Контрольоване вивільнення діоксиду хлору в перфорованій пакувальній системі для продовження терміну зберігання

Анотація

Розроблено контрольоване вивільнення мішків з діоксидом хлору (ClO 2) шляхом ущільнення суспензійної форми ClO 2 у напівпроникну полімерну плівку; властивості вивільнення мішечка контролювали у контейнерах із фруктами або без них. Пакетик прикріплювали до внутрішньої сторони перфорованого винограду, що містить помідор, у розкладачці, і вплив на мікробну популяцію, стійкість та втрату ваги оцінювали протягом 14 днів при 20 ° С. Протягом 3 днів концентрація ClO 2 у шарнірних чашах досягла 3,5 ppm і залишалася незмінною до 10-го дня. Після цього вона знизилася до 2 ppm до 14-го дня. ClO 2 знизила сильну антимікробну активність, зменшивши тим самим популяції кишкової палички 3,08 log КУО/г та популяції Alternaria alternata 2,85 log КУО/г після 14 днів зберігання. Обробка ClO 2 також зменшує пом’якшення та втрату ваги та продовжує загальний термін зберігання помідорів. наші результати свідчать про те, що обробка ClO 2 корисна для продовження терміну зберігання та підвищення мікробної безпеки помідорів під час зберігання без шкоди для їх якості.

Вступ

Технології з низьким вмістом і відсутністю залишків - це нові тенденції для альтернативних дезінфікуючих засобів. Різні фунгіциди після збору врожаю використовуються для зменшення гнильних організмів та запобігання харчовим отруєнням. Озон є потужним протимікробним агентом, як показано 10, він зберігає якість і свіжість полуниці, чорниці та 11. Озон, однак, може спричинити окислення поверхневої тканини плодів і може призвести до зміни кольору та погіршення смаку = 12. Додано хлор використовується для дезінфекції свіжих продуктів, таких як чорниця та яблука 13. Хоча хлор може ефективно реагувати з азотистими сполуками або аміаком, що призводить до канцерогенних побічних продуктів 14, особливо коли використовується для санітарії свіжих фруктів 15.

Двоокис хлору (ClO 2), альтернативний дезінфікуючий засіб, був схвалений як Китаєм, так і США для обробки плодових та овочевих культур 16. ClO 2 - це водорозчинний окислювач з окислювальною здатністю у 2,5 рази більшою, ніж у вільного хлору 17. ClO 2 є високоефективним при менших концентраціях і з коротким часом контакту 18. ClO 2 має низьку токсичність та мінімальну корозійну здатність при використаних концентраціях Використовується дезінфекція, і вона визнана одним з найефективніших бактерицидних та фунгіцидних засобів для використання в різних умовах 19, 20, 21.

Численні результати досліджень показали, що ClO 2 може контролювати патогени та розпад поведінки після збору врожаю 16. Наприклад, ClO & sub2; -Газ використовували для інактивації L. monocytogenes, Salmonella та E. coli O157: H7 та 23 чорниці та 22 псування полуниці. Газ ClO 2 знижував ризик мікробного забруднення, зберігаючи властивості свіжих фруктів, і був ефективним у боротьбі з гниттям полуниці 24 під час збору врожаю. Однак він нестійкий при високих концентраціях і не може транспортуватися, оскільки історично вимагає дорогих генераторів на місці або неефективно двокомпонентних порошкових сумішей.

Потрібна передплата. Будь ласка, порекомендуйте JoVE своєму бібліотекареві.

Протокол

1. Вимірювання газоподібного ClO 2 у верхньому просторі закритої камери

  1. Отримайте матеріали: мішок ClO 2 (0,5 г суспензії ClO 2 (9,5% ai) у полімерній плівці, обраній за швидкістю вивільнення (загальна площа поверхні 6 см 2, точні компоненти є власником), скляна камера ( 19,14 л), а також кришку з перемиканням входу та виходу газу.
  2. Прикріпіть мішок ClO 2 двостороннім скотчем кришки.
  3. Закрийте камеру, закривши кришку вазеліном.
  4. Закрийте вхід і вихід газового детектора ClO 2 в камеру.
    Примітка: Це система циркуляції газу, і при проведенні вимірювань втрати газу не відбулися.
  5. Перекрийте вхідний і вихідний потік газу та виміряйте концентрацію ClO 2 в камері після інкубації протягом 0, 1, 2, 3, 4, 24, 26, 28 і 48 год.
  6. Відстежує температуру та відносну вологість (RH) у камері за допомогою реєстратора даних температури та RH.

2. Підготовка та зберігання фруктів

1,14 л) перфоровані розкладачки.

  • Акуратно складіть забруднену фольгу і покладіть її в сталевий посуд. Зніміть рукавички і покладіть їх у каструлю. Оберніть автоклавувальний мішок та автоклавуйте всі забруднені запаси при 121 ° C протягом 25 хв.
  • Прикріпіть мішки ClO 2 до кришок 12 раковин. Використовуйте інші 12 розкладачок як елементи управління. Зважте кожну цілу розкладачку. Зберігати фрукти при 20 ° C протягом 14 днів.
  • Візьміть зразки в дні 3, 7, 10 і 14. Приклад трьох розкладачок, які роблять 3 повторення за одну процедуру на день.

    • 3. Моніторинг концентрації ClO 2 у розкладачках

    1. Помістіть вхідні та вихідні трубопроводи газового детектора ClO 2 в середині шарнірних оболонок з зазором 2 см між двома кінцями та проведіть вимірювання ClO у дні 2 3, 7, 10 і 14.

    4. Визначення мікробної популяції та ознак якості плодів

    1. Змішуйте 5 плодів (приблизно 60 г) від кожної реплікації протягом 1 год у стерилізованому мішку для зразків зі швидкістю 100 обертів на хвилину разом з 99 мл стерильного буферного фосфатного калію (0,01 М, рН 7,2) на орбітальному шейкері.
      1. Послідовне розведення пластин (1, 10 та 100 разів) буферного промивання, 50 мкл l Використовуйте спіральну пластину на кожному з ЕКА (для кишкової палички) та КПК (для А. alternata).
      2. Інкубуйте пластини ECA при температурі 35 ° C протягом 24 годин та планшети PDA при температурі 25 ° C протягом 3 днів. Прочитайте кількість мікробних колоній за допомогою зчитувача оптичних дисків. Дезінфікуйте все обладнання, яке привело до контакту забруднені фрукти після використання.
    2. Виміряйте твердість фруктів за допомогою тестера твердості фруктів, використовуючи протокол виробника. Калібруйте тестер перед кожним використанням. 20 вимірює фрукт для кожної копії і виражає результати як силу стиску, ньютонів (N), необхідну для стиснення плодів на 1 мм (переведена в N м - 1).
    3. На початку та під час зберігання зважте всю розкладачку з фруктами та обчисліть втрату ваги порівняно з початковою вагою.

      Повторіть усі експерименти в трьох примірниках. Проаналізуйте дані за допомогою дисперсійного аналізу (ANOVA). Визначити середнє розділення за допомогою тесту Данкана на багаторазовий діапазон; значення вказано на p Передплата. Будь ласка, порекомендуйте JoVE своєму бібліотекареві.

    Репрезентативні результати

    Вивільнення ClO 2 демонструвало лінійний характер протягом перших кількох годин. Концентрація зростає приблизно на 2,38 ppm/год протягом перших 4 годин. Швидкість вивільнення сповільнюється через 24 години інкубації, і концентрація ClO 2 досягає 25,4 ppm. Однак концентрація спостерігалася через 24 години інкубації (Ілюстрація 1) стабільний.

    Концентрація ClO 2 у розкладачці з томатами фініків становила близько 4 ppm між 3-м днем ​​і 10-м днем, вона зменшувалась після 10 днів зберігання і становила близько 2 ppm 14-го дня (Малюнок 2). Початкові популяції E. coli та A. alternata на плоді після щеплення становили 4,3 та 3,4 log КУО/г відповідно. (3). Обробка пакетиками ClO 2 зменшила популяції E. coli та A. alternata на 3,08 та 2,85 log КУО/г та через 14 днів зберігання відповідно. (Малюнок 3).

    Вплив лікування ClO 2 на твердість фруктів і втрату ваги полягає 4-й і 5 показано. ClO 2 запобігав втраті твердості та ваги плодів, і цей ефект посилювався за рахунок тривалого часу зберігання (4-й і 5).

    хлору
    Малюнок 1: Профіль вивільнення ClO 2 0,5-г мішка ClO 2 у закритому, порожньому 19,14-L - Скляна тара при 20 ° C і відносна вологість 91%.

    перфорованій
    Малюнок 2: Концентрація ClO 2 в перфорованій розкладачці 1 фунт - Упаковка з200 г фінікових помідорів при 20 ° C. Значення є середнім значенням ± SD.

    діоксиду
    Малюнок 3: Вплив обробки ClO 2 на популяції E. coli та A. alternata на поверхнях щеплених томатів фініків, що зберігаються при 20 ° C протягом 14 днів. Значення є середнім значенням ± SD.

    вивільнення
    Рисунок 4: Вплив обробки ClO 2 на стійкість фініків, зберіганих при 20 ° C протягом 14 днів. Значення є середнім значенням ± SD.

    пакувальній
    Рисунок 5: Вплив обробки ClO 2 на втрату ваги виноградного помідорайого зберігали при 20 ° С протягом 14 днів. Значення є середнім значенням ± SD.

    Потрібна передплата. Будь ласка, порекомендуйте JoVE своєму бібліотекареві.

    Обговорення

    У нашому протоколі підготовки інокулята використання глибокої 10-літрової сталевої ванни в якості умивальника для нанесення інокуляту навіть у мішок, що підлягає автоклавуванню, а також стерильна фольга, накладена для сушіння плодів, дозволяє швидко Очищення та допомагає уникнути випадкового впливу на людину потенційно патогенних організмів. Обприскування плодів у межах автоклавного мішка зменшує дисперсію мікробних аерозолів. Даючи плодам висохнути на фользі для повного видалення та подальшої стерилізації всіх поверхонь, з якими контактували забруднені плоди.

    Таким чином, ClO 2 можна використовувати як дезінфікуючий засіб для боротьби зі збудниками хвороб, дріжджів та цвілі на плодах. Результати цього дослідження дозволяють припустити, що ClO 2 при менших концентраціях протягом тривалих періодів часу в активній упаковці, мікробній, корисний для підвищення безпеки та зменшення розпаду під час зберігання, не впливаючи на фізичні властивості плодів. Майбутнє застосування цього протоколу включає тестування ефективності пакетиків з уповільненим вивільненням ClO 2 як доповнення до існуючої комерційної упаковки проти збудників інфекцій та гниття будь-якої кількості свіжих продуктів, таких як фрукти, овочі, м’ясо та хліб.

    Потрібна передплата. Будь ласка, порекомендуйте JoVE своєму бібліотекареві.

    Подяка

    Ми хотіли б подякувати за фінансову підтримку, надану компанією Worrell Water Technologies, LLC. Згадування торгової марки чи власного продукту призначене лише для ідентифікації та не передбачає будь-якого подання або гарантії товару Міністерством сільського господарства США.