Articolo metodologico

A rilascio di biossido di cloro in un sistema di imballaggio forato per prolungare la durata di conservazione e migliorare la sicurezza dei Pomodori

DOI:

10.3791/55400

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7 aprile 2017

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1USDA, ARS, USHRL, 2Indian River Research and Education Center, University of Florida, 3Worrell Water Technologies, LLC

In questo articolo

Sommario

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Qui, descriviamo un protocollo per l'applicazione di un nuovo prodotto ClO2 a lento rilascio che riduce il deterioramento e prolunga la durata di conservazione della frutta fresca. Il prodotto ClO2 a lento rilascio è stato aggiunto alle confezioni standard di pomodori a grappolo commerciali e testato contro Escherichia coli e Alternaria alternata.

Abstract

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A-rilascio controllato diossido di cloro (ClO 2) sacchetto è stato sviluppato sigillando forma di fanghi di ClO 2 in pellicola polimerica semipermeabile; le proprietà di rilascio della sacca sono stati monitorati in contenitori con o senza frutta. Il sacchetto è stato applicata all'interno di una conchiglia forata contenente uva pomodori, e l'effetto sulla popolazione microbica, compattezza, e la perdita di peso è stata valutata durante un periodo di conservazione 14 giorni a 20 ° C. Entro 3 giorni, la concentrazione di ClO 2 nelle custodie di plastica ha raggiunto 3,5 ppm e rimane costante fino al giorno 10. Successivamente, si è ridotta a 2 ppm di giorno 14. Il ClO 2 sacchetto esposto forte attività antimicrobica, riducendo le popolazioni di Escherichia coli mediante 3,08 log CFU / g e Alternaria alternata popolazioni di 2,85 log CFU / g dopo 14 giorni di conservazione. Il trattamento ClO 2 ha anche ridotto la perdita di ammorbidimento e di peso e ha esteso la durata complessiva dei pomodori. I nostri risultatisuggeriscono che il trattamento ClO 2 è utile per estendere la shelf life e migliorare la sicurezza microbiologica dei pomodori durante la conservazione, senza compromettere la qualità.

Introduzione

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Una dieta ricca di frutta e verdura fresca può contribuire a ridurre il rischio di molte malattie, tra cui la malattia coronarica e specifici tipi di tumori 1. Tuttavia, ci sono un certo numero di agenti patogeni microbici di origine alimentare, come Escherichia coli, Salmonella enterica e Listeria monocytogenes, legati al consumo di frutta fresca e verdura che possono causare malattie o addirittura la morte tra i consumatori che mangiano contaminati prodotti 2. Ad esempio, E. coli O157: H7 focolai sono stati associati con l'uva, pomodori e fragole 3, 4, e le epidemie di epatite A sono stati associati con mirtilli freschi 5. Inoltre, la contaminazione microbica può causare la perdita sostanziale prodotto attraverso postharvest decadimento 6. Alternaria alternata è un importante impianto funghi patogeni t cappello è noto per provocare macchie fogliari e altre malattie in oltre 380 specie di piante ospiti 7. E 'stato dimostrato di essere la causa di una macchia nera Alternaria 8, una malattia gambo cancro e una piaga foglia di pomodoro 9. Pertanto, un trattamento post-raccolta decontaminazione sicuro ed efficace è necessario per entrambi i patogeni controllo e per evitare il decadimento post-raccolta in prodotti freschi.

tecnologie bassa e non residui sono nuove tendenze per disinfettanti alternativi. Una varietà di fungicidi post-raccolta sono stati utilizzati per ridurre gli organismi di deterioramento e per prevenire malattie a trasmissione alimentare. Ozono, un forte agente antimicrobico, ha dimostrato di preservare la qualità e la freschezza di fragole e mirtilli 10, 11. Tuttavia, l'ozono può causare l'ossidazione dei tessuti superficie del frutto e può provocare lo scolorimento e il deterioramento della qualità sapores = "xref"> 12. Il cloro è stato usato per disinfettare i prodotti freschi, come ad esempio i mirtilli e mele 13. Pur efficace, il cloro può reagire con composti contenenti azoto o ammoniaca, con conseguente sottoprodotti cancerogeni 14, specialmente se utilizzati per la sanificazione di frutta fresca 15.

Il biossido di cloro (ClO 2), in alternativa disinfettante, è stato approvato dalla Cina e gli Stati Uniti per il trattamento post-raccolta di frutta e verdura 16. ClO 2 è un agente ossidante idrosolubile con una capacità di ossidazione 2,5 volte superiore a quella di cloro libero 17. ClO 2 è altamente efficace a basse concentrazioni e con un breve tempo di contatto 18. ClO 2 ha una bassa tossicità e corrosività minima alle concentrazioni utilizzate per la disinfezione, ed è riconosciuto come uno dei più efficaci battericidae agenti fungicidi per l'uso in una varietà di impostazioni 19, 20, 21.

Numerosi risultati delle ricerche hanno dimostrato che ClO 2 può controllare patogeni e decadimento post-raccolta 16. Ad esempio, ClO 2 gas è stato utilizzato per inattivare L. monocytogenes, Salmonella e E. coli O157: H7 e prevenire mirtillo e fragola deterioramento 22, 23. ClO 2 gas riduce il rischio di contaminazione microbica, pur mantenendo le caratteristiche di frutta fresca, ed era efficace nel controllare il decadimento post-raccolta di fragole 24. Tuttavia, è instabile ad alte concentrazioni e non trasportabile storicamente richiedono costosi generatori sul posto o inefficiente due parti polvere miscelazione.

Tuttavia, un nuovo CIO2 prodotto con una formulazione pronta, a rilascio controllato (ad esempio, non richiede un generatore o la premiscelazione di ingredienti) ha dimostrato di essere altamente efficace nel controllare organismi cibo alteranti e patogeni in esperimenti preliminari 25. È un conveniente, non corrosivo, facilmente trasportabile, e la forma a rilascio controllato in sicurezza del ClO 2, senza effetti negativi sull'ambiente. Esperimenti precedenti hanno dimostrato che questo lento rilascio ClO 2 polvere avvolto in materiale di filtrazione e collocato nella confezione a conchiglia ha ridotto significativamente il decadimento di mirtilli e fragole, diminuita perdita di acqua bacche, frutta e mantenuto consistenza durante la conservazione post-raccolta 25, 26. Recentemente, un rilascio controllato ClO 2 pacchetto è stato sviluppato sigillando forma di fanghi di ClO 2 in una pellicola di polimero semipermeabile. Gli obiettivi di questo lavoro sono statia: 1) monitorare ClO proprietà release 2 gas sia in un contenitore chiuso e in clamshells forati, 2) studiare l'effetto di un rilascio controllato ClO 2 sacchetto racchiuso in un contenitore su patogeni e il decadimento di uva pomodori, e 3) valutare gli effetti del rilascio controllato ClO 2 sulla qualità dei pomodori uva stoccaggio.

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Protocollo

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1. Misurazione del gassoso ClO 2 nello spazio di testa di una camera chiusa

  1. Ottenere i materiali: ClO 2 sacchetto (0,5 g di ClO 2 slurry (9,5% AI) in un film polimero scelto per la sua velocità di rilascio (superficie totale del 6 cm 2); i componenti esatti sono di proprietà), una camera di vetro (19.14 L), ed un coperchio con ingresso di gas commutabile e uscita.
  2. Attaccare il sacchetto ClO 2 al coperchio mediante nastro biadesivo.
  3. Chiudere la camera sigillando il coperchio con vaselina.
  4. Collegare l'ingresso e l'uscita di un rilevatore di gas ClO 2 alla camera.
    NOTA: Si tratta di un sistema di circolazione del gas, e si è verificato alcuna perdita di gas quando le misurazioni.
  5. Accendere il flusso di ingresso e di uscita del gas e misurare la concentrazione di ClO 2 nella camera dopo incubazione di 0, 1, 2, 3, 4, 24, 26, 28, e 48 ore.
  6. Monitorare la temperatura e l'umidità relativa (RH) nella camera con calmaature e RH data logger.

2. Frutta Preparazione e conservazione

  1. Ottenere 15 kg di pomodori uva fresca (Solanum lycopersicum var. Cerasiforme) da un rivenditore locale. Assicurarsi che i frutti sono sani e non hanno difetti visivi.
  2. Preparazione dell'inoculo
    1. Utilizzare ceppi di E. coli (wild type) e A. alternata da superfici di agrumi 27 per l'inoculazione.
    2. Cultura E. coli su E. coli agar (ECA) a 35 ° C per 1 giorni 27 e poi ri-coltura gli organismi su una nuova piastra per 1 giorni. Confermare gli organismi campionando piastre ECA con un BAC-loop, striature i batteri sulla Levine eosina blu metilene (EMB) agar, e incubando per 24 ore a 35 ° C; culture che trasformano riflettente, verde metallico sono positivi per E. coli.
    3. Cultura A. alternata su patata destrosio agar (PDA) a 25 °; C fino spore appaiono.
    4. Raschiare le cellule di E. coli dalla piastra di agar in 50 ml di acqua distillata sterile fino a che la concentrazione stimata raggiunge 9 log CFU / ml usando un confronto con standard equivalenza torbidità McFarland. Aggiungere 1.950 ml di acqua sterile contenente 0,1% Tween-20 per fare 2 L totale del inoculo finale.
    5. Verificare la concentrazione cellulare mediante placcatura su piastre di agar diluizione CE. Raschiare le spore A. alternata dal mezzo di coltura e sospenderle in 2 L di acqua distillata sterile contenente 0,1% Tween-20.
      NOTA: La popolazione finale di E. coli è stato del 7,5 log CFU / g, e la popolazione A. alternata era 5,5 log CFU / g.
  3. Posizionare 7 kg di pomodori in una vaschetta dell'acciaio inossidabile 10 L che è completamente coperto da un sacchetto autoclavabile. Posizionare il sacchetto e pan in una cappa di sicurezza. Applicare la soluzione inoculo (2 L) ai frutti usando uno spruzzatore grilletto applicata dall'alto agitando moderatamente lafrutti con una mano guantata.
    1. Dopo 5 minuti, collocare i pomodori in un unico strato su fogli sterilizzati e consentire loro di asciugare all'aria per 2 ore. Mettere circa 200 g di frutta ciascuno in twent-quattro 1 lb (~ 1,14 L) bivalve perforate.
  4. Ribaltare con cautela le lamine contaminati e metterli nella padella di acciaio. Togliere i guanti e metterle nella padella. Avvolgere la borsa autoclavabile e autoclave tutte le forniture contaminati a 121 ° C per 25 min.
  5. Fissare ClO 2 sacchetti per i coperchi delle 12 custodie di plastica. Utilizzare le altre 12 custodie di plastica come controlli. Pesare ogni intero a conchiglia. Conservare la frutta a 20 ° C per 14 giorni.
  6. Prendere campioni nei giorni 3, 7, 10, e 14. Esempi di tre custodie di plastica, che rappresentano 3 repliche, per il trattamento al giorno.

3. Monitoraggio di ClO 2 Concentrazione nei Conchiglie

  1. Inserire l'ingresso e l'uscita tubi del rivelatore di gas ClO 2 nel centro delle custodie di plastica, with una distanza 2 cm tra le due estremità, ed effettuare la misura ClO 2 nei giorni 3, 7, 10 e 14.

4. Determinazione della popolazione microbica e frutta attributi di qualità

  1. Agitare 5 frutti (circa 60 g) da ogni replicare a 100 rpm per 1 h in un sacchetto di campionamento sterilizzati insieme con 99 mi di tampone potassio fosfato sterile (0,01 M, pH 7,2) su un agitatore orbitale.
    1. Diluizioni seriali piastra (1-, 10-, e 100 volte) del tampone di lavaggio, 50 microlitri ciascuna, ECA (per E. coli) e PDA (per A. alternata) utilizzando un placcatore spirale.
    2. Incubare le piastre a 35 ° ECA C per 24 ore e le piastre PDA a 25 ° C per 3 giorni. Leggi la conta delle colonie microbiche utilizzando un lettore di piastre ottica. Disinfettare tutte le attrezzature, che ha contattato il frutto contaminati dopo l'uso.
  2. Misurare la fermezza frutta con un tester di frutta fermezza utilizzando il protocollo del produttore. Calibrare il tester primaogni utilizzo. Misura 20 frutta per ogni replica ed esprimere i risultati come la forza di pressione, Newton (N), necessaria per comprimere il frutto di 1 mm (convertito in N · m - 1).
  3. Pesare il tutto a conchiglia con la frutta ad inizio e durante la conservazione e calcolare la perdita di peso rispetto al peso iniziale.

5. Analisi statistica

  1. Replicare tutti gli esperimenti in triplice copia. Analizzare i dati utilizzando l'analisi della varianza (ANOVA). Determinare la separazione media da test a intervallo multiplo di Duncan; il significato è definito a p <0.05.

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Risultati

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Il rilascio di ClO 2 esposto un modello lineare sulle prime ore. La concentrazione aumentata di circa 2,38 ppm / h rispetto al primo 4 h. La velocità di rilascio rallentato dopo 24 ore di incubazione, e la concentrazione di ClO 2 ha raggiunto 25,4 ppm. Tuttavia, la concentrazione tendeva ad essere stabile dopo 24 ore di incubazione (Figura 1).

Lo spazio di testa concentrazione ClO 2<...

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Discussione

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Il biossido di cloro è un biocida ideale per prevenire il deterioramento cibo. Tuttavia, è instabile ad alte concentrazioni e non trasportabile, che richiedono generatori costosi o inefficienti due parti polvere miscelazione. Questo studio ha esaminato l'applicazione di una stalla, pronti per l'uso di biossido di cloro per ridurre il deterioramento degli alimenti e l'incidenza della malattia alimentare. A differenza di altre tecnologie applicative biossido di cloro attualmente in uso, la ClO commerciale

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Dichiarazioni

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Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.

Ringraziamenti

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Vorremmo ringraziare il sostegno finanziario fornito da Worrell Water Technologies, LLC. Menzione di un marchio o prodotto di proprietà è solo per l'identificazione e non implica una garanzia o garanzia del prodotto da parte del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Curossina® busta di biossido di cloroWorrell Water TechnologiesLiquame, a.i. 9,5% in film polimerico semipermeabile sigillato
Pomodoro d'uvaSanta Sweets, IncSanta Sweets Authentic 
Rilevatore di gas ClO2Analytical Technology, Inc., Collegeville, PAPortaSens II 
Imballaggio a conchiglia perforatoPlus LLC, Yakima, WAOSU #1, 1 lb
Escherichia coli Tipo selvatico (WT) dalla superficie del frutto
Alternaria alternatadalla superficie del frutto
E. coli agarBrodo CE, Oxoid, Regno UnitoBrodo CE con agar all'1,5% di agar agar
destrosio di patate BD Difco, Sparks, MD
Levine eosina metilene blu agarBD Difco, Sparks, MD
Trigger flacone spray Impact Products, LLC., Toledo, OH
Sacchetto di campionamento sterilizzato Fisherbrand, Fisher Scientific, Pittsburgh, PA
Agitatore orbitale New Brunswick Scientific, New Brunswick, NJInnova 2100
IUL Instruments Neutec Eddy jet sistema di inoculazione a spirale per platerNeutec Group Inc., Farmingdale, NY
Lettore di piastre micro ottico EZ Synoptics, Ltd., Cambridge, Regno UnitoProtoCOL
Tester di compattezza della frutta Bioworks Inc, Wamego, KSFirmTech 2 
Registratore di dati di temperatura e umidità relativa TinytagGemini Data Loggers, West Sussex, Regno Unito
Standard di torbidità di equivalenza McFarlandFisherbrand, Fisher Scientific, Pittsburgh, PA

Riferimenti

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