Low acid vegetables are commonly subjected to intensive thermal treatments. But such treatments significantly damage quality of the products. So far different attempts have been made to improve the quality of canned foods either through modification of processing methods or the use of novel processing technologies. Both approaches have their own limitations to achieve required quality improvement or are hindered by practical applicability in terms of food safety. However so far, limited attempts were made in terms of modification of product property and combined use of alternative processing techniques. Therefore the over goal of this work was to improve quality of canned vegetables, through achieving the following objectives.The first part of this study was focused on searching novel acid infusion mechanisms to modify product pH. Acid infusion kinetic study results showed that pressure assisted approach showed faster, uniform and dependable pH reduction. The associated decimal pH reduction times were 2.4 to 4.4 times higher in conventional method. Furthermore, optimized acid infusion conditions were determined and predictive models were developed using CCD of RSM. The second and third parts of the study investigated the resistance of Bacillus licheniformis spores under different treatments combination. In the second part, the combined effects of different heating methods, types of acidifying agents and pH levels on resistance of the spores were studied. Temperature and pH showed highly significant (p ≤ 0.01) effect with the lowest D value at pH 4.5. The overall range of D and z values were 1.1 to 11.2 min and 12.6 to 17oC, respectively, regardless of heating methods, type of acidifying agent and pH levels. Likewise, the third part, investigated the resistance of the spores under pressure-thermal-pH combinations. Conventional log-linear and Weibull models were used to evaluate survivor curves and certain-log cycle reduction of spores. Survivor curves were better described by the latter model. Pressure-temperature combinations showed significant effects on D and Weibull rate (α) parameters. The destruction pattern was also dependent on pH, with lower D and α values at lower pH. Pressure-thermal death times estimated using Weibull model parameters were higher than values determined by log-linear model, with the latter showing adequacy and the former demonstrating over-treatment. The fourth part of this work was focused on studying the influence of acid infusion on quality retention of carrot. Texture degradation kinetic rate of acid infused (pH 4.5) and control (pH 6.2) samples were investigated at different processing methods. Results showed that on average a 1.7 (conventional thermal), 1.4 (ohmic heating), 1.2 (high pressure-thermal) faster texture degradation rate was observed on controls. Further microscopic and molecular studies of cell wall showed that acid infused samples exhibited intact cell wall structure with lower β- elimination reaction products. Finally, a validation study of different processing methods was conducted using an inoculated pack study. Delivered pasteurization values for each treatment conditions showed more than 7 log reduction of spores for initial inoculum concentration of 108 spores/container. This confirmed the adequacy of the designed processing schedules to inactivate B. licheniformis to insure food safety. Therefore, through combined use of developed novel acid infusion technique and determined inactivation kinetic data, quality of canned vegetables can be significantly improved with use of moderate alternative processing methods with required food safety. / Les légumes peu acides (pH> 4,6) sont généralement soumis à des traitements thermiques relativement intensifs. Jusqu'ici, divers procédures ont été développé pour améliorer la qualité des aliments en conserve, soit par modification des méthodes classiques ou par l'application de technologies novatrices. Ces deux approches présentent des avantages mais aussi leurs propres limites. Un nouveau concept dans ce domaine est la modification d'une propriété du produit et ce combiné avec des traitements alternatifs pour améliorer le processus ainsi que la qualité des légumes en conserve.Le point central de le première partie de cette étude été l'évaluation des nouveaux mécanismes de l'infusion d'acide pour modifier le pH du produit. Les résultats de l'étude cinétique ont montré que l'acidification haute pression offre une approche plus rapide, plus uniforme et qui produit une réduction de pH fiable. Les valeurs D étaient de 2.4 à 4.4 fois plus élevées âne la méthode conventionnelle par rapport à l'acidification haute pression. En plus, les conditions optimales ont été réalisées avec la MSR. Les deuxième et troisième sections de l'étude ont examiné la résistance des spores de Bacillus licheniformis sous différentes combinaisons de traitements. La température et le pH ont présenté un effet hautement significatif (p < 0,01) avec la valeur D la plus basse à pH 4,5. La variation des valeurs D et z est de 1.1 à 11.02 minutes et de 12,6 à 17°C, respectivement, indépendamment des méthodes de chauffage, d'agent acidifiant et les niveaux de pH. De même, la résistance des spores dans les combinaisons pression-thermique-pH (400-600MPa, 40-60°C, pH 4.5-6.2) a été étudié les modèles logarithmiques-linéaires et Weibull ont été utilisés pour évaluer les courbes de survie et les réductions logarithmiques des spores. Les courbes de survie ont été mieux décrites par le modèle Weibull. Les combinaisons pression-température ont montré des effets significatifs (p≤0,05) pour les valeurs D (modèle log-linéaire) et les paramètres de taux Weibull (α). La tendance de la destruction était également dépendante du pH où les valeurs inférieures D et α ont correspondu à un pH plus bas. Les temps de mort pression-thermique (5D et 12D) estimées en utilisant les paramètres du modèle Weibull étaient plus élevés que les valeurs déterminées par le modèle log-linéaire, nous montrant un traitement adéquat et une situation de surtraitement, respectivement.La quatrième partie de ce travail a porté sur l'étude de l'influence de l'infusion d'acide sur la rétention de la qualité des carottes. Le taux cinétique de la dégradation de la texture dans les échantillons acidifiés (pH 4,5) et non-acidifiés (contrôle; pH 6,2) à été étudié sous différentes méthodes de traitement. Les résultats ont montré une accélération de la dégradation de la texture de 1,7-fois (chauffage conventionnel), 1.4-fois (chauffage ohmique, OH), 1.2-fois (traitement à haute pression, HP-T) comparée aux échantillons contrôles. D'autres études microscopiques et moléculaires de la paroi cellulaire ont montré que les échantillons acidifiés ont maintenu leurs structure cellulaire intacte avec des produits de réaction β-élimination inférieurs que la contrôle. Finalement, une validation des méthodes de traitement a été effectuée à l'aide du paquet inoculé. Les valeurs de pasteurisation pour chaque condition de traitement ont montré une réduction de spores d'un facteur au moins de 7-log10 car aucun survivant n'a été détecté à partir de l'inoculum initial de 107 spores/conteneur. Cela confirme l'adéquation des temps de traitement conçus pour inactiver les spores de B. licheniformis pour assurer la sécurité alimentaire. Par conséquent, l'utilisation combinée des nouvelles techniques d'acidification et des données cinétiques d'inactivation, la qualité des légumes en conserve pourrait être considérablement améliorée par l'utilisation de méthodes de traitement alternatives.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.123211 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Tola, Yetenayet |
| Contributors | Hosahalli Ramaswamy (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Food Science and Agricultural Chemistry) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically submitted theses |
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