチャー分析を実行してその結果をプラズマ処理パンと比較することができなかったことにも言及しなければならない。このようなテストはまだ実施されていないため、パンの食感パラメータに関する利用可能な結果はありません。食品の機能的特性に対する血漿処理の影響に関する研究はまだ不足しています。小麦粉の機能的特性に関する他の研究では、プラズマ処理により小麦粉の粉水和特性が増加することが実証されました。迅速粘度分析装置の結果は、小麦粉のペーストと最終粘度の増加を示しました。著者らは、吸熱エンタルピーと結晶化度の両方の減少はデンプンの解重合と血漿誘発性の変化に起因すると説明した28。

タンパク質と脂肪の含有量についても興味深い結果が得られました (図 3)。ほとんどの場合、グルテンフリーパンと小麦ライ麦パンの両方に低温血漿を適用した後、タンパク質含有量に有意な差は検出されませんでした。 Bahrami1 が発表した他の研究では、小麦粉中の総タンパク質も低温プラズマ処理によって大きな影響は受けませんでしたが、タンパク質の酸化を示す高分子量画分に向かう傾向があり、処理された小麦粉はより厚い生地を生成しました。他の著者30は、小麦粉のCAP処理によりタンパク質の構造が変化し、それがレオロジー特性の違いとして現れる可能性があると示唆しました。その研究では、小麦粉の種類に関係なく、CAP 処理時間、印加電圧、およびそれらの相互作用が、小麦粉タンパク質の二次構造に大きな影響を及ぼしました。他の研究28では、プラズマ処理により小麦粉の水和特性が増加しました。著者らが説明したように、低温プラズマは酸素分子やオゾンなどの反応種を生成する可能性があり、これらは小麦粉のコンディショニングに使用される最も一般的かつ普遍的な酸化剤でもあります。他の研究者42は、血漿曝露が米の貯蔵タンパク質に悪影響を及ぼさないことを実証したが、著者らはタンパク質の酸化とジスルフィド結合の形成がオゾン処理によって引き起こされる可能性があることを報告した以前の研究に言及している。

パンのタンパク質（a、b）と脂肪（c、d）の含有量、（a、c）グルテンフリーのパン、（b、d）小麦とライ麦の混合パン。同じ図内の異なる文字でマークされた平均値は、有意に (α = 0.05) 異なります。

私たちの研究では、パンのCAP処理により、2分間の処理後にパンの脂肪分（図3c、d）がわずかに減少しました（両方の焼き製品で約28％）。処理時間を 10 分に延長しても、2 分間のプラズマ曝露と比較して、このパラメータには大きな影響はありませんでした。 Bahrami らによって行われた研究 1 では、小麦粉の低温プラズマ処理は、総非デンプン脂質および糖脂質の濃度に影響を与えませんでした。しかし、この処理により、総遊離脂肪酸とリン脂質が減少しました。酸化マーカー（ヒドロペルオキシド値およびヘッドスペース n-ヘキサナール）は、処理時間および放電電圧とともに増加し、脂質酸化の加速が確認されました。

微生物汚染は食品産業における深刻な問題であり、科学者たちは食品の新しい保存方法を絶えず模索することで解決しようとしています。人類人口が絶え間なく増加することで、飢餓の問題がさらに明らかになりました。したがって、食品廃棄物を削減するには、食品の保存期間を延長することが非常に重要です。この研究では、冷大気プラズマ (CAP) 処理を施して 0、3、6 日間保存したグルテンフリーパンと小麦ライ麦パンのサンプルの微生物汚染の定量分析を実行しました。図 4 に示すように、3 日間保管した後の各種類のパンの対照サンプルでは、検出可能なレベルの微生物汚染が記録されました。グルテンフリーおよび小麦ライ麦パン中の中温菌の総数は、それぞれ 6.04 ± 0.23 log10 および 6.36 ± 0.31 log10 CFU/ml であり、酵母およびカビの総数は 3.2 ± 0.24 および 1 ± 0.37 log10 CFU/ml でした。 /ml、それぞれ。しかし、同時に保存されたすべてのパンサンプルを 10 分間 CAP に曝露した後では、中温菌や真菌は検出されませんでした。さらに、わずか 2 分間の非加熱殺菌により、グルテンフリーおよび小麦ライ麦パンにおける酵母およびカビの増殖が完全に抑制されました。さらに、グルテンフリーのパンでは、対照と比較して中温菌の総数が 1.1 log 減少しました。これらの結果は、パンサンプルを低温血漿に 10 分間曝露すると有効期限を延長できる一方、2 分間の曝露は好ましくない微生物叢の発生を制限するプラスの効果があることを示唆しています。 6日間保存したパンサンプルの場合、各バリエーションで微生物叢の発達が認められました。それにもかかわらず、対照パンと比較して、低温血漿に曝露されたサンプルでは微生物の増殖の減少が依然として観察された。ただし、成長阻害の程度は曝露時間に依存しました。サンプルを CAP に 2 分間曝露すると、グルテンフリーパンでは細菌の総数が 1.3 log、小麦ライ麦パンでは 1.02 log 減少しました。処理時間を 10 分に延長すると、対照と比較して、グルテンフリーのパンサンプルでは細菌数が 2.57 log、小麦ライ麦パンサンプルでは 1.71 log 減少しました。次に、グルテンフリーのパンサンプルを 10 分間曝露した後に、望ましくない酵母細胞およびカビ細胞の増殖が最も強く抑制され、生存細胞の総数は対照サンプルよりも 2.71 log 減少しました。パンの賞味期限を延ばすために低温血漿を使用した研究はまだありませんが、乾燥牛肉製品の CAP 処理により、中温好気性細菌と酵母菌の総数が減少することが示されました 41。さらに、牛肉サンプルには黄色ブドウ球菌とリステリアモノサイトゲネスが接種され、CAP が行われました。この研究では、CAP を使用して黄色ブドウ球菌やリステリア菌の数も減らすことができることが示されました。他の研究 43 は、大腸菌 (E. coli) に対する CAP の殺菌機構を評価するために実施されました。その結果、CAPによって生成された荷電粒子と有効成分によって大腸菌細胞の形態が変化することが示されました。大腸菌の細胞壁と細胞膜が破れ、細胞内容物が漏出し、細胞は再生能力や自己複製能力を失い、細胞代謝機能が直接影響を受けて細菌の不活化を引き起こします。

0、2、10 分間の CAP 処理と 20 °C で 0 ～ 6 日間の保管が、グルテンフリーのパンおよび小麦ライ麦パンにおける総中温菌数および総酵母およびカビの増殖に及ぼす影響。垂直バーは標準誤差を示します (PT_2 - 2 分間の血漿処理、PT_10 - 10 分間の血漿処理)。

顕微鏡観察により、プラズマ処理により、乾燥プロセスにより気孔率がわずかに向上し、気孔壁が薄くなったことが明らかになりました。細孔の壁に存在していた水分子は徐々に蒸発し、空気と置き換わります。しかし、10分間のプラズマ処理でも、図1〜3で観察できるように、構造の顕著な形態的劣化は引き起こされませんでした。プラズマ処理後、光反射ゾーンが観察されました。これは、主にベーキングプロセス中に発達する傾向があるアミロースとアミロペクチンの結晶ネットワークのさらなる発達に関連している可能性があります44、45。

光学顕微鏡で撮影したグルテンフリーのパンサンプルの画像: (a) 対照。 (b) 2 分間の治療。 (c) − 10 分間の治療。

光学顕微鏡で撮影した小麦ライ麦パンサンプルの画像: (a) 対照。 (b) 2 分間の治療。 (c) − 10 分間の治療。

他の技術と比較して、プラズマは環境に優しく、安全で、有望な技術として広く認識されています。私たちの研究では、グルテンフリーのパンと小麦とライ麦の混合パンの両方で、血漿を 2 分間または 10 分間適用した後、湿度が低下するという特徴があり、これにより保管中にパンの食感の変化も誘発されることがわかりました。パンの硬さともちもち感が増しました。これらのパラメータは、プラズマ処理時間を 2 分から 10 分に延長するにつれて増加しました。血漿の適用後、パンの新鮮な塊のタンパク質含量は増加しましたが、乾燥物には大きな変化はありませんでした。パンの保存プロセスにおけるコールドプラズマ技術の使用は、微生物の増殖の減少に寄与するため、有望である。同時に保存されたすべてのパンサンプルを 10 分間 CAP に曝露した後でも、中温菌や真菌は検出されませんでした。さらに、わずか 2 分間の非加熱殺菌により、グルテンフリーおよび小麦ライ麦パンにおける酵母およびカビの増殖が完全に抑制されました。この研究では、技術的強化剤を使用していない自然なパンをテストしました。親水コロイドやその他の改良剤を使用したパンの分析では、他の結果が得られる場合もあります。したがって、さらなる研究を行う必要があります。

現在の研究中に使用および/または分析されたデータセットは、合理的な要求に応じて対応する著者から入手できます。

Bahrami, N. et al. コールドプラズマ：小麦粉の機能を変更する新しい技術。食品化学。 202、247–253 (2016)。

記事 CAS Google Scholar

イクマル・ミスナル、MF 他米粒に対する新興低温プラズマ処理: ミニレビュー。 Chemosphere 274、129972 (2021)。

記事 ADS CAS Google Scholar

Charoux、CMG et al. モデル液体食品システムと黒胡椒粒の微生物の不活化と総フェノール含有量に対する非熱プラズマ技術の影響。 LWT 118、108716 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

McClurkin-Moore、JD、Ileleji、KE、Keener、KM 蒸留器の湿った穀物の貯蔵寿命に対する高電圧大気低温プラズマ処理の影響。食品バイオプロセス技術 10、1430–1441 (2017)。

記事 Google Scholar

ウォーン、GRら。食品の生体分子および感覚受容特性に対する低温プラズマの影響: レビュー。 J.食品科学。 86、3762–3777 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Fadda, C.、Sanguinetti, AM、Del Caro, A.、Collar, C. & Piga, A. パンの老化: ビューの更新。比較食品科学牧師食品安全。 13、473–492 (2014)。

記事 CAS Google Scholar

Soares, NFF、Rutishauser, DM、Melo, N.、Cruz, RS & Andrade, NJ アクティブパッケージングによるパン内の微生物の増殖の抑制。パッケージ。テクノロジー。科学。 15、129–132 (2002)。

記事 CAS Google Scholar

Suhr, KI & Nielsen, PV 調整雰囲気包装および揮発性マスタード精油を使用した活性包装による小麦およびライ麦パンの真菌増殖の抑制。 J.食品科学。 70、37–44 (2005)。

記事 Google Scholar

Lee, JS、Park, MA、Yoon, CS、Na, JH & Han, J. スライス小麦パン包装用の防虫および抗菌活性を備えた多層フィルムの特性評価と保存性能。 J.食品科学。 84、3194–3203 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

Berni, E. & Scaramuzza, N. スライスしたパンにおける Chrysonilia sitophila (「赤いパンのカビ」) と Hyphopichia burtonii (「白亜のカビ」) の増殖に対するエタノールの影響。レット。応用微生物。 57、344–349 (2013)。

記事 CAS Google Scholar

Raviteja, T.、Dayam, SK、Yashwanth, J. 食品保存のための低温プラズマに関する研究。 J.Sci. 解像度議員 1、1–14 (2019)。

Google スカラー

Bermudez-Aguirre、D. 食品の安全性と保存のための低温プラズマ応用の進歩。上級コールドプラズマアプリケーション。食品安全。保存します。 https://doi.org/10.1016/C2017-0-02415-1 (2019)。

記事 Google Scholar

Baghya Nisha, R.、Narayanan, R.、Baghya Nisha, CR、Baghya Nisha, R.、Narayanan, R. 低温プラズマ技術に関するレビュー: 食品保存の未来。内部。Ｊ．Ｃｈｅｍ．スタッド。 7、4427–4433 (2019)。

Google スカラー

Niedźwiedź, I. et al. 赤ワインのフェノール組成と生体アミン含有量に対する低温プラズマの影響。食品化学。 381、132257 (2022)。

記事 Google Scholar

Starek、A. et al. 冷蔵保存中の冷大気圧プラズマ処理後の新鮮なトマトジュースの選択された微生物パラメータおよび物理化学パラメータの評価。科学。議員番号 9、8407 (2019)。

記事 ADS Google Scholar

Starek、A. et al. 冷大気圧プラズマを利用することでNFCトマトジュースの賞味期限を延長できる可能性。科学。議員 10、20959 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

Niedźwiedź, I. et al. コールドプラズマ処理後のレンチラクトバチルス・ヒルガルディ細胞の形態学的および生理学的変化。科学。議員 10、18882 (2020)。

記事 Google Scholar

Tarabova, B. et al. 安全性を重視した新鮮なリンゴジュースの空気非熱プラズマ処理による化学的および抗菌効果。食品 10(9)、2055 (2021)。

記事 Google Scholar

Dzimitrowicz、A. et al. 低温大気圧プラズマを利用して、栄養品質が向上した安全に摂取できるビートルートジュースを高スループットで生産します。食品化学。 336、127635 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Huzum, R. & Nastuta, AV ワイン醸造用の白ブドウ果汁のヘリウム大気圧プラズマジェットソース処理。応用科学。 11、8498 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

ウォン、MY、リー、SJ、ミン、SC マイクロ波による低温プラズマ処理によるマンダリンの保存。イノヴ。食品科学出現。テクノロジー。 39、25–32 (2017)。

記事 CAS Google Scholar

Bang、IH、Lee、ES、Lee、HS & Min、SC みかんの保存のための抗菌溶液洗浄と大気誘電体バリア放電コールドプラズマ処理を組み合わせた微生物除染システム。収穫後のバイオル。テクノロジー。 162、111102 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

ラウリタ、R.ら。プラズマ活性水 (PAW) がロケットの除染と栄養価に及ぼす影響。イノヴ。食品科学出現。テクノロジー。 73、102805 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Kučerová, K.、Henselová, M.、Slováková, Ľ、Bačovčinová, M. & Hensel, K. レタスの成長とその生理学的パラメーターに対するプラズマ活性化水、過酸化水素、硝酸塩の影響。応用科学。 11、1–14 (2021)。

記事 Google Scholar

ソング、AY 他微生物の安全性と新鮮なレタスの保存のためのコールドプラズマ処理。食品科学バイオテクノロジー。 24、1717–1724 (2015)。

記事 CAS Google Scholar

Los, A.、Ziuzina, D.、Boehm, D. & Bourke, P. 小麦粒マイクロバイオームに対する低温血漿の効果、およびチャレンジ病原体とその耐性に対する抗菌効果。内部。 J. 食品微生物。 335、108889 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

Magallanes López, AM & Simsek, S. 小麦と小麦粉の病原体制御: レビュー。穀物化学。 98、17–30 (2021)。

記事 Google Scholar

Chaple, S. et al. 全粒小麦 (Triticum aestivum L.) 粒および小麦粉の機能的特性に対する大気低温プラズマの影響。イノヴ。食品科学出現。テクノロジー。 66、102529 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

Held, S.、Tyl, CE、Annor, GA & Šerá, B. 硬質小麦および軟質小麦 (Triticum aestivum L.) と比較した、中間ウィートグラス (Thinopyrum intermedium) 小麦粉および生地の特性に対する高周波低温プラズマ処理の効果。 J.食品品質。 2019、1085172 (2019)。

記事 Google Scholar

ミスラ、NN 他。小麦粉の大気圧低温プラズマ (ACP) 処理。食品ハイドロコール。 44、115–121 (2015)。

記事 CAS Google Scholar

Thirumdas, R.、Trimukhe, A.、Deshmukh, RR & Annapure、US 低温プラズマ処理米澱粉の機能的およびレオロジー的特性。炭水化物。ポリム。 157、1723–1731 (2017)。

記事 CAS Google Scholar

Zdybel, B.、Różyło, R. & Sagan, A. 小麦およびグルテンフリーのパンの加工におけるチアシードオイルの圧搾による廃棄物の使用。 J. 食品プロセス。保存します。 43、e14002 (2019)。

記事 Google Scholar

Ziemichód, A.、Wójcik, M. & Różyło, R. Ocimum tenuiflorum の種子と Salvia hispanica の種子: ミネラルとアミノ酸の組成、物理的特性、およびグルテンフリーのパンでの使用。 CYTA J. Food 17、804–813 (2019)。

記事 Google Scholar

Różyło, R.、Dziki, D. & Laskowski, J. 酵母ベースのパン種の発酵の中断と遅延によって引き起こされる小麦パンの物理的および感覚的特性の変化。 J. Cereal Sci. 59、88–94 (2014)。

記事 Google Scholar

Pawłat、J. et al. ミニグライディングアーク放電によって生成される気相および液相中の酸化種の評価。プラズマ化学。プラズマプロセス。 39、627–642 (2019)。

記事 Google Scholar

Przekora, A. et al. インビトロでの MC3T3-E1 前骨芽細胞の増殖と分化に対する低温大気窒素プラズマの影響。Ｊ．Ｐｈｙｓ． D.Appl. 物理学。 52、275401 (2019)。

記事 CAS Google Scholar

Jiang, B.、Tsao, R.、Li, Y.、Miao, M. 食品の安全性: 食品分析技術/技術。エンサイクロップ。農業。食品システム。 https://doi.org/10.1016/B978-0-444-52512-3.00052-8 (2014)。

記事 Google Scholar

Gámbaro, A.、Giménez, A.、Ares, G. & Gilardi, V. 茶色のパンの食感に対する酵素の影響。 J.テキスト。スタッド。 37、300–314 (2006)。

記事 Google Scholar

Huang, L.、Lu, Z.、Yuan, Y.、Lü, F. & Bie, X. 凍結乾燥ラクトバチルスデルブリュッキー亜種の生存率を高めるための保護培地の最適化。応答曲面法に基づくブルガリクス。 J.Ind.Microbiol. バイオテクノロジー。 33、55–61 (2006)。

記事 CAS Google Scholar

チェン、Y.ら。低温プラズマ処理により脱水した生麺の水分分子の移動と品質変化。食品化学。 328、127053 (2020)。

記事 CAS Google Scholar

Gök, V.、Aktop, S.、Özkan, M. & Tomar, O. リステリアモノサイトゲネスと黄色ブドウ球菌の不活化に対する大気低温プラズマの影響と、パストゥルマのいくつかの品質特性: 乾燥熟成牛肉製品。イノヴ。食品科学出現。テクノロジー。 56、102188 (2019)。

記事 Google Scholar

パル、P.ら。短粒および長粒米粉の物理化学的、アミノ酸組成、ペーストおよびタンパク質特性に対する非熱プラズマの影響。食品研究所内部。 81、50–57 (2016)。

記事 CAS Google Scholar

Sun, Y.、Zhang, Z.、Wang, S. 大腸菌に対する大気圧低温プラズマの殺菌メカニズムと切りたてのキュウリへの応用に関する研究。分子 23、975 (2018)。

記事 Google Scholar

チェン、Y.ら。常温保存中のパンの脱水と構造変化に関するマイクロコンピューター断層撮影研究。 J.食品工学 296、110462 (2021)。

記事 CAS Google Scholar

Goesaert, H.、Leman, P.、Buttebier, A. & Delcour, JA パン粉中のデンプン分解酵素の抗硬結効果。Ｊ．アグリック．食品化学。 57、2346–2355 (2009)。

記事 CAS Google Scholar

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教育科学省（ポーランド共和国）のプログラムに基づき、「XXIII ポーランド全国科学会議「生産工学の進歩」2023」プロジェクト番号と題された「優秀な科学 - 科学会議の支援」という名称で国家予算により共同出資された出版物DNK/SP/546290/2022 資金調達額 162650,00 PLN プロジェクトの総額 238,650,00 PLN。（ポーランド）。

ルブリン生命科学大学、食品および飼料技術の生物学的基盤学部、28 Głęboka St.、20-612、ルブリン、ポーランド

アグニエシュカ・スタレク＝ヴォイチカ

ルブリン生命科学大学食品工学機械学科、28 Głęboka St.、20-612、ルブリン、ポーランド

レナータ・ローズ

微生物学、バイオテクノロジーおよび人間栄養学科、ルブリン生命科学大学、8 Skromna St.、20-704、ルブリン、ポーランド

イウォナ・ニーズビェツ & マグダレナ・ポラック＝ベレッカ

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ミハウ・クヴィアトコウスキー、ピョートル・テレブン、ジョアンナ・パヴェウト

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AS-W。概念的な作業、実験作業への参加（物理化学的特性に対する血漿の影響に関する作業）、原稿の執筆と修正への参加。 RR の概念作業、物理化学的特性の測定への参加、原稿の執筆と原稿のフォーマットへの参加、設立の収集、助言的発言。 IN 実験作業 (微生物サンプルの作成) への参加。 MK は実験作業 (血漿のセットアップとパンサンプルへの血漿の作用) に参加し、顕微鏡画像の撮影と説明を行いました。 PT は実験作業 (血漿のセットアップとパンサンプルへの血漿の作用) に参加し、顕微鏡画像の撮影と説明を行います。 MP-B。実験作業への参加（微生物サンプルの調製）。 JP 概念的な作業、実験作業 (プラズマのセットアップとサンプルとの反応) への参加、顕微鏡画像の撮影と説明、原稿の執筆と修正への参加。

Renata Różyło または Joanna Pawełt への通信。

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Starek-Wójcicka、A.、Rozyło、R.、Niedzwiedz、I. 他パンの保存のための低温大気血漿の使用に関するパイロット研究。 Sci Rep. 12、22003 (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41598-022-26701-1

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受信日: 2022 年 9 月 13 日

受理日: 2022 年 12 月 19 日

公開日: 2022 年 12 月 20 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-26701-1

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パンの保存のための低温大気血漿の使用に関するパイロット研究