Контролирано освобождаване на хлорен диоксид в перфорирана опаковъчна система за удължаване на срока на съхранение

Резюме

Разработено е контролирано освобождаване на торбички с хлорен диоксид (ClO2) чрез запечатване на суспензионна форма на ClO2 в полупропусклив полимерен филм; свойствата на освобождаване на торбичката се наблюдават в контейнери със или без плодове. Пакета беше прикрепен към вътрешността на перфорирано грозде, съдържащо домати, и ефектът върху микробната популация, твърдостта и загубата на тегло беше оценен по време на съхранение от 14 дни при 20 ° C. В рамките на 3 дни концентрацията на ClO2 в шарнирните купи достига 3,5 ppm и остава постоянна до ден 10. След това спада до 2 ppm до ден 14. ClO 2 намалява силната антимикробна активност, като по този начин намалява популациите на Escherichia coli в торбичката 3.08 log CFU/g и популации Alternaria alternata от 2.85 log CFU/g след 14 дни съхранение. Третирането с ClO 2 също намалява омекотяването и загубата на тегло и удължава общия срок на годност на доматите. нашите резултати показват, че третирането с ClO 2 е полезно за удължаване срока на годност и подобряване на микробната безопасност на доматите при съхранение, без да се нарушава тяхното качество.

Въведение

Технологиите с ниско съдържание на остатъци и без остатъци са нови тенденции за алтернативни дезинфектанти. Различни фунгициди след прибиране на реколтата са използвани за намаляване на гнилостните организми и предотвратяване на хранително отравяне. Озонът е мощен антимикробен агент, доказано е, че 10 запазва качеството и свежестта на ягодите, боровинките и 11. Озонът обаче може да предизвика окисляване на повърхностните тъкани на плодовете и може да доведе до обезцветяване и влошаване на вкуса = "xref"> 12. Добавен е хлор използва се за саниране на пресни продукти като боровинки и ябълки 13. Докато е ефективен, хлорът може да реагира с азотни съединения или амоняк, което води до канцерогенни странични продукти 14, особено когато се използва за хигиенизиране на пресни плодове 15.

Хлорният диоксид (ClO 2), алтернативен дезинфектант, е одобрен от Китай и САЩ за лечение на реколтата от плодове и зеленчуци 16. ClO 2 е водоразтворим оксидант с окислителна способност 2,5 пъти по-голяма от тази на свободния хлор 17. ClO 2 е високо ефективен при по-ниски концентрации и с кратко време на контакт 18. ClO 2 има ниска токсичност и минимална корозия при използваните концентрации Използва се дезинфекция и е призната за една от най-ефективните бактерицидни и фунгицидни агенти за употреба в различни настройки 19, 20, 21.

Многобройни резултати от изследванията показват, че ClO 2 може да контролира патогените и разпадането на поведението след прибиране на реколтата 16. Например ClO & sub2; -Газ се използва за инактивиране на L. monocytogenes, Salmonella и E. coli O157: H7 и 23 боровинки и 22 ягоди. ClO 2 газът намалява риска от микробно замърсяване, като същевременно запазва свойствата на пресните плодове и е ефективен при контролиране на гниенето на ягоди 24 по време на прибиране на реколтата. Въпреки това, той е нестабилен при високи концентрации и не може да се транспортира, като в миналото се изискват скъпи генератори на място или неефективно двукомпонентни прахови смеси.

Необходим е абонамент. Моля, препоръчайте JoVE на вашия библиотекар.

Протокол

1. Измерване на газообразния ClO 2 в пространството за глава на затворена камера

  1. Вземете материалите: ClO 2 торба (0,5 g суспензия ClO 2 (9,5% ai) в полимерен филм, избран за скоростта на отделяне (обща повърхност 6 cm 2, точните компоненти са собственост), стъклена камера ( 19.14 L) и капак с превключваем вход и изход за газ.
  2. Прикрепете торбата ClO 2 с двустранната лента с капака.
  3. Затворете камерата, като запечатате капака с вазелин.
  4. Затворете входа и изхода на детектор за газ ClO 2 към камерата.
    Забележка: Това е система за циркулация на газ и при извършване на измервания не е възникнала загуба на газ.
  5. Затворете входящия и изходящия поток на газ и измерете концентрацията на ClO2 в камерата след инкубация за 0, 1, 2, 3, 4, 24, 26, 28 и 48 часа.
  6. Следи температурата и относителната влажност (RH) в камерата с регистратор на данни за температура и RH.

2. Приготвяне и съхранение на плодове

1,14 L) перфорирани миди.

  • Внимателно сгънете замърсеното фолио и го поставете в стоманената тава. Извадете ръкавиците и ги поставете в тигана. Увийте автоклавируемата торба и автоклавирайте всички замърсени запаси при 121 ° C за 25 минути.
  • Прикрепете торбички ClO 2 към капаците на 12 миди. Използвайте останалите 12 миди като контроли. Претеглете всяка цяла мида. Съхранявайте плодовете при 20 ° C в продължение на 14 дни.
  • Вземете проби в дни 3, 7, 10 и 14. Пример три миди, които правят 3 повторения на лечение на ден.

    • 3. Мониторинг на концентрацията на ClO 2 в мидите

    1. Поставете входящите и изходните тръбопроводи на газовия детектор ClO 2 в средата на шарнирните черупки, с 2 cm разстояние между двата края, и направете измерването на ClO на дни 2 3, 7, 10 и 14.

    4. Определяне на микробната популация и качествата на плодовете

    1. Разбърквайте 5 плода (приблизително 60 g) от всяка репликация за 1 h в стерилизирана торбичка за проби при 100 оборота в минута заедно с 99 ml стерилен калиев фосфатен буфер (0,01 M, pH 7,2) върху орбитален шейкър.
      1. Серийни разреждания на плаката (1, 10 и 100 пъти) на буферното измиване, 50 μl l Използвайте спирална плоча върху всяка от ECA (за E. coli) и PDA (за A. alternata).
      2. Инкубирайте ECA плаките при 35 ° C за 24 часа и PDA плаките при 25 ° C за 3 дни. Прочетете броя на микробните колонии с четец на оптичен диск. Дезинфекцирайте цялото оборудване, което е довело контакта на замърсените плодове след употреба.
    2. Измервайте твърдостта на плодовете с тестер за твърдост на плодовете, като използвате протокола на производителя. Калибрирайте тестера преди всяка употреба. 20 измерва плодовете за всяка реплика и изразяват резултатите като сила на натиск, нютони (N), необходима за компресиране на плода с 1 mm (преобразувана в N m - 1).
    3. Претеглете цялата мида с плодовете в началото и по време на съхранението и изчислете загубата на тегло в сравнение с първоначалното тегло.

      Повторете всички експерименти в три екземпляра. Анализирайте данните, като използвате дисперсионен анализ (ANOVA). Определете средното разделяне чрез теста на Дънкан за многократен обхват; значението е на p Необходим абонамент. Моля, препоръчайте JoVE на вашия библиотекар.

    Представителни резултати

    Освобождаването на ClO 2 показва линеен модел през първите няколко часа. Концентрацията се увеличава с около 2,38 ppm/h през първите 4 часа. Скоростта на освобождаване се забавя след 24 часа инкубация и концентрацията на ClO2 достига 25,4 ppm. Концентрацията обаче отслабва след 24 часа инкубация (Илюстрация 1) стабилен.

    Концентрацията на ClO 2 в мида с миди с финикови домати е около 4 ppm между ден 3 и ден 10, намалява след 10 дни съхранение и е около 2 ppm на ден 14 (Фигура 2). Първоначалните популации на E. coli и A. alternata върху плодовете след инокулация са съответно 4.3 и 3.4 log CFU/g,. (3). Лечението с сашета ClO 2 намалява популациите на Е. coli и A. alternata с 3,08 и 2,85 log CFU/g и съответно след 14 дни съхранение (Фигура 3).

    Ефектите от лечението с ClO 2 върху твърдостта на плодовете и загубата на тегло са вътре четвъртата и 5 показани. ClO 2 предотвратява загубата на твърдост и тегло в плодовете и този ефект се засилва с удължено време за съхранение (4-то и 5).

    диоксид
    Фигура 1: Профил на освобождаване на ClO 2 на торба от 0,5 g ClO 2 в затворен, празен 19.14-L - Стъклен съд при 20 ° C и на относителна влажност 91%.

    хлорен
    Фигура 2: The Концентрация на ClO 2 в 1 lb перфорирана мида - Опаковка с200 г домати с фурма при 20 ° С. Стойностите са средните стойности ± SD.

    освобождаване
    Фигура 3: Ефект от третирането с ClO 2 върху популациите на E. coli и A. alternata върху повърхностите на инокулираните домати, съхранявани в продължение на 14 дни при 20 ° C. Стойностите са средната стойност ± SD.

    освобождаване
    Фигура 4: Ефект от обработката с ClO 2 върху твърдостта на финиковите домати, съхранявани при 20 ° C в продължение на 14 дни. Стойностите са средната стойност ± SD.

    контролирано
    Фигура 5: Ефект от третирането с ClO 2 върху загубата на тегло на гроздови доматисъхранява се при 20 ° С в продължение на 14 дни. Стойностите са средната стойност ± SD.

    Необходим е абонамент. Моля, препоръчайте JoVE на вашия библиотекар.

    Дискусия

    В нашия протокол за приготвяне на инокула, използването на дълбокостранна 10-литрова стоманена вана като леген за нанасяне на инокулум, дори в торбичка с автоклавиране, както и стерилно фолио, поставено за изсушаване на плодовете, позволява бързо Почиства и помага да се избегне случайно излагане на човека на потенциално патогенни организми. Пръскането на плодовете в рамките на автоклавируемата торбичка намалява дисперсията на микробните аерозоли. Оставяне на плодовете да изсъхнат върху фолио за пълно отстраняване и последваща стерилизация на всички повърхности, с които замърсеният плод е влязъл в контакт.

    В обобщение, ClO 2 може да се използва като дезинфектант за контрол на патогени, дрожди и плесени по плодовете. Резултатите от това проучване показват, че ClO 2 при по-ниски концентрации за по-дълги периоди от време в активни опаковки, микробните, е полезен за подобряване на безопасността и намаляване на разпадането по време на съхранение, без да се нарушават физическите свойства на плодовете. Бъдещите приложения на този протокол включват тестване на ефективността на торбичките с бавно освобождаване ClO 2 като допълнение към съществуващите търговски опаковки срещу инфекциозни агенти и гнилостни агенти на произволен брой пресни храни, като плодове, зеленчуци, месо и хляб.

    Необходим е абонамент. Моля, препоръчайте JoVE на вашия библиотекар.

    Благодарности

    Бихме искали да благодарим на финансовата подкрепа, предоставена от Worrell Water Technologies, LLC. Споменаването на марка или патентован продукт е само за идентификация и не предполага никакво представяне или гаранция на продукта от Министерството на земеделието на САЩ.