Artigo de método

A libertação controlada de dióxido de cloro em um sistema de embalagem perfurada para prolongar a vida de armazenamento e melhorar a segurança dos Tomates da uva

DOI:

10.3791/55400

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7 de abril de 2017

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

Neste artigo

Resumo

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Aqui, descrevemos um protocolo para a aplicação de um novo produto ClO2 de liberação lenta que reduz a deterioração e prolonga a vida útil de frutas frescas. O produto ClO2 de liberação lenta foi adicionado à embalagem comercial padrão de tomate uva e testado contra Escherichia coli e Alternaria alternata.

Resumo

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Um dióxido de cloro de libertação controlada (ClO 2) bolsa foi desenvolvido por meio de selagem a forma de lama de CIO2 em película de polímero semi-permeável; as propriedades de libertação da bolsa foram monitorizados em recipientes com ou sem fruta. A bolsa foi afixada no interior de uma parte superior perfurada contendo tomates da uva, e o efeito sobre a população microbiana, a firmeza, e a perda de peso foi avaliada durante um período de armazenamento de 14 dias a 20 ° C. Dentro de 3 dias, a concentração de ClO2 nas mandulas atingiu 3,5 ppm e manteve-se constante até ao dia 10. Em seguida, diminuiu para 2 ppm por dia 14. O ClO 2 bolsa exibiram forte actividade antimicrobiana, a redução das populações de Escherichia coli por 3,08 log UFC / g e Alternaria alternata populações de 2,85 log UFC / g após 14 dias de armazenamento. O tratamento ClO 2 também reduziu a perda de peso e de amolecimento e estendeu a vida de prateleira global dos tomates. nossos resultadossugerem que o tratamento ClO 2 é útil para aumentar a vida de prateleira e melhorando a segurança microbiana de tomate durante o armazenamento, sem prejudicar a sua qualidade.

Introdução

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Uma dieta rica em frutas e vegetais frescos pode ajudar a reduzir o risco de muitas doenças, incluindo doenças coronárias e tipos específicos de câncer 1. No entanto, há uma série de micróbios patogénicos de origem alimentar, tais como Escherichia coli, Salmonella enterica, e Listeria monocytogenes, associados ao consumo de frutas e vegetais frescos que podem causar doenças ou até mesmo a morte entre os consumidores que comer contaminados produzir 2. Por exemplo, a E. coli O157: H7 surtos têm sido associados com uvas, tomates, morangos e 3, 4, e surtos de hepatite A foram associados com mirtilo 5. Além disso, a contaminação microbiana pode causar a perda de produto através de substancial deterioração pós-colheita 6. Alternaria alternata é um importante planta fungo patogénico t chapéu é conhecido por causar manchas foliares e outras doenças em mais de 380 espécies de plantas hospedeiras 7. Demonstrou-se que seja a causa de uma alternariose 8, uma doença cancro da haste e uma queima das folhas de tomate 9. Portanto, um tratamento pós-colheita de descontaminação segura e eficaz é necessária para ambos os agentes patogénicos de origem alimentar e de controlo para impedir a deterioração pós-colheita de produto fresco.

tecnologias de baixa e não-resíduos são novas tendências para desinfetantes alternativos. Uma variedade de fungicidas pós-colheita foram utilizados para reduzir organismos de deterioração e prevenir doenças transmitidas por alimentos. Ozono, um forte agente antimicrobiano, foi mostrado para preservar a qualidade e frescura dos morangos e uvas 10, 11. No entanto, o ozono pode provocar a oxidação da superfície do tecido de fruta e pode resultar em descoloração e da deterioração da qualidade do sabors = "xref"> 12. Cloro tem sido usado para desinfectar produtos frescos, tais como amoras e maçãs 13. Embora eficaz, o cloro pode reagir com compostos contendo azoto ou amoníaco, resultando em produtos secundários carcinogénicos 14, especialmente quando usado para a desinfecção da fruta fresca 15.

O dióxido de cloro (ClO 2), uma alternativa higienizador, foi aprovado pela China e os EUA para o tratamento pós-colheita de frutos e vegetais 16. ClO 2 é um agente oxidante solúvel em água com uma capacidade de oxidação de 2,5 vezes maior do que a de cloro livre 17. ClO 2 é altamente eficaz em concentrações baixas e com um curto tempo de contacto 18. ClO 2 tem baixa toxicidade e corrosividade mínima nas concentrações usadas para a desinfecção, e é reconhecido como um dos bactericida mais eficaze agentes fungicidas para uso em uma variedade de configurações 19, 20, 21.

Numerosos resultados de investigação têm demonstrado que ClO 2 pode controlar agentes patogénicos de origem alimentar e decaimento pós-colheita 16. Por exemplo, ClO 2 gás foi usado para inactivar L. monocytogenes, Salmonella e E. coli O157: H7 e para evitar a deterioração de mirtilo e morango 22, 23. ClO2 gás reduz o risco de contaminação microbiana, mantendo os atributos de fruta fresca, e foi eficaz no controlo do decaimento pós-colheita de morangos 24. No entanto, é instável a elevadas concentrações e não transportável, exigindo historicamente geradores dispendiosas no local ou de mistura em pó de duas partes ineficiente.

No entanto, um novo ClO2 produto com, uma formulação de libertação controlada pré-feito (isto é, que não requer um gerador ou a pré-mistura de ingredientes) tem sido demonstrado ser altamente eficaz no controlo de organismos de deterioração de alimentos e organismos patogénicos em experiências preliminares 25. É um não-corrosivo, e forma segura e de baixo custo, facilmente transportável, de libertação controlada de ClO2, sem efeitos adversos sobre o ambiente. Experiências anteriores demonstraram que este de libertação lenta ClO2 pó envolto em material de filtração e colocado em embalagens garra reduziu significativamente o decaimento de mirtilo e morangos, diminuição da perda de água baga, e mantida a firmeza dos frutos pós-colheita, durante o armazenamento 25, 26. Recentemente, uma libertação controlada de ClO2 pacote foi desenvolvido por meio de selagem a forma de lama de ClO 2 em uma película de polímero semipermeável. Os objetivos deste trabalho forampara: 1) monitorizar ClO propriedades de libertação 2 de gás em ambos um recipiente fechado e em partes superiores perfuradas, 2) investigar o efeito de uma libertação controlada de ClO2 bolsa fechada em um recipiente em agentes patogénicos de origem alimentar e a deterioração de uva tomates, e 3) avaliar os efeitos da liberação controlada ClO 2 na qualidade de armazenamento de tomates da uva.

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Protocolo

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1. Medição de gasoso ClO 2 na Headspace de uma câmara fechada

  1. Obter os materiais: ClO2 bolsa (0,5 g de ClO2 lama (9,5% AI) numa película de polímero seleccionado para a sua taxa de libertação (área de superfície total de 6 cm2), os componentes exactos são proprietários), uma câmara de vidro (19,14 G), e uma tampa com uma entrada de gás e de saída comutável.
  2. Anexar a bolsa ClO 2 para a tampa usando fita dupla face.
  3. Fechar a câmara por meio de selagem da tampa, com geleia de petróleo.
  4. Ligar a entrada e a saída de um detector de gás ClO 2 para a câmara.
    NOTA: Este é um sistema de circulação de gás, e sem perda de gás ocorreu quando as medições.
  5. Ligar o fluxo de entrada e de saída do gás e medir a concentração de ClO2 na câmara após incubação durante 0, 1, 2, 3, 4, 24, 26, 28, e 48 h.
  6. Monitorar a temperatura e humidade relativa (RH) na câmara com temperamentoAture e RH dados madeireiros.

2. Fruit preparação e armazenamento

  1. Obter 15 kg de uva tomates frescos (Solanum lycopersicum var. Cerasiforme) de um varejista local. Certifique-se de que os frutos são saudáveis ​​e não têm defeitos visuais.
  2. Preparação do inoculo
    1. Utilizar estirpes de E. coli (tipo selvagem) e A. alternata de superfícies de citrinos 27 para a inoculação.
    2. Cultura de E. coli em agar de E. coli (ECA) a 35 ° C durante 1 dia 27 e, em seguida, re-cultura os organismos sobre uma nova placa durante 1 dia. Confirmar os organismos, por amostragem, as placas de ECA com um CCB-circuito, listando as bactérias em Levine eosina azul de metileno (EMB) de ágar, e incubação durante 24 h a 35 ° C; culturas que se transformam reflexivo verde, metálico são positivos para E. coli.
    3. Cultura A. alternata em agar de dextrose de batata (PDA) a 25 ° C; C, até aparecer esporos.
    4. Raspar as células de E. coli a partir da placa de agar para 50 ml de água destilada estéril até que a concentração estimada atinge 9 log UFC / mL utilizando uma comparação com padrões de turbidez McFarland equivalência. Adicionar 1,950 ml de água estéril contendo 0,1% de Tween-20 para fazer 2 L no total do inoculo final.
    5. Verificar a concentração de células por diluição em placas em placas EC agar. Raspar os esporos de A. alternata a partir do meio de cultura e suspendê-las em 2 L de água destilada estéril contendo 0,1% de Tween-20.
      NOTA: A população final de E. coli foi de 7,5 log UFC / g, e a população A. alternata foi de 5,5 log UFC / g.
  3. Colocar 7 kg dos tomates em uma panela de aço inoxidável de 10 L, que é completamente coberta por um saco de filtro. Coloque o saco e pan em uma capa de segurança. Aplicar a solução de inoculo (2 L) para os frutos usando um pulverizador de gatilho aplicada a partir da parte superior enquanto se agita suavemente afrutas com uma mão enluvada.
    1. Depois de 5 min, colocar os tomates em uma única camada em lençóis esterilizados e permitir-lhes secar ao ar durante 2 h. Coloque cerca de 200 g de cada fruto em twent e quatro 1 lb (~ 1,14 L) mandulas perfuradas.
  4. Cuidadosamente dobrar as folhas contaminadas e colocá-los na bandeja de aço. Retire as luvas e colocá-los na panela. Enrole a bolsa esterilizável em autoclave e o autoclave todas as fontes contaminadas a 121 ° C durante 25 min.
  5. Anexar ClO 2 bolsas para as tampas de 12 partes superiores. Use os outros 12 clamshells como controles. Pesar cada clamshell todo. Armazenar a fruta a 20 ° C durante 14 dias.
  6. Retirar amostras nos dias 3, 7, 10, e 14. Exemplos de três partes superiores, representando 3 repetições por tratamento por dia.

3. Monitorização de ClO 2 Concentração nas Clamshells

  1. Inserir o tubo de entrada e de saída do detector de gás CIO2 para o centro das mandulas, with uma distância de 2 cm entre as duas extremidades, e fazer a medição ClO 2 nos dias 3, 7, 10 e 14.

4. Determinação da Microbial População e frutas Atributos de Qualidade

  1. Agitar 5 frutas (cerca de 60 g) a partir de cada réplica, a 100 rpm durante 1 hora em um saco de recolha esterilizado juntamente com 99 mL de tampão de fosfato de potássio (0,01 M esterilizado, pH 7,2) em um agitador orbital.
    1. Diluições em série de placas (1, 10- e 100 vezes) do tampão de lavagem, 50 mL cada, em CEA (para E. coli) e PDA (para A. alternata) utilizando uma placa em espiral.
    2. Incubar as placas de TCE a 35 ° C durante 24 horas e as placas de PDA, a 25 ° C durante 3 dias. Leia a contagem de colônia microbiana utilizando um leitor de placas óptica. Higienizar todos os equipamentos que contactou o fruto contaminado após a utilização.
  2. Medir a firmeza dos frutos com um testador de frutas firmeza usando o protocolo do fabricante. Calibrar o testador antescada utilização. Medir 20 frutos para cada replicar e exprimir os resultados como a força de pressão, Newton (N), necessário para comprimir o fruto por 1 mm (convertido em N · m - 1).
  3. Pesar toda a garra com a fruta no início e durante o armazenamento e calcular a perda de peso em comparação com o peso inicial.

5. Análise Estatística

  1. Replicar todas as experiências em triplicado. Analisar os dados utilizando análise de variância (ANOVA). Determinar a separação significativo pelo teste de alcance múltiplo de Duncan; a significância é definida para p <0,05.

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Resultados

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A libertação de ClO 2 exibiu um padrão linear durante as primeiras horas. A concentração aumentada em cerca de 2,38 ppm / h durante a primeira 4 h. A velocidade de libertação retardada, após 24 h de incubação, e a concentração de ClO2 atingiu 25,4 ppm. No entanto, a concentração tendiam a ser estável após 24 h de incubação (Figura 1).

O espaço superior de concentração ClO 2 na ...

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Discussão

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O dióxido de cloro é um biocida ideal para impedir a deterioração de alimentos. No entanto, é instável a elevadas concentrações e não transportável, que requerem geradores dispendiosos ou de mistura em pó de duas partes ineficiente. Este estudo examinou a aplicação de uma forma estável, pronta-para-utilização de dióxido de cloro para reduzir a deterioração dos alimentos e a incidência de doença de origem alimentar. Em contraste com outras tecnologias de aplicação de dióxido de cloro actualmente em uso, a ClO comercial <...

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Divulgações

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Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.

Agradecimentos

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Nós gostaríamos de agradecer o apoio financeiro prestado por Worrell Water Technologies, LLC. Menção de uma marca ou produto proprietário é somente para identificação e não implica uma garantia ou garantia do produto pelo Departamento de Agricultura dos EUA.

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Curoxin® bolsa de dióxido de cloroWorrell Water TechnologiesSlurry, a.i. 9.5% em filme de polímero semi-permeável selado
Tomateuva Santa Sweets, IncSanta Sweets Autêntico 
Detector de gás ClO2Analytical Technology, Inc., Collegeville, PAPortaSens II 
Embalagem de concha perfuradaPlus LLC, Yakima, WAOSU #1, 1 lb
Escherichia coli Tipo selvagem (WT) da superfície do fruto
Alternaria alternatada superfície do fruto
E. coli ágar Caldo EC, Oxoid, UKCaldo EC com ágar 1,5% Ágar
Batata dextrose BD Difco, Sparks, MD
Levine eosina ágar azul de metilenoBD Difco, Sparks, MD
Frasco spray Trigger Impact Products, LLC., Toledo, OH
Saco de amostragem esterilizado Fisherbrand, Fisher Scientific, Pittsburgh, PA
Agitador Orbit New Brunswick Scientific, New Brunswick, NJInnova 2100
IUL Instruments Sistema de inoculação de placa de inoculação de plater espiral a jatoNeutec Group Inc., Farmingdale, NY
Leitor de placa micro óptica EZSynoptics, Ltd., Cambridge, Reino UnidoProtoCOL
Testador de firmeza de frutas Bioworks Inc, Wamego, KSFirmTech 2 
Tinytag registrador de dados de temperatura e URGemini Data Loggers, West Sussex, Reino Unido
Padrão de turbidez de equivalência McFarlandFisherbrand, Fisher Scientific, Pittsburgh, PA

Referências

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