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
2017年4月7日
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。
この実験の全体的な目標は、新しい放出制御された二酸化塩素製品を使用して、食品媒介性疾患や食品腐敗のリスクを減らし、新鮮な果物の貯蔵寿命を延ばすことです。この方法は、新鮮な果物や野菜の保存に関する農業ポストハーベスト分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、放出投与量と二酸化塩素処理期間を、包装された農産物の保管と取り扱い全体にわたって制御できることです。
この方法は、農産物の保存のための抗菌剤の制御された放出に関する洞察を提供することができますが、水の消毒や脱臭などの他のシステムにも適用できます。手順を開始する前に、二酸化塩素パウチをガラスチャンバーの蓋に両面テープで取り付け、チャンバーをワセリンで密封します。二酸化塩素ガス検知器の入口と出口をチャンバーに接続し、入口と出口のガスの流れをオンにします。
次に、指定された時点でチャンバー内の二酸化塩素濃度を測定し、温度と相対湿度のデータロガーを使用して温度と相対湿度を監視します。次に、凍結した細菌ストックを解凍して大腸菌を復活させ、懸濁液を大腸菌寒天にプレートして、摂氏35度で24時間インキュベートします。翌日、新しいプレートで生物を再培養し、摂氏35度の24時間インキュベーションします。
次に、Levine Eosin-Methylene Blue Agarプレートにコロニーを35°Cでさらに24時間ストリークします。反射するメタリックグリーンに変わる培養物は、大腸菌にとってプラスです。同定された大腸菌細胞を寒天プレートから50ミリリットルの滅菌蒸留水に掻き取り、推定濃度がマクファーランド当量濁度基準と比較して1ミリリットルあたり9 log CFUに達するまで、次に50ミリリットルの細菌を1950ミリリットルの滅菌水に注ぎます0.1%Tween 20を細菌に含んで、2リットルの最終接種量を得る。
A.alternataについては、ジャガイモのデキストロース寒天培地で胞子が現れるまで25°Cで培養し、先ほど示したように2リットルの容量のサンプル接種物を調製します。接種物の準備ができたら、オートクレーブ可能なバッグに完全に囲まれた10リットルのステンレス製の鍋に7キログラムのトマトを入れます。バッグとパンを安全フードに移し、手袋をはめた手で果物を優しくかき混ぜながら、トリガー噴霧器を使用して目的の実験用接種溶液を塗布します。
5分後、トマトを単層に、滅菌したホイルの上に2時間置きます。果物が乾いたら、200グラムのトマトを24個の1ポンドの穴あきアサリの殻に移します。汚染されたホイルを慎重に折り畳み、それらと手袋をオートクレーブ滅菌のために鍋に入れます。
次に、二酸化塩素ポーチをアサリの殻の半分の蓋に取り付け、アサリの殻全体の各重量を量ります。すべてのアサリの殻を摂氏20度で14日間保管します。次に、適切な実験時点で、二酸化塩素ガス検出器の入口と出口のチューブを、両端の間に2センチメートルの距離でアサリの殻の中心に挿入し、二酸化塩素の測定値を取得します。
初期重量と比較して重量減少を計算するには、アサリの殻全体を果物で秤量します。各時点で果実の表面に存在する微生物集団を測定するには、各複製から5つの果実を滅菌サンプリングバッグに入れた99ミリリットルの滅菌リン酸緩衝生理食塩水で、オービタルシェーカーで毎分100回転で1時間攪拌します。撹拌の最後に、スパイラルプラターを使用して、バッファーウォッシュの50マイクロリットルの段階希釈液を適切な寒天プレートに適切なインキュベーション期間播種し、光学プレートリーダーを使用して微生物コロニー数を測定します。
果実の硬さを測定するには、製造元の指示に従って果実の硬さテスターを使用して、各複製から20個の果実を分析し、使用後に機器を消毒することを忘れないでください。その結果を果実を1ミリメートル圧縮するために必要な圧力として表します。次に、分散分析を使用してデータを分析し、ダンカンの多重範囲検定によって平均分離を決定します。二酸化塩素の放出は、最初は線形パターンを示し、最初の4時間で1時間あたり約2.38ppmの濃度が増加します。
放出速度は次の20時間で25.4ppmの二酸化塩素濃度まで遅くなり、その時点でガス濃度は安定しているように見えます。グレープトマトの貝殻のヘッドスペース二酸化塩素濃度は、通常、3日目から10日目まで約4ppmで測定され、その時点でガス濃度は減少し、14日目に約2ppmに達します。接種後の果実の初期細菌集団濃度は、大腸菌のグラム当たり4.3対数コロニー形成単位、A.alternataのグラム当たり3.4対数コロニー形成単位であり、二酸化塩素処理された貝殻での14日間の貯蔵後、グラム当たりそれぞれ3.08および2.85対数コロニー形成単位が減少するレベルである。
さらに、二酸化塩素処理は、未処理のトマトを防除する場合と比較して、果実の硬さと重量を維持するだけでなく、これらの効果も時間の経過とともに増大するように見えます。このビデオを見た後、この新しい二酸化塩素製品を利用して生鮮食品の貯蔵寿命を保存および延長する方法をよく理解しているはずです。
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概要
本記事では、新鮮な果実の腐敗を抑制し、棚寿命を延長することを目的とした、新しい徐放性二酸化塩素製品の使用プロトコルを提示します。この手法では、市販のプチトマトの包装への適用と、Escherichia coliやAlternaria alternataなどの病原体に対する有効性に焦点を当てています。
研究の主要構成要素
科学分野
- 食品保存
- 微生物制御
- 農業技術
背景
- 食品の腐敗は、食品の安全性と品質に重大なリスクをもたらします。
- 二酸化塩素はその抗菌特性で知られています。
- 徐放メカニズムにより、抗菌剤の有効性を高めることができます。
- 本研究では、収穫後果実の保存における二酸化塩素の適用について検討します。
研究目的
- 生鮮農産物に関連する食中毒のリスクを低減すること。
- 革新的なパッケージングソリューションを通じて、生鮮果実の棚持ち期間を延長すること。
- 食品安全のための制御放出技術に関する知見を提供すること。
使用された手法
- 二酸化塩素パウチのパッケージへの取り付け。
- ガス濃度を維持するための、 पेट्रोलियमジェリーによるチャンバーの密封。
- ガス検知器を用いた二酸化塩素濃度のモニタリング。
- 有効性を評価するための、特定の病原体に対する試験。
主な結果
- 徐放性二酸化塩素が腐敗の抑制に有効であることが示された。
- プチトマトの棚持ち期間（シェルフライフ）の延長が観察された。
- 制御放出により、持続的な抗菌作用が可能となった。
- 果実の保存以外への応用の可能性が特定された。
結論
- この新しい二酸化塩素製品は、食品安全性の向上に寄与することが期待されます。
- 徐放性メカニズムは、農業の実践において有益である可能性があります。
- さらなる研究により、他の分野への応用範囲を拡大できる可能性があります。
よくある質問
産業界における重要性
この手法は、抗菌剤の持続的な放出を可能にすることで、生鮮産品サプライチェーンにおける収穫後の微生物制御という課題に対処します。これにより、製品の品質を損なうことなく、棚持ち期間の延長および安全性確保に向けた介入における予測的な信頼性を向上させます。本アプローチは、腐敗しやすい商品の生物学的リスクを低減させるための、拡張可能な非加熱的介入手段を提供します。
バイオ医薬品R&Dにおける戦略的応用
初期発見およびターゲット検証
- 科学的価値： E. coli や A. alternata などの食中毒菌に対する抗菌メカニズムの解析を可能にする。
- 実用的価値： 時間経過に伴う用量依存的な微生物不活化を評価するための再現性のあるシステムを提供する。
スクリーニングおよびアッセイの開発
- 科学的価値： アッセイのベンチマークとして、定量可能な微生物減少指標（log CFU/g）を算出します。
- 運用の価値： 徐放性ポーチを用いて曝露条件を標準化し、一貫したスクリーニング結果を得ることができます。
翻訳および前臨床研究
- 科学的価値： 保存期間の延長と硬度の維持を通じて、疾患に関連するシステムの応答を実証する。
- 運用上の価値： ラボスケールの接種から模擬保存条件までのトランスレーショナルな連続性をサポートする。
パイプラインおよびワークフローの統合
この手法は、製剤開発に先立ち、抗菌 efficacy と安定性が評価される初期探索ワークフローに適しています。
- 探索生物学： 病原体の不活化キネティクスに関する仮説検証および保存料候補のメカニズム的なリスク低減を支援します。
- スクリーニング： 標準化された二酸化塩素放出プロファイルと測定可能なエンドポイントを通じて、アッセイの準備を可能にします。
- 分析： 比較条件分析のための定量的な微生物学的および物理的なリードアウト（log CFU/g、硬度、重量減少）を提供します。
- トランスレーショナルリサーチ： 管理された環境ストレス下での棚持ち期間モデリングを通じて、前臨床的な連続性を確保します。
- エンタープライズ再利用： さまざまな農産物マトリックスにわたる複数の抗菌剤を評価するための、再利用可能なプラットフォームを提供します。
運用および企業への影響
- 科学的価値： 抗菌効果における予測信頼度の向上、および腐敗メカニズムに関する曖昧さの排除。
- 運用の価値： 徐放性デリバリーの標準化、再現性、およびスケーラビリティの確保。
- 戦略的価値： 保存料候補に関する意思決定（go/no-go）の改善、および開発後期の失敗リスクの低減。
- ポートフォリオへの影響： 保存期間延長に向けた介入策の、リスク調整後の優先順位付け。
実施上の考慮事項
- 微生物学的試験およびガス濃度モニタリングの専門知識が必要です。
- 二酸化塩素の検出および環境制御（温度、湿度）のための装置が必要です。
- 接種、サンプリング、およびデータ分析プロトコルのチーム間標準化が求められます。
- 異なる果物の種類、ポーチのサイズ、および放出速度論に応じた適応上の検討事項が含まれます。
- 放出プロファイルの完全性を維持するために、適切な密封および保存条件に依存するという制限があります。
