Scientia et Securitas
Volume/Issue:
Volume 4: Issue 4
Development of state-of-the-art correlative rapid methods for the non-destructive control of fruit products
Authors:
Flóra Vitális Institute of Food Science and Technology, Hungarian University of Agriculture and Life Sciences Budapest Hungary; Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Élelmiszertudományi és Technológiai Intézet Budapest Magyarország

Search for other papers by Flóra Vitális in
Current site
Google Scholar
PubMed Close
https://orcid.org/0000-0002-4198-2202
,
Juan Pablo Aguinag Bósquez Institute of Food Science and Technology, Hungarian University of Agriculture and Life Sciences Budapest Hungary; Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Élelmiszertudományi és Technológiai Intézet Budapest Magyarország

Search for other papers by Juan Pablo Aguinag Bósquez in
Current site
Google Scholar
PubMed Close
https://orcid.org/0000-0001-5456-5523
,
Mátyás Lukács Institute of Food Science and Technology, Hungarian University of Agriculture and Life Sciences Budapest Hungary; Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Élelmiszertudományi és Technológiai Intézet Budapest Magyarország

Search for other papers by Mátyás Lukács in
Current site
Google Scholar
PubMed Close
https://orcid.org/0009-0004-9613-910X
,
Marietta Petróczy Institute of Plant Protection, Hungarian University of Agriculture and Life Sciences Budapest Hungary; Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Növényvédelmi Intézet Budapest Magyarország

Search for other papers by Marietta Petróczy in
Current site
Google Scholar
PubMed Close
https://orcid.org/0000-0002-6139-8281
,
Marietta Fodor Institute of Food Science and Technology, Hungarian University of Agriculture and Life Sciences Budapest Hungary; Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Élelmiszertudományi és Technológiai Intézet Budapest Magyarország

Search for other papers by Marietta Fodor in
Current site
Google Scholar
PubMed Close
https://orcid.org/0000-0001-8647-3201
,
Zoltán Gillay Institute of Food Science and Technology, Hungarian University of Agriculture and Life Sciences Budapest Hungary; Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Élelmiszertudományi és Technológiai Intézet Budapest Magyarország

Search for other papers by Zoltán Gillay in
Current site
Google Scholar
PubMed Close
https://orcid.org/0000-0002-2801-0847
, and
Zoltán Kovács Institute of Food Science and Technology, Hungarian University of Agriculture and Life Sciences Budapest Hungary; Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Élelmiszertudományi és Technológiai Intézet Budapest Magyarország

Search for other papers by Zoltán Kovács in
Current site
Google Scholar
PubMed Close
https://orcid.org/0000-0003-0641-8830
Pages:
258–264
Online Publication Date:
05 Aug 2024
Publication Date:
05 Aug 2024
Article Category:
Research Article
DOI:
https://doi.org/10.1556/112.2023.00202
Keywords:
fruit ripeness; brown rot; authentication; near infrared spectroscopy; chemometrics;
Keywords (Hungarian):
gyümölcs érettség; barna rothadás; eredetvizsgálat; közeli infravörös spektroszkópia; kemometria;
Open access

Summary.

Stone fruits play a significant role in fruit breeding, gastronomy, and industry, largely due to their beneficial nutritional composition. Ensuring the quality of these seasonal fruits poses a substantial challenge due to intensive customer demand. In this study, through the example of sour cherries, we demonstrate how quality variations can be effectively controlled at specific critical points along the supply chain. Paired with various chemometric methods, near infrared spectroscopy reliably classified fruits based on their harvest maturity, different stages of Monilinia brown rot, and predicted the content of added foreign fruit extracts for functionality enhancement in sour cherry juices. The applied approach supports agricultural digitisation and food safety.

Összefoglalás.

A meggy a csonthéjas gyümölcsök nemesítésének és termelésének egyik legfontosabb alanya. A megnövekedett fogyasztói kereslet a kedvező beltartalmi összetételének tudható be, “szuperélelmiszerként” tartják számon. A viszonylag alacsony cukor-sav aránya miatt a meggyet főként feldolgozott formában fogyasztjuk. A hatékony feldolgozást nagy mértékben befolyásolja a nyersanyag érettségi és fiziológiai állapota. Az előbbi a termék kihozatalra, összetételre és funkcionalitásra, az utóbbi a stabilitásra van kihatással. Az ellátási láncban jelentkező veszteségek jelentős része romlási folyamatok miatt jelentkezik, amelyek közül az egyik legfontosabb a barna rothadást okozó Monilinia spp. Egy másik fontos szempont az élelmiszer eredetiségének biztosítása. A feldolgozásnak kimutatható hatása van a meggyből készült termékek funkcionalitására, aminek jogtalan manipulálása hamisítást feltételez. Az érési, romlási folyamatok és esetleges csalás korrelatív módszerekkel hatékonyan lekövethető. Kutatásunkban meggyek példáján keresztül mutatjuk be, hogy a közeli infravörös (NIR) spektroszkópia milyen eredményességgel alkalmazható gyümölcs érettség, Monilinia fructigena okozta barna rothadás és idegen növényi extraktumok roncsolásmentes kimutatásához gyümölcslevekben. A spektrumok gyűjtése kézi NIR műszerekkel történt a 900–1700 nm hullámhossztartományban gyümölcsök esetében diffúz reflexiós, míg gyümölcslevek esetében transflexiós elrendezésben. Az adatok elemzése a 950–1650 nm tartományban valósult meg spektrum előkezelést követően (pl. simítás, detrending, szóródási korrekciók, deriváltak). Főkomponens elemzést (PCA) alkalmaztunk előzetes feltérképezésként; PCA alapú lineáris diszkriminancia elemzést (LDA) végeztünk betakarítási érettség, korai Monilinia vagy idegen extrakttartalom kimutatásához; részleges legkisebb négyzetek regressziót (PLSR) a gyümölcsök egyes beltartalmi jellemzőinek, illetve idegen növényi extrakttartalom becsléséhez. Az érettségvizsgálati eredmények alapján a NIR spektrumokon alapuló PCA-LDA modellek lehetővé teszik a meggyek nagy pontosságú osztályozását betakarítási érettségük és lehetséges felhasználásuk szerint. A beltartalmi jellemzők becslésénél az összes oldott szárazanyag és az összes antocianin tartalom esetében adott pontos eredményt a PLSR. A Monilinia okozta barna rothadás azoknál a meggyeknél volt korai stádiumban kimutatható, amelyek vágott sebeit nagyságrendileg 100 és/vagy 10 konídium/μL koncentrációjú szuszpenzióval fertőztük és szobahőmérsékleten tároltuk. A NIR technikával eredményesen azonosítottuk a különböző idegen növényi extraktumokat és becsültük azok koncentrációját természetesen nagy színanyagtartalmú meggylevekben. Az alkalmazott roncsolásmentes, többszörösen felhasználható megközelítés támogatja a mezőgazdasági digitalizációt és hozzájárul a biztonságos és fogyasztók által elvárt minőségű élelmiszerek előállításához.

  • 1

    Alba C, M.-A., Daya, M., & Franck, C. (2019) Tart cherries and health: Current knowledge and need for a better understanding of the fate of phytochemicals in the human gastrointestinal tract. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, Vol. 59. No. 4. pp. 626–638.

  • 2

    Arendse, E., Nieuwoudt, H., Magwaza, L. S., Nturambirwe, J. F. I., Fawole, O. A., & Opara, U. L. (2021) Recent advancements on vibrational spectroscopic techniques for the detection of authenticity and adulteration in horticultural products with a specific focus on oils, juices and powders. Food and Bioprocess Technology, Vol. 14. No. 1. pp. 1–22. https://doi.org/10.1007/s11947-020-02505-x; https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.02.052

  • 3

    Blando, F., & Oomah, B. D. (2019) Sweet and sour cherries: Origin, distribution, nutritional composition and health benefits. Trends in Food Science & Technology, Vol. 86. pp. 517–529. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.02.052

  • 4

    Cásedas, G., Les, F., Gómez-Serranillos, M. P., Smith, C., & López, V. (2016) Bioactive and functional properties of sour cherry juice (Prunus cerasus). Food & Function, Vol. 7. No. 11. pp. 4675–4682. https://doi.org/10.1039/c6fo01295g

  • 5

    Di Francesco, A., & Mari, M. (2018) Monilinia species of fruit decay: A comparison between biological and epidemiological data. Italian Journal of Mycology, Vol. 47. pp. 13–23. https://doi.org/10.6092/issn.2531-7342/7817 (In Italian)

  • 6

    Dondini, L., Lugli, S., & Sansavini, S. (2018) Cherry breeding: Sweet cherry (Prunus avium L.) and sour cherry (Prunus cerasus L.). In Advances in plant breeding strategies: Fruits: Volume 3. Cham: Springer. pp. 31–88. https://doi.org/10.1007/978-3-319-91944-7

  • 7

    Elik, A., Yanik, D. K., Istanbullu, Y., Guzelsoy, N. A., Yavuz, A., & Gogus, F. (2019) Strategies to reduce post-harvest losses for fruits and vegetables. Strategies, Vol. 5. No. 3. pp. 29–39.

  • 8

    Escribano, S., Biasi, W. V., Lerud, R., Slaughter, D. C., & Mitcham, E. J. (2017) Non-destructive prediction of soluble solids and dry matter content using NIR spectroscopy and its relationship with sensory quality in sweet cherries. Postharvest Biology and Technology, Vol. 128. pp. 112–120. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2017.01.016

  • 9

    Everstine, K., Spink, J., & Kennedy, S. (2013) Economically Motivated Adulteration (EMA) of Food: Common characteristics of EMA incidents. Journal of Food Protection, Vol. 76. No. 4. pp. 723–735. https://doi.org/10.4315/0362-028X.JFP-12-399

  • 10

    FAO. (2022) Cherry production by country. Retrieved November 30, 2023, from FAOSTAT Crops and livestock products website: https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL

  • 11

    Fodor M. (2022) Development of FT-NIR technique to determine the ripeness of sweet cherries and sour cherries. Processes, Vol. 10. No. 11. 2423.

  • 12

    Hegedűs A., Papp N., Blázovics A., & Stefanovitsné Bányai É. (2018) A különleges és egyedi polifenol-összetételű meggy egészségi hatásai. https://doi.org/10.1556/650.2018.31024

  • 13

    Holb I. J., Szőke S., & Abonyi F. (2013) Temporal development and relationship amongst brown rot blossom blight, fruit blight and fruit rot in integrated and organic sour cherry orchards. Plant Pathology, Vol. 62. No. 4. pp. 799–808. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2012.02696.x

  • 14

    Hrustić, J., Mihajlović, M., Grahovac, M., Delibašić, G., Bulajić, A., Krstić, B., & Tanović, B. (2012) Genus Monilinia on pome and stone fruit species. Pesticidi i Fitomedicina, Vol. 27. No. 4. pp. 283–297. https://doi.org/10.2298/PIF1204283H

  • 15

    Ivanova, N. N., Khomich, L. M., Perova, I. B., & Eller, K. I. (2018) Sour cherry juice nutritional profile. Voprosy Pitaniia, Vol. 87. No. 4. pp. 78–86.

  • 16

    Kállay E., Bujdosó G., Mester-Ficzek G., Stéger-Máté M., & Tóth, M. (2007) Meggyfajták érésmenetének jellemzése a gyümölcs leválasztásához szükséges erő és a beltartalmi értékek változásával (Characterisation of ripening time of Hungarian bred sour cherry cultivars with changing of fruit removal force and components). Kertgazdaság, Vol. 38. pp. 21–26.

  • 17

    Kappel, F., Granger, A., Hrotkó, K., & Schuster, M. (2012) Cherry. fruit breeding. pp. 459–504. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-0763-9_13

  • 18

    Khoo, G. M., Clausen, M. R., Pedersen, B. H., & Larsen, E. (2011) Bioactivity and total phenolic content of 34 sour cherry cultivars. Journal of Food Composition and Analysis, Vol. 24. No. 6. pp. 772–776. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2011.03.004

  • 19

    Lichtemberg, P. S. F., Silva, F. A., Zeviani, W. M., & May De Mio, L. L. (2014) Comparison of macro-morphological and physiological methods for Monilinia species identification in Paraná State, Brazil. Canadian Journal of Plant Pathology, Vol. 36. No. 1. pp. 38–47.

  • 20

    Moore, J. C., Spink, J., & Lipp, M. (2012) Development and application of a database of food ingredient fraud and economically motivated adulteration from 1980 to 2010. Journal of Food Science, Vol. 77. No. 4. R118–R126.

  • 21

    Nemes A., Szőllősi E., Stündl L., Biró A., Homoki J. R., Szarvas M. M., … & Remenyik J. (2018) Determination of flavonoid and proanthocyanidin profile of hungarian sour cherry. Molecules, Vol. 23. No. 12. 3278. https://doi.org/10.3390/molecules23123278

  • 22

    Norris, K. H. (1992) Early history of near infrared for agricultural applications. NIR News, Vol. 3. No. 1. pp. 12–13. https://doi.org/10.1255/nirn.105

  • 23

    Papp N., Szilvássy B., Abrankó L., Szabó T., Pfeiffer P., Szabó Z., … & Hegedűs A. (2010) Main quality attributes and antioxidants in Hungarian sour cherries: identification of genotypes with enhanced functional properties. International Journal of Food Science & Technology, Vol. 45. No. 2. pp. 395–402. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2009.02168.x

  • 24

    Petróczy M. (2009) A Monilinia fructicola és a Monilia polystorma megjelenése Magyarországon és a védekezés újabb lehetősége. Budapesti Corvinus Egyetem.

  • 25

    Petróczy M., Szigethy A., & Palkovics L. (2012) Monilinia species in Hungary: Morphology, culture characteristics, and molecular analysis. Trees – Structure and Function, Vol. 26. No. 1. pp. 153–164. https://doi.org/10.1007/s00468-011-0622-2

  • 26

    Savitzky, A., & Golay, M. J. E. (1964) Smoothing and differentiation of data by simplified least squares procedures. Analytical Chemistry, Vol. 36. No. 8. pp. 1627–1639.

  • 27

    Scalisi, A., & O’Connell, M. G. (2021) Application of visible/NIR spectroscopy for the estimation of soluble solids, dry matter and flesh firmness in stone fruits. Journal of the Science of Food and Agriculture, Vol. 101. No. 5. pp. 2100–2107.

  • 28

    Schuster M., Apostol J., Iezzoni, A., Jensen, M., & Milatović, D. (2017) Sour cherry varieties and improvement. In Cherries: Botany, production and uses. CABI Wallingford UK. pp. 95–116.

  • 29

    Shah, S. S. A., Zeb, A., Qureshi, W. S., Arslan, M., Malik, A. U., Alasmary, W., & Alanazi, E. (2020) Towards fruit maturity estimation using NIR spectroscopy. Infrared Physics & Technology, Vol. 111. 103479. https://doi.org/10.1016/j.infrared.2020.103479

  • 30

    Shahbandeh, M. (2023) Major cherry producing countries worldwide 2022/2023. Retrieved November 30, 2023, from Statista website: https://www.statista.com/statistics/739339/global-top-cherry-producing-countries/

  • 31

    Shao, Y., Xuan, G., Hu, Z., Gao, Z., & Liu, L. (2019) Determination of the bruise degree for cherry using Vis-NIR reflection spectroscopy coupled with multivariate analysis. PLos One, Vol. 14. No. 9. e0222633. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0222633

  • 32

    Spink, J., Embarek, P. Ben, Savelli, C. J., & Bradshaw, A. (2019) Global perspectives on food fraud: results from a WHO survey of members of the International Food Safety Authorities Network (INFOSAN) Npj Science of Food, Vol. 3. No. 1. pp. 1–5.

  • 33

    Spink, J., & Moyer, D. C. (2011) Defining the public health threat of food fraud. Journal of Food Science, Vol. 76. No. 9. R157–R163. https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2011.02417.x

  • 34

    Szabo G., Vitalis F., Horvath-Mezofi Z., Gob M., Aguinaga Bosquez J. P., Gillay Z., … & Kovacs Z. (2023) Application of near infrared spectroscopy to monitor the quality change of sour cherry stored under modified atmosphere conditions. Sensors, Vol. 23. No. 1. 479. https://doi.org/10.3390/s23010479

  • 35

    Toydemir, G., Capanoglu, E., Roldan, M. V. G., de Vos, R. C. H., Boyacioglu, D., Hall, R. D., & Beekwilder, J. (2013) Industrial processing effects on phenolic compounds in sour cherry (Prunus cerasus L.) fruit. Food Research International, Vol. 53. No. 1. pp. 218–225. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2013.04.009

  • 36

    Vitalis F., Bósquez J. P. A., Aouadi B., Bodor Z., Zaukuu J.-L. Z., & Kovacs Z. (2021) Monitoring of brown rot caused by Monilia fructigena on plums with the aquaphotomics approach. In R. Tsenkova, M. Yasui, Z. Kovacs, & J. Muncan (eds) Proceeding of the 4th Aquaphotomics International Conference, Kobe, Japan. pp. 122–123.

  • 37

    Vitalis F., Tjandra Nugraha D., Aouadi B., Aguinaga Bósquez J. P., Bodor Z., Zaukuu J.-L. Z., … & Kovacs Z. (2021) Detection of monilia contamination in plum and plum juice with NIR spectroscopy and electronic tongue. Chemosensors, Vol. 9. No. 12. 355.

  • 38

    Wang, L., Sun, D.-W., Pu, H., & Cheng, J.-H. (2017) Quality analysis, classification, and authentication of liquid foods by near-infrared spectroscopy: A review of recent research developments. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, Vol. 57. No. 7. pp. 1524–1538. https://doi.org/10.1080/10408398.2015.1115954

  • Collapse
  • Expand
Cover Scientia et Securitas
Scientia et Securitas
Online ISSN:
2732-2688
Submit Your Manuscript

 

The author instructions are available in PDF.
Please, download the Hungarian version from HERE, the English version from HERE.
The Submissions templates are available in MS Word.
For articles in Hungarian, please download it from HERE and for articles in English from HERE.

 

Editor-in-Chief:

Founding Editor-in-Chief:

  • Tamás NÉMETH

Managing Editor:

  • István SABJANICS (Ministry of Interior, Budapest, Hungary)

Editorial Board:

  • Attila ASZÓDI (Budapest University of Technology and Economics)
  • Zoltán BIRKNER (University of Pannonia)
  • Valéria CSÉPE (Research Centre for Natural Sciences, Brain Imaging Centre)
  • Gergely DELI (University of Public Service)
  • Tamás DEZSŐ (Migration Research Institute)
  • Imre DOBÁK (University of Public Service)
  • Marcell Gyula GÁSPÁR (University of Miskolc)
  • József HALLER (University of Public Service)
  • Charaf HASSAN (Budapest University of Technology and Economics)
  • Zoltán GYŐRI (Hungaricum Committee)
  • János JÓZSA (Budapest University of Technology and Economics)
  • András KOLTAY (National Media and Infocommunications Authority)
  • Gábor KOVÁCS (University of Public Service)
  • Levente KOVÁCS (Óbuda University)
  • Melinda KOVÁCS (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences (MATE))
  • Miklós MARÓTH (Avicenna Institue of Middle Eastern Studies )
  • Judit MÓGOR (Ministry of Interior National Directorate General for Disaster Management)
  • József PALLO (University of Public Service)
  • István SABJANICS (Ministry of Interior)
  • Péter SZABÓ (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences (MATE))
  • Miklós SZÓCSKA (Semmelweis University)

Ministry of Interior
Science Strategy and Coordination Department
Address: H-2090 Remeteszőlős, Nagykovácsi út 3.
Phone: (+36 26) 795 906
E-mail: scietsec@bm.gov.hu

DOAJ

2023  
CrossRef Documents 32
CrossRef Cites 15
Days from submission to acceptance 59
Days from acceptance to publication 104
Acceptance Rate 81%

2022  
CrossRef Documents 38
CrossRef Cites 10
Days from submission to acceptance 54
Days from acceptance to publication 78
Acceptance Rate 84%

2021  
CrossRef Documents 46
CrossRef Cites 0
Days from submission to acceptance 33
Days from acceptance to publication 85
Acceptance Rate 93%

2020  
CrossRef Documents 13
CrossRef Cites 0
Days from submission to acceptance 30
Days from acceptance to publication 62
Acceptance Rate 93%

Publication Model Gold Open Access
Submission Fee none
Article Processing Charge none

Scientia et Securitas
Language Hungarian
English
Size A4
Year of
Foundation		 2020
Volumes
per Year		 1
Issues
per Year		 4
Founder Academic Council of Home Affairs and
Association of Hungarian PhD and DLA Candidates
Founder's
Address		 H-2090 Remeteszőlős, Hungary, Nagykovácsi út 3.
H-1055 Budapest, Hungary Falk Miksa utca 1.
Publisher Akadémiai Kiadó
Publisher's
Address		 H-1117 Budapest, Hungary 1516 Budapest, PO Box 245.
Responsible
Publisher		 Chief Executive Officer, Akadémiai Kiadó
Applied
Licenses		 CC-BY 4.0
CC-BY-NC 4.0
ISSN ISSN 2732-2688

Monthly Content Usage

Abstract Views Full Text Views PDF Downloads
Apr 2024 0 0 0
May 2024 0 0 0
Jun 2024 0 0 0
Jul 2024 0 0 0
Aug 2024 0 480 61
Sep 2024 0 35 11
Oct 2024 0 0 0