本文描述了用于采后害虫控制的一氧化氮（NO）熏蒸处理方案。在注入NO之前，先用氮气（N2）冲洗熏蒸室，以建立超低氧环境。处理结束时，再次用N2冲洗熏蒸室，以稀释NO，随后将产品暴露于环境空气中，从而避免接触二氧化氮（NO2）。
本文内容
摘要
摘要
一氧化氮（NO）是一种新发现的用于采后害虫控制的熏蒸剂。本文提供了对新鲜农产品进行NO熏蒸处理的详细操作规程，以及残留分析和产品品质评价的步骤。首先，用氮气（N₂）冲洗密闭的熏蒸室，室内放置新鲜果蔬，以置换其中的氧气；随后通入一氧化氮气体，使其达到预定浓度，并在设定的温度、湿度和处理时间内维持该浓度。处理结束后，通过通风排出残留气体。为检测熏蒸后产品中NO的残留情况，可采用化学比色法或气相色谱-质谱法对组织样品进行分析。同时，评估果蔬的感官品质、营养成分、生理代谢指标及贮藏性能，以确定处理对产品质量的影响。本方法适用于多种果蔬，如苹果、梨、葡萄、草莓、番茄和叶菜类等。通过优化处理参数，可在有效杀灭害虫的同时，最大限度地保持产品品质。该技术具有高效、低毒、无持久残留等优点，是一种有前景的替代传统熏蒸剂（如溴甲烷）的绿色防控手段。 关键词：一氧化氮，熏蒸，采后处理，害虫控制，果蔬保鲜，残留分析，品质评价2）以建立超低氧（ULO）环境，随后注入NO。然后将熏蒸室保持在2 - 5 °C的低温条件下，持续特定时间以彻底杀灭目标害虫，完成熏蒸处理。熏蒸处理结束后，用N₂冲洗熏蒸室2 在打开反应室接触环境空气之前，需对一氧化氮（NO）进行稀释，以防止 NO 与 O₂ 发生反应2，可产生NO2 且可能损害精细的生鲜产品。在NO熏蒸后的不同时间点，NO2 顶空中的硝酸盐和亚硝酸盐在液体样品中作为残留物进行测定。在处理后冷藏储存2周后评估产品品质，以确定一氧化氮熏蒸对产品品质的影响。保持 O2 防止其与一氧化氮（NO）发生反应，对NO熏蒸至关重要，是实验方案中的重要环节。测量NO浓度具有挑战性，本文提供了一种实用的解决方案。同时，还提出了若干可能的方案修改建议，以用于测定熏蒸舱内的NO浓度及其残留量。NO熏蒸有望成为采后农产品及贮藏产品害虫防控中甲基溴熏蒸的一种实用替代方法。本出版物旨在协助其他研究人员开展NO熏蒸在采后害虫防控方面的研究，推动NO熏蒸技术向实际应用的加速发展。
引言
一氧化氮是所有生物系统中普遍存在的一种细胞信使分子2。它作为化石燃料在发电厂和机动车中燃烧时产生的常见污染物，会大量释放，同时也在化肥生产过程中作为中间产物大量生成。过去20年对一氧化氮的深入研究，已积累了大量关于其在调控各种生物系统生化和生理过程中所起的重要作用、功能及作用机制的知识。这些研究成果已推动了一氧化氮在呼吸系统和心血管疾病治疗中的多种医学应用14,15,16。在农业领域，一氧化氮早在100多年前即被用于加工肉制品中以保持红色色素3。一氧化氮还可延长多种新鲜农产品的保质期，并提升其采后品质11,12,17,18,19,20。近年来，研究发现一氧化氮还是一种高效的采后害虫熏蒸剂6。
NO已被证明对所测试昆虫的所有生命阶段均有效（图1）。所测试的害虫种类代表了多种类型和不同生命阶段的害虫，表明一氧化氮熏蒸在控制多种害虫方面具有巨大潜力。一氧化氮熏蒸对害虫的防治效果接近 溴甲烷熏蒸。然而，一氧化氮（NO）熏蒸可在冷藏温度下进行。溴甲烷熏蒸则需要将冷藏产品升温，因此可能影响产品质量。例如，西方花蓟马， Frankliniella occidentalis，以及生菜蚜虫， Nasonovia ribisnigri，可以被控制 在2 °C下，分别用2.0%和1.0%的NO熏蒸处理2小时和3小时6. 与主要的溴甲烷替代处理方法——磷化氢熏蒸相比，一氧化氮熏蒸速度快得多，后者可能需要十天以上才能控制某些害虫4,6,9,10.
一氧化氮熏蒸对内外取食昆虫均有效。在受侵染的樱桃中，斑翅果蝇（Drosophila suzukii）的幼虫通过2.5%的一氧化氮熏蒸处理8小时即可得到控制9。在2 °C条件下，采用5%一氧化氮熏蒸24小时可完全控制受侵染苹果中苹果蠹蛾（Cydia pomonella）的幼虫9,10。一氧化氮熏蒸的效力随浓度、处理时间和温度的升高而增强6。这些因素可用于优化针对不同商品上多种害虫的一氧化氮熏蒸处理方案。
然而，NO 会自发地与 O2 反应生成 NO21。这不仅会消耗 NO，还可能对新鲜产品（如生菜）造成损害（图2）。因此，必须在超低氧（ULO）条件下进行 NO 熏蒸，以保持 NO 的稳定性。对于新鲜产品，还需在暴露于环境空气前用 N2 冲洗，以稀释残留的 NO，从而减少产品对 NO2 的接触。这些严格的要求增加了 NO 熏蒸的复杂性和成本。然而，NO 熏蒸在技术上被认为是可行的，并且具有成本效益7。大规模 NO 熏蒸所需的所有组件，包括氮气发生设备、NO 供应系统、监测设备（O2 分析仪、NO 测定仪）以及密闭熏蒸室，均可商业化获得或实现商业化生产。在低 O2 环境下进行的可控气氛（CA）贮藏和运输已在商业上广泛应用。为 NO 熏蒸产生 N2 所需的能源成本也相对较低，具体费用因地区而异7。
正确使用氮气（N2）先稀释一氧化氮（NO），再将产品暴露于环境空气中，即可终止一氧化氮熏蒸，该过程对新鲜水果和蔬菜是安全的8。迄今为止测试的所有新鲜水果和蔬菜，包括生菜、西兰花、黄瓜、辣椒、番茄、草莓、苹果、梨、橙子和柠檬，均已证实一氧化氮熏蒸是 安全的 8。在2 °C条件下，采用1% NO进行4小时熏蒸以防治西花蓟马，还可提升草莓品质。熏蒸处理一周后，草莓质地更坚实，色泽更鲜亮饱满，因此与对照组相比，其采后品质更优8。
一氧化氮熏蒸也不会在熏蒸的新鲜产品上留下有害残留物。由于一氧化氮（NO）会与氧气（O2）反应生成二氧化氮（NO2），而NO2的沸点为21 °C，因此一氧化氮熏蒸可能导致NO2在产品表面沉积。在有水存在的情况下，NO2会水解生成硝酸（HNO3）。因此，一氧化氮熏蒸可能在处理后的商品上残留硝酸盐（NO3-）和亚硝酸盐（NO2-）。当熏蒸结束时用氮气（N2）冲洗，一氧化氮熏蒸在熏蒸后24小时的新鲜商品中不会导致或仅导致极少量的硝酸盐或亚硝酸盐残留增加9,21。
NO 与 O2 的反应活性要求在实施 NO 熏蒸处理过程中必须严格排除 O2。这些操作的复杂性和严格性最好通过直观方式展示，并应被遵循和掌握。本视频期刊演示中，对新鲜产品的 NO 熏蒸处理进行了 讲解、图示和实际演示，以便其他研究人员开展 NO 熏蒸研究，并开发用于采后害虫防控的 NO 熏蒸处理技术。这些工作将有助于加快 NO 熏蒸技术在新鲜和贮藏产品采后害虫控制中的商业化应用。
方案
注意：新鲜产品的硝酸气体熏蒸处理首先在熏蒸室中建立超低氧环境，随后注入一氧化氮（NO），并在特定处理期间将熏蒸室维持在一定温度条件下，最后在打开熏蒸室前用氮气（N2）冲洗以稀释NO，过程如图所示（图3）。若需使用Model 405 nm NO2/NO/NOx监测仪和NOA一氧化氮分析仪测定熏蒸室顶空气体中的NO2以及液体样品中的硝酸盐和亚硝酸盐含量，请参考仪器制造商提供的用户手册以获取详细操作步骤。
警告：一氧化氮是一种强氧化剂，会与氧气自发反应生成二氧化氮。一氧化氮和二氧化氮均有毒性。请参考其材料安全数据表（MSDS）以确保安全操作和使用。出于个人安全考虑，所有涉及处理或可能接触 NO 或 NO2 的小规模熏蒸实验步骤均应在通风橱中进行。进行大规模 NO 熏蒸实验时，应使用个人 NO2 报警器。
1. 材料与仪器的准备
- 一氧化氮熏蒸所需的仪器、部件和材料
- 制作带有导管出口的一氧化氮铝箔袋。
- 使用热封机将铝箔袋的开口端密封在聚四氟乙烯（PTFE）导管周围。
- 然后使用环氧树脂胶对聚四氟乙烯（PTFE）导管周围的接缝和连接处进行密封，制成铝箔袋。
- 在导管末端安装一个旋塞阀。
注意：带导管的铝箔袋目前无商业产品。但可在实验室中使用市售铝箔袋和热封机轻松自制。
注意：氮气：常规工业压缩气瓶中的氮气纯度≥99.99%，适用于一氧化氮熏蒸。可将两个或多个带减压阀的气瓶设置为不同的出口压力并联使用。出口压力较高的气瓶会先被耗尽，随后才使用出口压力较低的气瓶。此方法在大规模熏蒸试验中尤为有用。
- 密闭熏蒸室。
注意：密闭性对一氧化氮熏蒸至关重要，因为一氧化氮会与渗入室内的氧气（O2）发生反应，从而降低可用于害虫防治的有效一氧化氮浓度，并产生可能损害新鲜产品的二氧化氮（NO2）。- 玻璃罐熏蒸室：在罐盖边缘均匀涂抹少量凡士林。将受虫害的样品等物品放入罐内后，用带有两个出口的盖子密封罐体。
注意：每个罐盖均设有两个出口，其中一个出口连接一根塑料管并延伸至罐底，以提高空气置换效率。 - 压力锅改装的熏蒸室：在压力锅边缘涂抹少量凡士林，将样品和昆虫放入锅内后盖上锅盖并密封。
- 大型熏蒸 室：在密封圈上均匀涂抹少量凡士林，将样品放入熏蒸室内，关闭门体，必要时拧紧夹具以确保密闭性。
注意：一氧化氮气体具有高度挥发性，因此熏蒸室内无需安装风扇来促进空气混合。
- 玻璃罐熏蒸室：在罐盖边缘均匀涂抹少量凡士林。将受虫害的样品等物品放入罐内后，用带有两个出口的盖子密封罐体。
- 制作带有导管出口的一氧化氮铝箔袋。
2. 在熏蒸室中建立超低氧条件
- 将一个腔室连接至 N2 气路和 O2 分析仪。
注：可使用一个 T 型接头，一端连接分析仪，另一端配备单向止回阀，用于释放空气，以避免过高气流进入 O2 分析仪。 - 通过流量计释放 N2，冲洗腔室以去除氧气。
- 当 O2 浓度接近 30 ppm 时，将 N2 流速降低至 0.5 - 1 L/min。
3. 一氧化氮气体的注入
- 用一氧化氮气体填充铝箔袋。
- 用 N 填充袋子2 首先，然后抽真空以去除氧气2 从袋子中。
- 然后在通风橱中将NO气体释放到袋中。
- 将袋子悬挂在通风橱中，用于NO熏蒸。
注意：由于一氧化氮的腐蚀作用，经过长期使用后，袋子可能会发生降解，管路可能会变脆2因此，这些袋子需要定期更换。
- 将NO注入熏蒸室。
- 用 N 冲洗注射器及连接的管路2 以冲洗出 O2.
- 从一氧化氮铝箔袋中取样，并将一氧化氮注入熏蒸室。
- 注射后，用N冲洗注射器及连接的管路2.
- 将熏蒸室置于 2 °C 环境中，持续整个熏蒸处理过程。
4. 在熏蒸室中测量一氧化氮浓度
注意：用于害虫控制的熏蒸中，一氧化氮（NO）浓度范围可能为 2,000 ppm（0.2%）至 50,000 ppm（5%）。该范围超出了当前 NO 监测仪的"检测范围"。但是，仍可通过稀释样品或使用稀释装置来测定 NO 水平。
- 小型密闭室熏蒸
- 在熏蒸结束时，稀释处理罐中的空气样品：
- 在罐中建立≤30 ppm O2的超低氧（ULO）条件。
- 从处理罐中采集气体样品，并注入ULO罐中。
- 通过将空气循环通过烟气分析仪，测定稀释样品中的NO和NO2浓度。
- 在熏蒸结束时，稀释处理罐中的空气样品：
- 大型密闭室熏蒸：操作流程见图4所示。
- 建立稀释系统。
- 测定NO和NO2浓度。
- 开启烟气分析仪，并用N2冲洗仪器。
- 开启样品气体流，测定NO和NO2浓度。
- 测定完成后，关闭样品气体流。
5. 终止一氧化氮熏蒸
- 仅对昆虫进行熏蒸
- 将熏蒸室置于通风橱中。
- 打开熏蒸室。
- 取出昆虫以进行死亡率评估。
注意：通常在熏蒸后将昆虫置于环境控制室中过夜，以便所有存活的昆虫在进行死亡率统计前充分恢复。
- 对新鲜农产品进行熏蒸
- 将熏蒸室移入通风橱（适用于小型熏蒸室）。
- 用 N2 冲洗熏蒸室，以实现特定次数的空气交换。
- 在排气口监测 NO 浓度。
注意：可使用烟气分析仪在 N2 冲洗过程中监测 NO 浓度。通常，在打开熏蒸室接触环境空气前，需冲洗至 NO 浓度低于 200 ppm。 - 取出昆虫以进行死亡率评估（如包含昆虫）。
- 储存经熏蒸处理的产品，用于残留分析和处理后品质评估。
注意：在将熏蒸后的产品转移储存前，应确保其在通风橱中有足够时间，使 NO 和 NO2 充分消散。通常将熏蒸产品与对照组一起在低温冷藏设备中储存一定时间，之后再评估其采后品质及可能的损伤情况。
6. 残留物分析
- 二氧化氮（NO₂）是一种大气污染物，主要由燃烧过程产生，例如机动车尾气和工业排放。它对呼吸系统具有刺激作用，长期暴露可导致肺功能下降和呼吸道疾病加重。在环境科学中，NO₂常被用作衡量空气污染程度的重要指标之一。监测NO₂浓度对于评估城市空气质量、制定环境保护政策以及研究其对公共健康的影响具有重要意义。2）使用405 nm NO检测2/NO/NOX 监测
- 打开405 nm NO2/NO/NOX 监测器预热 20 - 30 分钟。
- 关闭装有产品的熏蒸室。
注意：熏蒸结束后，打开熏蒸室并置于特定温度下，使 NO2 以消散。当一氧化氮（NO）2 用带有两个带活塞端口的盖子将室密封，以测量释放量。在程序演示中使用了20 °C的温度。 - 连接NO2 将监测器连接至腔室，使空气通过NO2 监视器
- 立即开始记录 NO 数据2 监测并收集数据1分钟。
- 将腔室与监测仪断开，并保持腔室密封。
注意：数据记录可通过菜单（MENU）启动> Dat -> 登录 NO2 通过计算机上的图形软件或监视器进行监测。 - 将密封的腔室在 20 °C 下保持 1 小时，然后重复数据采集步骤。
注意：时间间隔可根据一氧化氮（NO）的释放速率进行调整2 来自熏蒸产品。 - 计算两个 NO 之间的差值2 浓度并转换数据为 mg/kg/h。
- 使用GE Sievers 280i NO分析仪测定硝酸盐和亚硝酸盐
注意：请参阅制造商手册及相关论文21 详见 Yang 和 Liu（2017）的研究。- 样品制备
- 在搅拌机中均质化产品样品。
- 将15 g均质化样品从搅拌器转移至样品瓶中。
- 加入100 mL蒸馏H2O 在样品瓶中静置10分钟。
- 过滤样品，并将滤液在2 °C下保存至使用。
- 用于一氧化氮分析仪测定硝酸盐的还原剂制备
注意：详细信息请参阅制造商提供的使用手册。- 加入0.8 g氯化钒（VCl3在烧瓶中。
- 缓慢向含有 VCl 的烧瓶中加入 100 mL 1 M 盐酸（HCl）3盖上瓶塞，轻轻旋转摇动数次。
- 使用滤纸和漏斗过滤溶液，将滤液瓶口用铝箔密封后置于冰箱中保存。
- 使用一氧化氮分析仪同时测定硝酸盐和亚硝酸盐
注意：详细信息请参阅制造商提供的使用手册。- 将水浴预热至 95 °C。向吹扫瓶中加入 4 - 6 mL 硝酸盐还原剂，并调节惰性气体流速至适当水平。
注：惰性气体为 He。N2 也可以使用气体。 - 使用注射器将5 µL样品溶液注入吹扫瓶中。
- 当样品峰出峰完毕后，进行下一个样品进样。
- 将水浴预热至 95 °C。向吹扫瓶中加入 4 - 6 mL 硝酸盐还原剂，并调节惰性气体流速至适当水平。
- 使用一氧化氮分析仪测定亚硝酸盐
注意：详细信息请参阅制造商提供的使用手册。- 调节吹扫容器上的阀门，使惰性气体压力保持在1 - 2 psi。
- 向吹扫瓶的第一个球部加入 4 - 6 mL 浓乙酸。
- 称取50 mg碘化钠（NaI），溶于1–2 mL H2O.
- 将 NaI 溶液加入吹扫容器中，混匀 1 - 2 分钟。
- 将惰性气体流速调至适当水平。
- 使用注射器将5 µL样品溶液注入吹扫瓶中。
- 当样品峰出峰完毕后，进行下一个样品进样。
- 样品制备
7. 果蔬采后品质评价
注意：一氧化氮熏蒸可能导致产品损伤，此类损伤可能在熏蒸后立即出现（图5）。然而，产品品质通常在处理后经过1至2周的冷藏贮存再进行评估。损伤症状会随着时间推移而加剧，在品质评估时更易于识别。不同新鲜产品的评估程序可能存在显著差异。此处仅以生菜品质评估为例，展示基于既定方法的评估流程5。
- 熏蒸处理两周后，将生菜从冷藏环境中取出。拆除包装，检查所有处理组（包括对照组）生菜表面的污渍和变色情况。
- 根据既定程序8，对所有处理组的外部视觉品质进行评分并记录。
- 将生菜切成两半，检查所有处理组内部是否存在污渍和变色现象。
- 对所有处理组的内部视觉品质进行评分并记录。
结果
新鲜农产品的氮氧化物熏蒸处理需以氮终止2 冲洗以在打开熏蒸室使产品暴露于环境空气前稀释NO。当熏蒸处理通过直接打开舱室通向环境空气而终止，且未使用N2 冲洗，NO 与 O 的反应2 将导致 NO2 新鲜产品中一氧化氮的生成及其暴露2 常导致损伤，包括褐色污渍、变色和组织坏死斑点8. 像生菜、西葫芦和梨这类精细的蔬菜和水果容易受到一氧化氮的损伤2当使用 N 终止 NO 熏蒸时2 冲洗后，熏蒸处理已被证明是安全的，不会对产品质量造成任何损害（图6 和 图7）。事实上，与未熏蒸对照组相比，采用一氧化氮（NO）熏蒸进行害虫控制已被发现可提高新鲜农产品的采后品质，这一点已在草莓上得到验证。用于防治西花蓟马的一氧化氮熏蒸处理，可使草莓保持更鲜亮浓郁的色泽，并且在熏蒸一周后硬度更高，质地更硬实，相较于对照组更为坚实8用塑料套膜包裹的生菜，其表面叶片在包裹膜通风孔正下方可能会因一氧化氮（NO）与氧气（O）的反应而受到损伤。2 生成一氧化氮2 如果熏蒸未被正确终止。
用 N 冲洗2 在NO熏蒸结束时影响了NO2 熏蒸产品中释放。当使用氮气终止无NO熏蒸时2 冲洗后，NO 水平无显著差异2 处理组与对照组之间的释放速率。然而，在熏蒸结束时用空气冲洗的NO熏蒸处理，其NO释放量更高2 与对照组相比的释放速率以及一氧化氮（NO）的释放2 随时间推移而下降。
对于大多数新鲜产品，包括生菜、西兰花、草莓、苹果、橙子 等。，一氧化氮（NO）水平无显著差异3- 或 NO2- 处理终止于 N 时的水平差异2 冲洗组与对照组。只有当用正常空气冲洗以终止NO熏蒸处理时，NO水平才显著升高3- 以及一氧化氮2- 所有熏蒸产品中的浓度均高于对照组和N2 已熏蒸产品冲洗。NO2- 浓度在熏蒸和对照产品中通常均未检出（表1 和 表 2因此，当熏蒸结束后用氮气充分吹扫时，24小时后新鲜农产品中未检测到显著水平的NO残留。
图1：NO熏蒸对昆虫和螨类的影响。 请点击此处查看此图的放大版本。
图2： NO与O2反应生成NO2对生菜造成伤害的演示。 请点击此处查看该图的高清版本。
图3： NO熏蒸操作流程图。 请点击此处查看该图的放大版本。
图4： 利用稀释装置和配备NO传感器的烟气分析仪，在大规模NO熏蒸试验中测量NO浓度的方法。 请点击此处查看该图的放大版本。
图5： 比较以氮气终止熏蒸处理的效果2 采后新鲜果蔬的冲洗与气洗对其品质的影响 请点击此处查看该图的放大版本。
图6： 生菜、西兰花和苹果在采后经三种处理（C、T1、T2）熏蒸14天后的品质表现，其中C、T1和T2分别代表对照组、以N2冲洗终止熏蒸、以空气冲洗终止熏蒸。 请点击此处查看该图的放大版本。
图7： 柑橘、梨和桃在三种处理（C、T1、T2）下熏蒸后14天的采后品质，其中C、T1、T2分别代表对照组、以N2冲洗结束熏蒸处理、以空气冲洗结束熏蒸处理。 请点击此处查看该图的高清版本。
| 产品 | NO (%) | 处理方式 | NO3- (mg/100 g) | NO2- (mg/100 g) |
| 苹果 | 5.0 | NO-空气 | 1.60±0.12 a | 0.50±0.16 a |
| NO-N2 | 1.36±0.13 ab | 0.03±0.01 b | ||
| 对照 | 0.76±0.28 b | 0 b | ||
| 杏 | 3.0 | NO-空气 | 1.84±0.14 a | 0.21±0.02 a |
| NO-N2 | 0.92±0.17 b | 0 b | ||
| 对照 | 0.54±0.01 b | 0 b | ||
| 芦笋 | 3.0 | NO-空气 | 2.19±0.13 a | 0.08±0.04 a |
| NO-N2 | 0.70±0.03 b | 0 a | ||
| 对照 | 0.84±0.07 b | 0 a | ||
| 蓝莓 | 3.0 | NO-空气 | 2.74±0.46 a | 0.14±0.02 a |
| NO-N2 | 1.24±0.19 b | 0 b | ||
| 对照 | 1.22±0.15 b | 0 b | ||
| 西兰花 | 3.0 | NO-空气 | 18.69±3.75 a | 0.17±0.06 a |
| NO-N2 | 18.51±3.42 a | 0 b | ||
| 对照 | 12.26±2.31 a | 0 b | ||
| 樱桃 | 3.0 | NO-空气 | 1.75±0.11 a | 0 |
| NO-N2 | 0.56±0.09 b | 0 | ||
| 对照 | 0.65±0.08 b | 0 | ||
| 大蒜 | 3.0 | NO-空气 | 5.05±0.45 a | 0.14±0.02 a |
| NO-N2 | 4.45±0.79 a | 0 b | ||
| 对照 | 5.01±0.69 a | 0 b | ||
| 葡萄 | 3.0 | NO-空气 | 6.32±0.68 a | 0 |
| NO-N2 | 2.38±0.43 b | 0 | ||
| 对照 | 2.74±0.25 b | 0 | ||
| 辣椒 | 3.0 | NO-空气 | 9.26±0.35 a | 0.71±0.12 a |
| NO-N2 | 6.75±0.68 b | 0.02±0.01 b | ||
| 对照 | 6.23±0.72 b | 0 b | ||
| 猕猴桃 | 3.0 | NO-空气 | 1.66±0.55 a | 0 |
| NO-N2 | 1.25±0.09 a | 0 | ||
| 对照 | 1.41±0.31 a | 0 | ||
| 生菜 | 2.0 | NO-空气 | 112.85±20.17a | 7.99±2.02 a |
| NO-N2 | 38.97±5.87 b | 0.1±0.1 b | ||
| 对照 | 40.64±10.81b | 0 b | ||
| 橙子 | 3.0 | NO-空气 | 1.22±0.13 a | 0.27±0.05 a |
| NO-N2 | 1.05±0.05 a | 0.02±0.01 b | ||
| 对照 | 1.24±0.22 a | 0 b | ||
| 李子 | 3.0 | NO-空气 | 1.04±0.08 a | 0 |
| NO-N2 | 0.63±0.04 b | 0 | ||
| 对照 | 0.84±0.11 ab | 0 | ||
| 草莓 | 2.5 | NO-空气 | 6.01±0.62 a | 0 |
| NO-N2 | 5.30±0.77 a | 0 | ||
| 对照 | 6.16±1.06 a | 0 |
表1：新鲜果蔬经16小时一氧化氮熏蒸后24小时残留的硝酸盐和亚硝酸盐水平。 对于每种产品，数值后标有不同字母者表示差异显著（基于Tukey HSD多重比较检验，P ≤ 0.05）。转载自Yang和Liu（2017）。
讨论
在熏蒸过程中防止 O2 进入熏蒸室，对于成功利用 NO 进行害虫防控至关重要。熏蒸室必须具备气密性密封，且连接管路在用于向熏蒸室释放 NO 气体前，需用 N2 或其他惰性气体充分冲洗，以去除其中的 O2。NO 熏蒸的另一个关键环节是在熏蒸结束时用 N2 冲洗以稀释 NO，从而避免产生过量 NO2 及其对新鲜农产品可能造成的伤害。由于不同新鲜农产品对 NO2 暴露的耐受能力各不相同，因此 NO 熏蒸处理可能需要不同程度的 N2 冲洗以防止损伤。由于 NO2 的沸点较高（约 21 °C），且易与水反应生成酸，NO2 的生成可能导致熏蒸后产品表面残留更多的 NO2，并增加由 NO2 转化而来的硝酸盐和/或亚硝酸盐含量。
待熏蒸产品的类型也可能使熏蒸过程变得复杂，例如需要先用氮气（N2）进行初始冲洗以建立超低氧（ULO）条件，再在熏蒸结束时用氮气（N2）进行最终冲洗以终止处理。对于用带孔塑料包裹的大叶蔬菜（如包膜生菜），其结构会严重阻碍空气流通，因此在熏蒸开始时难以用氮气（N2）充分置换氧气（O2），在熏蒸结束时也难以用氮气（N2）有效清除一氧化氮（NO）。对于此类产品，采用较低浓度的一氧化氮（NO）与较长处理时间相结合的方式控制害虫更为适宜，因为这更有利于保持产品质量。
在进行一氧化氮熏蒸时，监测熏蒸室中NO水平是另一项挑战。大多数仪器无法测量用于害虫防治的一氧化氮熏蒸所使用的高浓度NO。目前虽有少数商用稀释装置，但其是否适用于NO熏蒸尚不明确。然而，可按照上述方法自制稀释装置，并将其与配备NO传感器的气体监测仪联用，以实现对NO的监测。
可对熏蒸室中一氧化氮（NO）浓度监测的操作流程进行更多改进。例如，可将熏蒸室内的空气样品与一定体积的氮气在铝箔袋中进行稀释。随后，可使稀释后的空气样品通过配备高浓度NO传感器的烟气分析仪，以测定NO浓度。然而，该过程中难以避免NO的氧化，且稀释过程可能导致部分NO损失。因此，基于熏蒸室稀释空气样品测定结果所计算出的NO浓度，可能低于熏蒸室内的实际NO水平。
根据可用的熏蒸室类型，建立超低氧（ULO）条件的过程也可相应调整。对于可在真空条件下使用的熏蒸室，可通过反复抽真空并随后充入氮气的方式来建立ULO条件。该方法在建立ULO条件方面比上述常规冲洗法更为高效。对于储藏产品，也可使用CO2替代N2来建立用于NO熏蒸的ULO条件。
进行残留分析时，选用405 nm的NO2/NO/NOx监测仪检测熏蒸样品顶空中释放的NO2气体，同时将一氧化氮分析仪设置为检测液体样品中的硝酸盐和亚硝酸盐。然而，也可使用其他类型且具有适当灵敏度和特异性的仪器来测定顶空中的NO2以及液体样品中的硝酸盐和亚硝酸盐。因此，残留测定的操作步骤可根据可用仪器进行相应调整。
由于一氧化氮（NO）具有高度挥发性，沸点为-152 °C，且会立即与氧气（O2）发生反应，因此熏蒸处理后不太可能在熏蒸产品上残留NO。因此，仅检测了熏蒸产品顶空中二氧化氮（NO2）的含量。NO2的沸点较高，为21 °C，从产品中消散的速度要慢得多，因此在熏蒸处理后的一段时间内可能仍会残留在熏蒸产品上。
对于叶类蔬菜，如果一氧化氮（NO）熏蒸处理结束时不使用氮气（N2）进行吹扫，NO 会与氧气（O2）反应生成二氧化氮（NO2），并且由于新鲜农产品通常在低温下储存，NO2 可能在一段时间内持续存在。因此，从缩短熏蒸后重新进入处理区域的时间角度考虑，NO 熏蒸在结束时也应使用氮气（N2）进行吹扫。因此，监测 NO2 的释放情况对于确定熏蒸后产品上残留的 NO2 浓度及其持续时间至关重要。熏蒸产品上 NO2 的水平可能会影响这些产品后续的处理或储存方式。
硝酸盐天然存在于土壤和植物中，包括水果和蔬菜。 某些根茎类蔬菜可积累较高浓度的硝酸盐。蔬菜是膳食中硝酸盐的主要来源。例如，新鲜生菜和菠菜的平均硝酸盐含量分别为 786 - 1,080 mg/kg 和 1,420 - 3,400 mg/kg。欧盟法规规定生菜和菠菜中硝酸盐的最大限量为 2,500 - 4,500 mg/kg 和 2,000 - 3,000 mg/kg13。硝酸盐和亚硝酸盐也常被添加到加工肉类中，如培根、火腿、香肠和热狗，因其在这些肉制品中用作防腐剂而被摄入。对一氧化氮（NO）熏蒸后残留的硝酸盐和亚硝酸盐进行检测，旨在了解NO熏蒸对熏蒸产品中这些物质含量的影响程度，但该检测结果可能与食品安全无关。因此，除非在将NO注册为熏蒸剂或其他监管程序中被监管机构要求，否则对硝酸盐和亚硝酸盐残留的检测应视为可选项目。硝酸盐和亚硝酸盐检测的详细操作步骤亦有文献可供参考21。
与大多数其他熏蒸剂相比，一氧化氮（NO）熏蒸具有对昆虫和螨类各发育阶段均高效且无有害残留的优点，如前所述6,7,9。鉴于目前在采后害虫防控领域，溴甲烷熏蒸缺乏有效的替代方案，且大多数替代熏蒸剂会在处理产品中留下有毒残留物，因此有必要大力加强NO熏蒸的研究、开发和注册工作，以推动这一安全高效的采后害虫防控技术进入市场应用。然而，由于熏蒸操作程序复杂，并对超低氧（ULO）条件有严格要求，许多研究人员在开展NO熏蒸研究前可能需要接受专门培训。本文旨在为新鲜及贮藏农产品采后害虫防控的实验室NO熏蒸处理提供信息详实、易于遵循的操作流程。这些操作流程的基本原理也可用于制定适用于实际应用的大规模NO熏蒸方案。
致谢
本研究部分得到了美国农业部外国农业服务局TASC资助的支持。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 一氧化氮气体 | Praxair | UN1660 | 纯度99.5% |
| 氮气 | Praxair | UN1066 | 工业级 |
| 熏蒸室 | （定制） | 尺寸：30"x30"x30"；由不锈钢制成，边缘配有橡胶密封垫圈。 通过将盖子压紧至涂抹了凡士林的密封垫圈上实现密封。该室具有多个端口，用于冲洗腔体和采集空气样品。 | |
| 一氧化氮分析仪 | GE Scientific | NOA 280i analyzer | 测量NO和NO₂、硝酸盐及亚硝酸盐 |
| 405 nm NO₂/NO/NOx监测仪 | 2B Technologies Inc | 量程：NO（0–2 ppm），NO₂+NO（0–10 ppm） | |
| Kane 900+ 气体监测仪 | Kane International | 配备NO、NO₂、CO、O₂传感器 | |
| 流量计及控制器 | Omega Engineering | 流量范围：0–1、0–5、0–20 LPM | |
| 管路、接头、旋塞阀 | Cole-Parmer | 管路材质：尼龙和聚四氟乙烯，规格：1/8" 和 5/32"（4 mm）；可与接头和旋塞阀匹配 | |
| 氧气分析仪 | Illinois Instruments | Model 810 | 氧化锆传感器，灵敏度：0.1 ppm，量程：0–100% |
| 二氧化氮个人报警器 | SENSIT Technologies | Sensit P100 | 在通风橱外进行大规模NO熏蒸时应使用 |
| 流量计及控制器 | Omega Engineering | 流量范围：0–1、0–5、0–20 LPM | |
| 气密注射器 | SGE Analytical Science | 10 ml、100 ml | |
| 气密注射器 | Hamilton Company | 10 μL | |
| 管路、接头、旋塞阀 | Cole-Parmer | 管路材质：尼龙和聚四氟乙烯，规格：1/8" 和 5/32"（4 mm）；可与接头和旋塞阀匹配 | |
| 碘化钠 | Fisher Chemical | S324-100 | |
| 冰醋酸 | Fisher Chemical | UN2789 | ≥99.7% 纯度 |
| 盐酸 | Cole-Parmer | SA48-500 | 1.0 N |
| 三氯化钒 | Acros Organics | 197000250 | 纯度97% |
| 氢氧化钠 | Fisher Chemical | BPSS266-1 | 1 M |
| SAHARA S3 不锈钢加热浴循环器 | ThermoFisher Scientific | ||
| SC 100 数字浸入式循环器 | ThermoFisher Scientific | ||
| 氧气 | Praxair | *001043 | 纯度99.5–100% |
| 热封钳 | Sorbent Systems | 聚酯袋热封仪 | |
| 聚酯袋（Mylar袋） | Sorbent Systems | ||
| Flipmate 过滤组件 | Cole-Parmer | EW-35202-29 | |
| 15 ml 聚丙烯管 | Falcon | ||
| 滤纸 P5 | Fisher Scientific | ||
| 搅拌器 | Waring | Blender 7010G | 型号 WF2211212 |
| 稀释装置 | 本实验室自制 | 将四段等长的聚四氟乙烯微管末端连接至一个接头，并在每根微管的另一端各配一个接头。 |
参考文献
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