Verfahren der Labor-Begasung für die Schädlingsbekämpfung mit Gas Stickstoffmonoxid

Das übergeordnete Ziel dieses Videos ist es, den Einsatz von Stickoxid-Begasung zur Schädlingsbekämpfung nach der Ernte vorzustellen und zu demonstrieren, wie Rückstände auf den begasten Produkten gemessen werden können. Stickstoffmonoxid ist ein neues Begasungsmittel zur Schädlingsbekämpfung nach der Ernte. Aufgrund seiner reaktiven Natur mit Sauerstoff muss die Stickstoffmonoxid-Begasung jedoch unter Bedingungen mit extrem niedrigem Sauerstoffgehalt durchgeführt werden und stellt strenge Anforderungen an die Begasungsverfahren.

Verfahren werden von Dr. Xiangbing Yang, dem Postdoc in meinem Labor, und auch Tiffany Masuda, der Technikerin in meinem Labor, demonstriert. Beladen Sie zunächst die Kammern mit Insekten oder Produkten. Fetten Sie die Dichtungen mit Vaseline ein und verschließen Sie die Kammern luftdicht.

Bei der Stickoxid-Begasung ist es wichtig, die Kammern luftdicht verschlossen zu halten, also achten Sie darauf, die Dichtungen der Kammer richtig zu schmieren und die Deckel fest zu halten. Verbinden Sie als nächstes einen Ausgang über einen T-Verbinder mit Rückschlagventil mit einem Sauerstoffanalysator und den zweiten Ausgang mit einem Durchflussregler, der mit einer Stickstoffflasche verbunden ist. Spülen Sie nun die Kammer mit Stickstoff, um eine Atmosphäre mit extrem niedrigem Sauerstoffgehalt zu schaffen.

Beginnen Sie mit einer hohen Durchflussrate und reduzieren Sie die Durchflussrate bei einem Sauerstoffgehalt von fast 30 Teilen pro Million auf 0,5 bis 1 l pro Minute. Wenn der Sauerstoffgehalt niedrig genug ist, schließen Sie die Absperrhähne, um die Kammer abzudichten. Bereiten Sie als Nächstes die Spritze und den angeschlossenen Mikroschlauch vor, mit dem das Stickstoffmonoxid in die Kammer abgegeben wird.

Spülen Sie zunächst den Sauerstoff mit Stickstoffgas aus. Laden Sie dann die Spritze und den Schlauch mit Stickstoffmonoxid aus dem Folienbeutel. Verbinden Sie nun den Mikroschlauch mit der ersten Kammer und öffnen Sie kurz den Absperrhahn, um das Gas einzuspritzen.

Wiederholen Sie diesen Vorgang für jede zu behandelnde Kammer. Übertragen Sie dann die Begasung für die Dauer der Behandlung in einen klimatisierten Schrank. Bei der Begasung von Insekten ohne Produkte öffnen Sie die Kammer in einem Abzug, um die Begasung zu beenden.

Nach mindestens 30 Minuten Belüftung bringen Sie die Insekten über Nacht in eine Klimakammer, bevor Sie ihre Sterblichkeit bewerten. Um die Begasung von frischen Produkten zu beenden, spülen Sie zuerst die Kammer mit etwa 10 Luftwechseln von Stickstoff. Öffnen Sie dann die Kammer und lüften Sie sie eine Stunde oder länger lang.

Bewahren Sie die Produkte dann für eine zukünftige Bewertung im Kühlschrank auf. Stellen Sie die große Kammer in eine begehbare Kühlbox, die mit einem Abluftsystem ausgestattet ist. Tragen Sie immer einen Stickstoffdioxid-Alarm, wenn Sie mit Stickstoffmonoxid außerhalb eines Abzugs arbeiten.

Fetten Sie die Dichtung ein und dichten Sie sie ab. Spülen Sie dann die Kammer wie zuvor mit Stickstoff. Die Herstellung von extrem niedrigen Sauerstoffbedingungen in der großen Kammer kann lange dauern.

Hypothetisch bräuchten Sie 13 Luftaustausche von Stickstoff, um den Sauerstoffgehalt auf unter 30 ppm zu reduzieren. Sie können die benötigte Zeit anhand der Durchflussmenge und des Volumens der Kammer abschätzen. Schließen Sie nach der Injektion einen Folienbeutel an, um den Druck auszugleichen.

Richten Sie dann ein Probenverdünnungsgerät und einen Gasmonitor ein, um die Stickoxidkonzentration zu messen. Bereiten Sie einen großen, mit Stickstoff beladenen Folienbeutel mit einem Streifen von Verbindern vor, die alle mit einem einzigen Schlauch verbunden sind. Fügen Sie einen Rauchgaswarner mit einer Pumpe hinzu und schließen Sie diese Baugruppe an die Kammer an.

Verwenden Sie den Monitor, um die Stickoxidwerte in der Kammer zu messen. Führen Sie nun den Beendigungsprozess der Stickoxid-Begasung durch. Schalten Sie den Stickstofffluss ein, um die Kammer zu spülen, schalten Sie die Abgasanlage ein und öffnen Sie das Ventil.

Befolgen Sie nun das beschriebene Protokoll, um den Beendigungsprozess der Stickoxid-Begasung abzuschließen. Sobald die Stickstoffspülung abgeschlossen ist, d. h. wenn der Stickoxidgehalt unter 200 ppm fällt, öffnen Sie die Kammer. Um die Stickstoffdioxidfreisetzung aus den begasten Produkten zu messen, erwärmen Sie zunächst den 405-Nanometer-Stickoxid-Gasmonitor.

Schließen Sie dann die Begasungskammer mit den Produkten darin. Schließen Sie als Nächstes den Monitor an die Kammer an und zirkulieren Sie die Kammerluft durch den Monitor. Erfassen Sie Baselinedaten für eine Minute.

Trennen Sie dann den Monitor von der Kammer und halten Sie die Kammer eine Stunde lang verschlossen. Sammeln Sie eine Stunde später eine weitere Minute Daten, um die Freisetzungsrate von Stickstoffdioxid zu berechnen. Um Rückstände von begastem Produkt zu messen, bereiten Sie zunächst eine homogenisierte Produktprobe vor, mischen Sie 15 Gramm der homogenisierten Probe in 100 mL destilliertes Wasser und lassen Sie die Mischung absetzen.

Anschließend werden die Proben vakuumfiltriert und das Filtrat bei 2 Grad Celsius gelagert. Um die Nitritkonzentration der begasten Probe zu messen, geben Sie 4 bis 6 ml konzentrierte Essigsäure in den ersten Kolben des Stickstoffmonoxid-Analysators. Stellen Sie als Nächstes einen Spülbehälter mit einem Inertgasdruck von etwa 1 bis 2 psi auf.

Lösen Sie dann 50 mg Natriumiodid in 1 bis 2 ml Wasser auf und geben Sie dies in den ersten Kolben des Spülgefäßes. Lassen Sie die Lösungen einige Minuten lang mischen. Stellen Sie den Gasdurchfluss so ein, dass der Druck der Zellen zwischen 4 und 7 Torr liegt.

Injizieren Sie nun 5 mcL Probenlösung in das Spülgefäß und ermitteln Sie dann den Nitritgehalt auf dem Computerbildschirm. Bitte beachten Sie das Textprotokoll zur Messung des kombinierten Nitrat- und Nitritgehalts bei 95 Grad Celsius. Drei Begasungsbehandlungen von verschiedenen Obst- und Gemüsesorten zeigen die Schäden, die ohne die Stickstoffgasspülung vor der Exposition des Produkts an der Umgebungsluft angerichtet wurden.

Die oberste Zeile ist der Steuerelementzustand. In der zweiten Reihe wurde die Stickoxid-Begasung mit der Stickstoffgasspülung ordnungsgemäß beendet. Die untere Reihe zeigt die Ergebnisse des Abschlusses der Begasung mit einer Luftspülung, die oft zu Flecken oder Verfärbungen führt.

24 Stunden nach einer 16-stündigen Begasung wurden die Produkte mittels Rückstandsanalytik analysiert. Bei den meisten Produkten gab es keine signifikanten Unterschiede in den NO3- und NO2-Werten zwischen der Behandlung, die mit der Stickstoffspülung beendet wurde, und der Kontrolle; Wenn jedoch vor der Exposition gegenüber atmosphärischen Gasen keine Spülung mit Stickstoff auftrat, stiegen die NO3- und NO2-Werte in begasten Produkten an. Die kritischsten Aspekte dieses Begasungsverfahrens bestehen darin, die Begasungskammer luftdicht zu halten und einen extrem niedrigen Sauerstoffgehalt herzustellen und aufrechtzuerhalten, sowie die Spülkammer mit dem Stickstoff an ihrem Ende.

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass die Zeit, die benötigt wird, um einen extrem niedrigen Sauerstoffgehalt herzustellen, drastisch variieren kann, je nachdem, welche Art von Produkten und wie viel Produkte begast werden sollen. Verschiedene Frischprodukte haben eine unterschiedliche Toleranz gegenüber Stickstoffdioxid. Dadurch wird festgelegt, wie stark die Begasungskammer mit dem Stickstoff gespült werden muss, bevor die Kammer geöffnet wird, um das Produkt der Umgebungsluft auszusetzen.

Auch hier kann die Eingriffszeit geändert werden. So kann beispielsweise das Vakuum in Kombination mit der Stickstoffspülung verwendet werden, um extrem sauerstoffarme Bedingungen effizienter zu schaffen. Bitte beachten Sie die Sicherheitsvorkehrungen bei der Durchführung der Stickoxid-Begasung.

Stickstoffmonoxid ist kein Lachgas. Es ist ein starkes Begasungsmittel.