ストレージ寿命を延長し、ブドウトマトの安全性を向上させるための穴があいた包装システムにおける二酸化塩素の放出制御

サマリー

ここでは、新鮮な果物の腐敗を減らし、貯蔵寿命を延ばす新しい徐放ClO₂製品の適用のためのプロトコルについて説明します。徐放性ClO₂製品を標準的な市販のグレープトマトパッケージに追加し、大腸菌およびAlternaria alternataに対して試験しました。

要約

制御放出二酸化塩素（のClO _2）パウチ半透性ポリマーフィルムへのClO ₂のスラリー状の封止によって開発されました。ポーチの放出特性を持つか、果物のない容器にモニターしました。パウチはグレープトマトを含む穿孔クラムシェルの内部に固定し、微生物集団、堅さ、および体重減少に対する効果は20°Cで14日間の保存期間中に評価しました。 3日以内に、クラムシェル中のClO ₂濃度は3.5 ppmのに達し、その後10日目まで一定のままで、それは/のClO ₂パウチは3.08対数CFUによって大腸菌の個体数を減少させる、強力な抗菌活性を示し、14日目によっては2ppmまで低下しました貯蔵の14日後の2.85対数CFU / GによってG及びアルテルナリアalternata集団 。 ClO ₂処理は、軟化および体重減少を低減し、トマトの全体的な貯蔵寿命を延長しました。我々の結果ClO ₂治療は貯蔵寿命を延長し、その品質を損なうことなく保存中のトマトの微生物の安全性を向上させるために有用であることを示唆しています。

概要

新鮮な果物や野菜が豊富な食事は、冠状動脈性心臓病や癌¹の特定の種類を含む多くの疾患のリスクを軽減するのを助けることができます。しかし、農産物^2を汚染食べる消費者の間で病気や死さえを引き起こす可能性があり、新鮮な果物や野菜の消費に伴う、 大腸菌 、 サルモネラ菌 、およびリステリア菌などの食中毒微生物病原体の数が、あります。例えば、 大腸菌 O157：H7の発生は^4、ブドウ、トマト、イチゴ及び³に関連している、およびA型肝炎の発生は、新鮮なブルーベリー⁵に関連しています。また、微生物汚染は収穫後の崩壊⁶を通じてかなりの製品損失を引き起こす可能性があります。 ルナリアのalternataは重要な植物病原性真菌トンであります帽子は、植物⁷の380以上の宿主種における葉のスポットや他の病気を引き起こすことが知られています。 ルナリア黒点^8、幹潰瘍病とトマト⁹の葉枯病の原因であることが示されています。したがって、安全で効果的な収穫後の汚染除去処理の両方の制御食品媒介病原体に必要とされ、新鮮な農産物で収穫後腐敗を防止します。

低・非剰余技術は、代替消毒剤のための新しいトレンドです。収穫後の殺菌剤の様々な腐敗生物を低減し、食中毒を予防するために使用されています。オゾン、強力な抗菌剤は、イチゴとブルーベリー^10、11の品質と鮮度を保つことが示されています。しかし、オゾンは、果実の表面組織の酸化を引き起こし、変色や風味品質の劣化につながることができますS = "外部参照"> 12。塩素は、ブルーベリーやリンゴ¹³のように、生鮮食品を消毒するために使用されています。有効ながら、塩素は、新鮮な果物¹⁵の消毒のために使用する場合は特に、発癌性副生成物¹⁴が得られ、窒素含有化合物又はアンモニアと反応することができます。

二酸化塩素（二酸化塩素_2）、消毒剤の代替は、果物や野菜¹⁶の収穫後の治療のために、中国と米国の両方によって承認されました。 ClO _2は、遊離塩素¹⁷のそれよりも2.5倍高い酸化能を有する水溶性酸化剤です。 ClO _2は非常に低濃度で効果的で短い接触時間¹⁸です。 ClO _2は、消毒のために使用される濃度で毒性が低く、最小限の腐食性を有し、それは最も効果的な殺菌の一つとして認識されていますそして、設定^19、20、21の様々な使用のための殺菌剤。

数多くの研究結果は、のClO _2は、食品媒介病原体と収穫後の腐敗^16を制御することができることを示しています。 H7及びブルーベリーとイチゴ腐敗^22,23を防止するために：例えば、のClO ₂ガスは、 リステリア・モノサイトゲネス 、 サルモネラ 、 大腸菌 O157を不活性化するために使用されてきました。新鮮なフルーツの属性を維持しながらのClO ₂ガスは、微生物汚染のリスクを低減し、そしてそれはイチゴ²⁴の収穫後の減衰を制御するのに有効でした。しかし、歴史的サイトまたは非効率的な二部粉末混合に高価な発電機を必要とする、高濃度及び非輸送性で不安定です。

しかし、新しいのClO既製、制御放出製剤（ すなわち、それは発電機または成分の予備混合を必要としない）で2製品が予備実験²⁵において食品腐敗生物及び病原体を制御するのに非常に有効であることが示されました。それは、安全で費用対効果の高い、非腐食性、容易に輸送、および環境に対する悪影響はないとのClO ₂の制御放出形態です。以前の実験は、濾過材で包み、クラムシェル包装に入れ、この徐放性のClO ₂粉末は著しく、新鮮なブルーベリーとイチゴの崩壊を減少ベリー水分損失を減少し、収穫後の記憶部^25、26間に果実硬度を維持することを実証しました。最近では、制御放出のClO ₂のパケットは、半透性ポリマー膜中のClO ₂のスラリー状の封止によって開発されました。この作業の目的でした：1）両方の密閉容器中のClO _2つのガス放出特性を監視し、穿孔クラムシェルで、2）のClO ₂ポーチは食品媒介病原体に対する容器及びグレープトマトの減衰で囲まれた制御放出の効果を調べ、そして3）グレープトマトのストレージ・品質上の制御放出のClO ₂の効果を評価します。

プロトコル

密閉室のヘッドスペース中のガス状のClO ₂の1の測定

1. 材料を得る：のClO ₂ポーチ（その放出速度（6 cm ²の総表面積）のために選択されたポリマーフィルム中のClO ₂スラリー（9.5％AI）0.5gの、正確なコンポーネントが独自のもの）、ガラスチャンバー（19.14 L）、及び切り替え可能ガスの入口と出口を有する蓋。
2. 両面テープを使用して蓋へのClO ₂ポーチを取り付けます。
3. ワセリンで蓋を密封することにより、チャンバを閉じます。
4. チャンバへのClO ₂ガス検知器の入口と出口を接続します。
   注：これはガス循環システムであり、測定を行う際に何のガス損失が発生していません。
5. インキュベートした後、入口および出口ガス流をオンにし、チャンバ中のClO ₂濃度を測定0、1、2、3、4、24、26、28、及び48時間。
6. 気性で室内の温度と相対湿度（RH）を監視atureとRHデータロガー。

2.フルーツ調製および保存

1. 地元の小売店からの新鮮なブドウのトマト（ ナスリコペルシカム VAR。cerasiforme）の15キロを取得します。果物は健康的であり、視覚的な欠陥を持っていないことを確認してください。
2. 接種材料の調製
   1. 接種のために柑橘類果実の表面²⁷からの大腸菌 （野生型） およびA. alternataの株を使用します。
   2. その後、1日²⁷及び再培養1日の新たなプレート上の生物の35℃での大腸菌寒天 （ECA）で培養大腸菌 。 、BAC-ループとECAプレートをサンプリングLevineのエオシンメチレンブルー（EMB）寒天上で細菌を画線し、35℃で24時間インキュベートすることによって生物を確認します。反射金属緑色を入れた培養物は、大腸菌に対して陽性です。
   3. 25℃でポテトデキストロース寒天（PDA）上の文化のA. alternata; Cは、胞子が表示されるまで。
   4. 推定された濃度は、マクファーランド等価濁度標準との比較を用いて、9ログCFU / mLに達するまで滅菌蒸留水50mlに、寒天プレートから大腸菌細胞を掻き取ります。最終接種の2 Lの合計を作るために、0.1％のTween-20を含有する滅菌水1,950ミリリットルを加えます。
   5. エック・エイガープレート上の希釈メッキによって細胞濃度を確認してください。培養培地からのA. alternata胞子をこすり、0.1％のTween-20を含有する滅菌蒸留水2Lにそれらを停止します。
      注：最終的な大腸菌集団は7.5対数CFU / gであり、 およびA. alternata集団は5.5対数CFU / gでした。
3. 完全にオートクレーブ袋で覆われている10リットルのステンレス鋼パンにトマトの7キロを置きます。安全フード内袋とパンを置きます。穏やかに攪拌しながら、上から適用トリガー噴霧器を使用して、果実に接種溶液（2L）を適用手袋をはめた手で果物。
   1. 5分後、滅菌シート上の単層でトマトを配置し、それらを2時間空気乾燥することを可能にします。 twent個の1ポンド（1.14〜L）有孔クラムシェルに各果実の約200gを入れました。
4. 慎重に汚染されたホイルを折り畳むとスチールパンに入れます。手袋を外して、鍋に入れます。オートクレーブ袋をラップし、25分間121℃で、すべての汚染物資をオートクレーブ。
5. 12のクラムシェルの蓋にのClO ₂袋を取り付けます。コントロールとして、他の12のクラムシェルを使用してください。それぞれ全体のクラムシェルを秤量します。 14日間20℃で果物を保管してください。
6. 一日あたりの処理ごとに、3回の反復を表す、日3、7、10でサンプルを取り、そして14サンプル3つのクラムシェル。

クラムシェル中のClO ₂濃度の3モニタリング

1. クラムシェルの中心へのClO ₂ガス検知器の入口と出口チューブを挿入し、WI両端の2cmの距離目、および3日目、7、10、および14上のClO ₂測定を行います。

微生物集団と果実品質属性の4決意

1. それぞれから5つの果実（約60 g）を攪拌をオービタルシェーカー上で滅菌リン酸カリウム緩衝液（0.01M、pH7.2）中の99ミリリットルと共に滅菌サンプリングバッグで1時間、100rpmで複製します。
   1. バッファー洗浄のプレート連続希釈（1-、10-、および100倍）、50μLそれぞれ、ECAにスパイラルプレーターを使用して（A. alternataのため）、PDA（E. coliについて）。
   2. 3日間、25℃で24時間、35℃でECAプレート及びPDAプレートをインキュベートします。光学プレートリーダーを用いて微生物のコロニー数をお読みください。使用後に汚染された果物と接触し、すべての機器をサニタイズ。
2. 製造業者のプロトコルを使用して果実の硬さ試験機で果実の硬さを測定します。前にテスターを校正各使用。各複製のための20果物を測定し、1mmだけ果実を圧縮するために必要な圧力の力、ニュートン（N）として結果を表す（Nに変換・M ^{- 1）。}
3. 開始時および保管時のフルーツと全体のクラムシェルを秤量し、初期重量と比較して減量を計算します。

5.統計解析

1. 三重ですべての実験を複製します。分散分析（ANOVA）を使用してデータを分析します。ダンカンの多重範囲検定による平均分離を決定します。重要性は、p <0.05で定義されています。

結果

ClO ₂のリリースでは、最初の数時間にわたる直線状のパターンを示しました。濃度は、最初の4時間にわたって約2.38 ppmの/ hに増加しました。放出速度は、インキュベーションの24時間後に鈍化、及びのClO ₂濃度は25.4 ppmで達しました。しかし、濃度はインキュベーションの24時間（ 図1）の後に安定である傾向がありました。

グレープトマトクラムシェルにおけるヘッドスペースのClO ₂濃度は3日目と10日目の間に約4 ppmであった、それは貯蔵の10日後に減少し、それは14日目（ 図2）に約2 ppmでした。果物で、大腸菌 およびA. alternataの初期集団 接種後にそれぞれ4.3及び3.4対数CFU / gを、（ 図3）

ディスカッション

二酸化塩素は、食品の腐敗を防止するための理想的な殺生物剤です。しかし、高価なジェネレータ又は非効率的な二部粉末混合を必要とする、高濃度及び非輸送性で不安定です。この研究は、食品の腐敗や食中毒の発生率を低減するための二酸化塩素の安定した、すぐに使用できる形式の適用を検討しました。現在使用されている他の二酸化塩素の応用技術とは対照的に、ここで使用される市販のClO _2は 、費用対効果のある長い貯蔵寿命を持っており、大規模な発電機や予備混合を必要としません。しかし、のClO ₂の強い酸化特性のために、のClO ₂のガス放出特性は測定が困難であるため、稀に報告されていません。以前の研究では、滴定法は、放出速度^28を測定するために使用されました。しかし、この方法は、より正確で、より複雑です。いくつかの研究では吸収することでのClO ₂の濃度を評価しましたその水で、その後は、質量分析（GC-MS）検出²⁹をガスクロマトグラフィーを使用して測定しました。しかし、このGC...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
クロキシン® 二酸化塩素パウ	Worrell Water Technologies		スラリー、a.i. 9.5% 密封された半透過性ポリマーフィルム
グレープトマト	サンタスイーツ Inc		サンタスイーツ オーセンティック
ClO2ガス検出器	Analytical Technology, Inc., Collegeville, PA		PortaSens II
穴あきクラムシェル	包装プラスLLC、ヤキマ、ワシントン		州OSU#1、1 lb
Escherichia coli			果実表面からの野生型(WT)
表面からの	Alternaria alternata
E. coli寒天	ECブロス、オキソイド、英国		ブロス、1.5%寒天
キストロース寒天	BD Difco、Sparks、MD
Levine eosin メチレンブルー寒天	BD Difco、Sparks、MD
Trigger スプレーボトル	Impact Products, LLC., Toledo, OH
滅菌済みサンプリングバッグ	フィッシャーブランド、フィッシャーサイエンティフィック、ピッツバーグ、ペンシルバニア
オービットシェーカー	ニューブランズウィックサイエンティフィック、ニューブランズウィック、ニュージャージー		イノーバ2100
IULインスツルメンツNeutec Eddyジェットスパイラルプラター接種めっきシステム	Neutec Group Inc.、ファーミングデール、ニューヨーク
EZマイクロ光学プレートリーダー	Synoptics, Ltd., Cambridge, UK		ProtoCOL
フルーツ硬さ試験機	Bioworks Inc, Wamego, KS		FirmTech 2
Tinytag温度およびRHデータロガーGemini	データロガー、ウェストサセックス、英国
マクファーランド同等濁度基準	フィッシャーブランド、フィッシャーサイエンティフィック、ピッツバーグ、ペンシルバニア