Association between low drying temperature and ozonation process to control pest and preserve the maize quality

Abstract

Maize is one of the cereals major produced for its nutritional and energy characteristics and that has become one of the most cultivated crop in the world. To maintain high quality maize during storage, due to its hygroscopic nature, proper storage management is needed, to avoid microorganisms and insects’ infestation. Drying has always been the most common method of preserving grains. Drying of agricultural products is important as it creates less favorable conditions for fungi growth. Drying grains can be achieved either using low-temperature or high-temperature air. Ozone is a highly oxidizing agent and it is effective against many types of microorganisms and insects that infest in food. Then, the objectives of the present study were i) to determine the combined effect of different specific flow rates at a low temperature flow in the drying process of maize with ozone; and ii) to determine the quality of grains and the pest infestation exposed to low drying temperature and varying specific flow rates of ozone gas; Yellow maize grains with moisture content of 17.2 g 100g -1 (wet basis, w.b.) were used. For drying process, a cylindrical column made of PVC (0.30 m in diameter and 0.35 m in height) was used. The cylinder column was filled with the maize (5.0 kg), adopting different specific airflow rates: 0.50, 0.82 and 1.05 m 3 min -1 t -1 . The drying air temperature was 22 ±2 °C and relative humidity between 50 and 55%. The inlet ozone concentration was 2.3 mg L -1 . In the control treatment, oxygen was used. The drying of the grains was carried out until achieving a moisture content of ≈12.5%. The residual concentration of ozone was determined during the drying process, at regular intervals. The saturation time and saturation concentration were calculated. The effect of ozone on A. flavus infection and S. zeamais infestation were evaluated. The maize quality after drying was analyzed using electrical conductivity, germination, and color of the grains as the indicators. The experiment was carried out as a completely randomized design, with three replications. The longest saturation time (1.68 days) was observed for specific flow rate of 0.50 m 3 min -1 t -1 . The highest value of saturation concentration was obtained for specific flow rate of 1.05 m 3 min -1 t -1 (2.02 mg L -1 ). The association of ozone with drying at low temperature was efficient in controlling A. flavus, for all specific flow rates. There were no adults of S. zeamais that survived when exposed to ozone during the drying process at low temperature, unlike what was observed in the control treatment (oxygen). There was no significant variation (P>0.05) in the electrical conductivity of the grains as a result of ozonation. It was observed that ozone caused a reduction in the percentage of germination of the grains. As for the color of the grains, there was a significant variation (P<0.05) only concerning the luminosity (L*) and chroma (C*). In the Principal Component Analysis, two ordered groups were formed: a group made of samples submitted to drying at low temperature in the absence of ozone and other group formed by samples subjected to drying at low temperature associated with ozonation. It is possible to conclude that: i) the specific flow rate influences the ozone saturation process during the corn drying process at low temperature; ii) ozone is effective in controlling A. flavus and S. zeamais when associated with corn drying at low temperature, and when specific flows between 0.5 and 1.05 m 3 min -1 t -1 are adopted; and iii) the use of ozone during maize drying at low temperature does not cause changes in quality that could compromise the commercialization of the product. Keywords: Drying. Ozone. Sitophilus zeamais. Aspergillus flavus. Color.O milho é um dos cereais bastante produzidos, por suas características nutricionais e energéticas e tornou-se uma das culturas mais cultivadas no mundo. Para preserver a qualidade do milho durante o armazenamento, devido à sua natureza higroscópica, é necessário um manejo adequado do armazenamento, para evitar o ataque de microrganismos e insetos. A secagem sempre foi o método mais utilizado para preservação dos grãos. A secagem de produtos agrícolas é importante, pois acarreta condições menos favoráveis para o crescimento de fungos. O processo de secagem de grãos pode ser realizado a baixa temperatura ou a alta temperatura. O ozônio é um forte agente oxidante e é eficaz no controle de vários tipos de microrganismos e insetos em alimentos. Assim, os objetivos do presente estudo foram: i) determinar o efeito de diferentes vazões específicas de ozônio a baixa temperatura na secagem do milho; e ii) determinar a qualidade dos grãos de milho e o efeito sobre a infestação de pragas da baixa temperatura e de diferentes vazões específicas do gás ozônio. Foram utilizados grãos de milho amarelos e com teor de água de 17,2 g 100g -1 (base úmida, b.u.). Para o processo de secagem, foi utilizada coluna cilíndrica de PVC de 0,30 m de diâmetro por 0,35 m de altura. A coluna cilíndrica foi preenchida com milho (5,0 kg), adotando-se diferentes vazões específicas: 0,50, 0,82 e 1,05 m 3 min -1 t -1 . A temperatura do ar de secagem foi de 22 ± 2 °C e umidade relativa se manteve entre 50 e 55%. Foi utilizada a concentração de entrada de ozônio de 2,3 mg L -1 . No tratamento controle foi utilizado oxigênio. A secagem dos grãos foi realizada até um teor de água em torno de 12,5%. A concentração residual de ozônio foi determinada durante o processo de secagem, adotando intervalos regulares. O tempo de saturação e a concentração de saturação foram calculados. O efeito do ozônio sobre A. flavus e S. zeamais foi avaliado. Na avaliação da qualidade dos grãos após a secagem, foram analisados a condutividade elétrica, a germinação e a cor. O experimento foi conduzido em delineamento inteiramente casualizado, com três repetições. O maior tempo de saturação (1,68 dias) foi obtido para a vazão específica de 0,50 m 3 min -1 t -1 . O maior valor de concentração de saturação foi obtido para vazão específica de 1,05 m 3 min -1 t- 1 (2,02 mg L -1 ). A associação do ozônio com a secagem a baixa temperatura foi eficiente no controle de A. flavus, para todas as vazões específicas. Não houve adultos de S. zeamais que sobreviveram quando expostos ao ozônio durante o processo de secagem a baixa temperatura, ao contrário do que foi observado no tratamento controle (oxigênio). Não houve variação significativa (P>0,05) na condutividade elétrica dos grãos em decorrência da ozonização. Observou-se que o ozônio causou redução na porcentagem de germinação dos grãos. Quanto à cor dos grãos, houve variação significativa (P<0,05) apenas para luminosidade (L*) e croma (C*). Na Análise de Componentes Principais, foi possível a formação de dois grupos sendo um grupo formado por amostras submetidas a secagem a baixa temperatura na ausência de ozônio e outro grupo formado por amostras submetidas a secagem a baixa temperatura associada à ozonização. É possível concluir que: i) a vazão específica influencia o processo de saturação do ozônio durante o processo de secagem do milho a baixa temperatura; ii) o ozônio é eficaz no controle de A. flavus e S. zeamais quando empregado na secagem do milho em baixa temperatura, e quando são adotadas vazões específicas entre 0,5 e 1,05 m 3 min -1 t -1 ; e iii) o uso de ozônio durante a secagem do milho a baixa temperatura não causa alterações na qualidade que possam comprometer a comercialização do produto. Palavras-chave: Secagem. Ozônio. Sitophilus zeamais. Aspergillus flavus. Cor.