Eliberarea controlată a dioxidului de clor într-un sistem de ambalare perforat pentru a prelungi durata de viață a depozitării

Abstract

A fost dezvoltată o eliberare controlată a pungilor de dioxid de clor (ClO2) prin sigilarea unei forme de suspensie de ClO2 în peliculă de polimer semipermeabilă; proprietățile de eliberare ale pungii au fost monitorizate în recipiente cu sau fără fructe. Punga a fost atașată la interiorul unui strugure perforat care conține roșii, și efectul asupra populației microbiene, fermității și pierderii în greutate a fost evaluat pe o perioadă de depozitare de 14 zile la 20 ° C. În termen de 3 zile, concentrația de ClO 2 în bolurile articulate a ajuns la 3,5 ppm și a rămas constantă până în ziua 10. După aceea, a scăzut la 2 ppm până în ziua 14. ClO 2 a scăzut activitatea antimicrobiană puternică, reducând astfel populațiile de Escherichia coli din pungă. 3,08 log CFU emise/g și populații Alternaria alternata de 2,85 log CFU/g după 14 zile de depozitare. Tratamentul ClO 2 reduce, de asemenea, înmuierea și pierderea în greutate și extinde durata de valabilitate generală a roșiilor. rezultatele noastre sugerează că tratamentul cu ClO 2 este util în extinderea termenului de valabilitate și îmbunătățirea siguranței microbiene a roșiilor în timpul depozitării, fără a afecta calitatea acestora.

Introducere

Tehnologiile cu reziduuri reduse și fără reziduuri sunt noi tendințe pentru dezinfectanții alternativi. O varietate de fungicide după recoltare au fost utilizate pentru a reduce organismele putrefactive și pentru a preveni intoxicațiile alimentare. Ozonul este un puternic agent antimicrobian, 10 s-a dovedit că păstrează calitatea și prospețimea căpșunilor, afinelor și 11. Ozonul poate, totuși, provoca oxidarea țesutului de la suprafața fructelor și poate duce la decolorare și deteriorare a gustului = "xref"> 12. S-a adăugat clor utilizat pentru igienizarea produselor proaspete precum afine și mere 13. Deși este eficient, clorul poate reacționa cu compuși azotati sau amoniac, rezultând subproduse cancerigene 14, mai ales atunci când este utilizat pentru igienizarea fructelor proaspete 15.

Dioxidul de clor (ClO 2), un dezinfectant alternativ, a fost aprobat atât de China, cât și de SUA pentru tratamentul recoltelor de fructe și legume 16. ClO 2 este un oxidant solubil în apă cu o capacitate de oxidare de 2,5 ori mai mare decât cea a clorului liber 17. ClO 2 este extrem de eficient la concentrații mai mici și cu un timp de contact scurt 18. ClO 2 are o toxicitate scăzută și corozivitate minimă la concentrațiile utilizate Se utilizează dezinfectarea și este recunoscut ca unul dintre cei mai eficienți agenți bactericide și fungicide pentru utilizare într-o varietate de setări 19, 20, 21.

Numeroase rezultate ale cercetării au arătat că ClO 2 poate controla agenții patogeni și comportamentul după recoltare. De exemplu, ClO & sub2; -Gazul a fost folosit pentru a inactiva L. monocytogenes, Salmonella și E. coli O157: H7 și 23 afine și 22 deteriorarea căpșunilor. Gazul ClO 2 a redus riscul contaminării microbiene, menținând în același timp proprietățile fructelor proaspete și a fost eficient în controlul degradării căpșunilor 24 în timpul recoltării. Cu toate acestea, este instabil la concentrații mari și nu poate fi transportat, necesitând, în mod istoric, generatoare la fața locului sau amestecuri de pulbere ineficiente din două părți.

Abonament necesar. Vă rugăm să recomandați JoVE bibliotecarului dvs.

Protocol

1. Măsurarea ClO 2 gazos în spațiul capului unei camere închise

Obțineți materialele: pungă ClO 2 (0,5 g suspensie ClO 2 (9,5% ai) într-un film de polimer selectat pentru viteza de eliberare (suprafața totală de 6 cm 2, componentele exacte sunt proprietare), o cameră de sticlă ( 19,14 L) și un capac cu intrare și ieșire de gaz comutabile.
Atașați punga ClO 2 cu capacul cu bandă dublă.
Închideți camera închizând capacul cu vaselină.
Închideți intrarea și ieșirea unui detector de gaz ClO 2 în cameră.
Notă: Acesta este un sistem de circulație a gazului și nu s-au produs pierderi de gaz la efectuarea măsurătorilor.
Opriți fluxul de gaz de intrare și ieșire și măsurați concentrația de ClO 2 în cameră după incubare timp de 0, 1, 2, 3, 4, 24, 26, 28 și 48 de ore.
Monitorizează temperatura și umiditatea relativă (RH) în cameră cu temperatura și jurnalul de date RH.

2. Pregătirea și depozitarea fructelor

1,14 L) scoici perforate.

Pliați cu grijă folia contaminată și așezați-o în tava de oțel. Scoateți mănușile și așezați-le în tigaie. Înfășurați punga autoclavabilă și autoclavizați toate consumabilele contaminate la 121 ° C timp de 25 de minute.

Atașați sacii ClO 2 la capacele a 12 scoici. Folosiți celelalte 12 scoici ca controale. Se cântărește fiecare scoică întreagă. Păstrați fructele la 20 ° C timp de 14 zile.

Luați probe în zilele 3, 7, 10 și 14. Exemplu de trei scoici care fac 3 repetări pe tratament pe zi.

3. Monitorizarea concentrației de ClO 2 în scoici

Așezați conductele de intrare și ieșire ale detectorului de gaz ClO 2 în mijlocul cojilor articulate, cu un spațiu de 2 cm între cele două capete și efectuați măsurarea ClO în zilele 2 3, 7, 10 și 14.

4. Determinarea populației microbiene și a atributelor calității fructelor

Agitați 5 fructe (aprox. 60 g) din fiecare replicare timp de 1 oră într-o pungă de probă sterilizată la 100 de rotații pe minut împreună cu 99 ml tampon steril de fosfat de potasiu (0,01 M, pH 7,2) pe un agitator orbital.
1. Diluții pe plăci seriale (1, 10 și 100 ori) ale tamponului de spălare, 50 μl l Folosiți o placă spirală pe fiecare dintre ECA (pentru E. coli) și PDA (pentru A. alternata).
2. Incubați plăcile ECA la 35 ° C timp de 24 h și plăcile PDA la 25 ° C timp de 3 zile. Citiți numărul de colonii microbiene cu un cititor de disc optic. Dezinfectați toate echipamentele care au adus fructele contaminate în contact după utilizare.
Măsurați fermitatea fructelor cu un tester de fermitate a fructelor folosind protocolul producătorului. Calibrați testerul înainte de fiecare utilizare. 20 măsoară fructele pentru fiecare replică și exprimă rezultatele ca forța de compresie, Newtons (N), necesară pentru a comprima fructele cu 1 mm (convertite în N m - 1).
Se cântărește întreaga scoică cu fructele la început și în timpul depozitării și se calculează pierderea în greutate comparativ cu greutatea inițială.

Rezultate reprezentative

Eliberarea ClO 2 a arătat un model liniar pentru primele câteva ore. Concentrația crește cu aproximativ 2,38 ppm/h în primele 4 ore. Rata de eliberare încetinește după 24 de ore de incubație, iar concentrația de ClO2 ajunge la 25,4 ppm. Cu toate acestea, concentrația a avut tendință după 24 de ore de incubare (Ilustrația 1) grajd.

Concentrația spațiului de cap de ClO 2 în scoică cu roșii curmale a fost de aproximativ 4 ppm între ziua 3 și ziua 10, a scăzut după 10 zile de depozitare și a fost de aproximativ 2 ppm în ziua 14 (Figura 2). Populațiile inițiale de E. coli și A. alternata pe fruct după inoculare au fost de 4,3 și respectiv 3,4 log CFU/g, respectiv. (3). Tratamentul cu plicuri ClO 2 a redus populațiile de E. coli și A. alternata cu 3,08 și 2,85 log CFU/g și, respectiv, după 14 zile de depozitare (Figura 3).

Efectele tratamentului cu ClO 2 asupra fermității fructelor și pierderii în greutate sunt prezente al 4-lea și 5 afișate. ClO 2 a prevenit pierderea fermității și a greutății fructelor, iar acest efect a fost sporit cu timpul de depozitare prelungit (Al patrulea și 5).

Figura 1: Profilul de eliberare ClO 2 al unui sac de 0,5 g ClO 2 într-un 19.14-L închis și gol - Recipient de sticlă la 20 ° C și umiditate relativă 91%.

Figura 2: Concentrația de ClO 2 în clapetă perforată de 1 lb. - Ambalare cu200 g roșii curmale la 20 ° C. Valorile sunt media ± SD.

Figura 3: Efectul tratamentului cu ClO 2 asupra populațiilor de E. coli și A. alternata pe suprafețele roșiilor de curmale inoculate depozitate 14 zile la 20 ° C. Valorile sunt media ± SD.

Figura 4: Efectul tratamentului cu ClO 2 asupra fermității datei roșiilor depozitate la 20 ° C timp de 14 zile. Valorile sunt media ± SD.

Figura 5: Efectul tratamentului cu ClO 2 asupra pierderii în greutate a roșiilor de struguria fost depozitat la 20 ° C timp de 14 zile. Valorile sunt media ± SD.

Abonament necesar. Vă rugăm să recomandați JoVE bibliotecarului dvs.

Discuţie

În protocolul nostru de preparare a inoculului, utilizarea unei căzi de oțel de 10 L cu o adâncime ca bazin pentru aplicarea inoculului, chiar și într-o pungă autoclavabilă, precum și o folie sterilă așezată pe uscat fructele, permite o Curăță și ajută la evitarea expunerii accidentale a omului la organisme potențial patogene. Pulverizarea fructelor în limitele sacului autoclavabil reduce dispersia aerosolilor microbieni. Permiterea fructului să se usuce pe folie pentru îndepărtarea completă și sterilizarea ulterioară a tuturor suprafețelor cu care fructul contaminat a intrat în contact.

Pe scurt, ClO 2 poate fi utilizat ca dezinfectant pentru a controla agenții patogeni, drojdiile și mucegaiurile pe fructe. Rezultatele acestui studiu sugerează că ClO 2 la concentrații mai mici pentru perioade mai lungi de timp în ambalajele active, cele microbiene, este util pentru îmbunătățirea siguranței și reducerea dezintegrării în timpul depozitării fără a compromite proprietățile fizice ale fructului. Aplicațiile viitoare ale acestui protocol includ testarea eficacității pungilor cu eliberare lentă ClO 2 ca supliment la ambalajele comerciale existente împotriva agenților infecțioși și a agenților putrefactivi ai oricărui număr de alimente proaspete, precum fructe, legume, carne și pâine.

Abonament necesar. Vă rugăm să recomandați JoVE bibliotecarului dvs.

Mulțumiri

Dorim să mulțumim sprijinului financiar oferit de Worrell Water Technologies, LLC. Menționarea unei mărci sau a unui produs de proprietate este doar pentru identificare și nu implică nicio reprezentare sau garanție a produsului de către Departamentul Agriculturii din SUA.