Abstract
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.
Introduction
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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Protocol
1. Medição de gasoso ClO 2 na Headspace de uma câmara fechada
- 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.
- Anexar a bolsa ClO 2 para a tampa usando fita dupla face.
- Fechar a câmara por meio de selagem da tampa, com geleia de petróleo.
- 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. - 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.
- Monitorar a temperatura e humidade relativa (RH) na câmara com temperamentoAture e RH dados madeireiros.
2. Fruit preparação e armazenamento
- 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.
- Preparação do inoculo
- Utilizar estirpes de E. coli (tipo selvagem) e A. alternata de superfícies de citrinos 27 para a inoculação.
- 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.
- Cultura A. alternata em agar de dextrose de batata (PDA) a 25 ° C; C, até aparecer esporos.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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
- 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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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).
- 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
- 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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Representative Results
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 garra com uva tomates foi de cerca de 4 ppm entre o dia 3 e dia 10, diminuiu após 10 dias de armazenamento, e que era de cerca de 2 ppm em 14 dias (Figura 2). As populações iniciais de E. coli e A. alternata na fruta após a inoculação foram de 4,3 e 3,4 log UFC / g, respectivamente (Figura 3). O tratamento com ClO 2 bolsas reduziu as populações de E. coli e de A. alternata por 3,08 e2,85 log UFC / g, respectivamente, após 14 dias de armazenamento (Figura 3).
Os efeitos do tratamento sobre ClO 2 firmeza dos frutos e perda de peso são apresentados nas Figuras 4 e 5. ClO2 impedida uma perda de firmeza e de peso no fruto, e estes efeitos aumentou com o tempo de armazenamento prolongado (figuras 4 e 5).
Figura 1: ClO2 perfil de libertação de um 0,5-g de ClO2 bolsa em um, 19,14-G recipiente de vidro selado vazio a 20 ° C e humidade relativa de 91%.
Figura 2: Concentração de ClO 2 em 1 lb embalagem perfurada com garra200 g de uva tomates a 20 ° C. Os valores são a média ± DP.
Figura 3: Efeito do tratamento ClO 2 em E. coli e populações alternata A. sobre as superfícies de uva tomate inoculadas armazenados durante 14 dias a 20 ° C. Os valores são a média ± DP.
Figura 4: Efeito de ClO2 tratamento sobre a firmeza de uva tomates armazenados durante 14 dias a 20 ° C. Os valores são a média ± DP.
Figura 5: Efeito de ClO2 tratamento na perda de peso de tomate uvaes armazenadas durante 14 dias a 20 ° C. Os valores são a média ± DP.
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Discussion
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 2 utilizadas aqui é custo eficaz, tem uma vida útil longa, e não exige grandes geradores ou pré-mistura. No entanto, devido às fortes propriedades oxidativas de ClO 2, as propriedades de libertação de gás de ClO2 são difíceis de medir e, por conseguinte, raramente são relatados. Num estudo anterior, um método de titulação foi usado para medir a taxa de libertação 28. No entanto, este método é menos preciso e mais complicado. Alguns estudos avaliaram a concentração de ClO2 por absorção-a em água e em seguida, mediu-a utilizando cromatografia gasosa com espectrometria de massa (GC-MS) de detecção 29. No entanto, este instrumento de GC-MS é complicado e caro 30. Na nossa investigação, um detector de gás ClO 2 foi utilizado para medir a concentração de ClO2. Este detector tem vários sensores que fornecem resultados mais precisos em um tempo mais curto.
No nosso protocolo, para a preparação do inoculo, o uso de uma, de 10 L panela de aço profunda faces como uma bacia para a aplicação do inoculo, ele próprio colocado dentro de uma bolsa esterilizável em autoclave, assim como a folha estéril sobre o qual, para secar o fruto , permite uma limpeza rápida e ajuda a evitar a exposição humana aos organismos patogénicos possivelmente através de contacto acidental. Pulverizar a fruta dentro dos limites do saco autoclavável reduzida a dispersão de aerossóis microbianos. A secagem do fruto em folha permitido para a remoção completa e a esterilização subsequente de todas as superfíciescom o qual o fruto contaminado havia entrado em contato.
O dióxido de cloro exibiu uma forte actividade antimicrobiana contra E. coli e A. alternata em tomates uva (Figura 3). ClO2 solução foi usada para lavar frutas e legumes. O tratamento com gás CIO2 a 4,1 mg / L (1484 ppm) durante 20 min a 23 ° C reduziu significativamente a população de Salmonella, E. coli O157: H7, e L. monocytogenes em recém-cortadas de alface, couve e cenouras,, sem causar efeitos adversos sobre as propriedades sensoriais 31. Reduções mais elevado do que 3-log de E. coli O157: H7 foram obtidos depois de 4 mg / L (1448 ppm) ClO 2 tratamentos de gases durante 10 min a 21 ° C e 90% de HR na maçã superfícies 32. Os efeitos do tratamento sobre ClO 2 firmeza dos frutos e perda de peso são apresentados nas Figuras 4 e 5. a firmezade ClO 2 -treated tomate aumentou em comparação com o fruto de controlo (Figura 4). ClO2 -treated fruta demonstraram a actividade da enzima inibida, incluindo em peroxidase e polifenoloxidase, que foi atribuída a um papel importante no processo de amaciamento 33, ou as taxas de respiração inibida e a produção de etileno 34, 35. Uma relação linear entre amolecimento e perda de peso foi demonstrada em 36 mirtilos. Foi sugerido que ClO 2 poderia reduzir o metabolismo fruta além de prevenir a perda de peso e retenção de firmeza 37. Concluiu-se que a bolsa ClO 2 era, uma técnica de redução de agentes patogénicos promissores, não-térmico para frutas e legumes frescos. Ele manteve a firmeza e reduziu a perda de peso de tomates da uva.
Uma característica de limitação deste método de sanitatião é que, embora esta tecnologia ClO 2 pode reduzir o inoculo superfície de tomate A. alternata, reduzindo o risco de novas infecções pós-colheita por este fungo, ele não será capaz de controlo estabelecidos, infecções latentes de A. alternativo 38. infecções estabelecidas são tipicamente produzido no campo antes da colheita e são a principal causa de manchas pretas pós-colheita do tomate, que causam perdas econômicas significativas para a indústria. Outra característica de limitação é a reacção rápida do ClO 2, o que impede que o produto a partir de microrganismos que combatem eficazmente que estão profundamente embebidos dentro de um ambiente rico em água ou material orgânico denso 39. Tipicamente, o potencial de desinfecção do produto em baixas concentrações rapidamente perde eficácia antes de ser capaz de penetrar suficientemente para o interior dos frutos grandes. A solução para este problema, uma concentração mais elevada do produto, leva com eleseus próprios problemas, incluindo efeitos phytopathic e branqueamento de tecidos vegetais. Portanto, para cada aplicação única de mercadoria contra o agente patogénico, é necessário encontrar uma concentração higienizador que equilibra a eficácia anti-microbiana com danos producto aceitável.
Em resumo, ClO 2 pode ser usado como um higienizador de controlar agentes patogénicos de origem alimentar, leveduras, e bolores em frutas. Os resultados deste estudo sugerem que ClO 2 em baixas concentrações por períodos de tempo mais longos em embalagens activo é útil para melhorar a segurança microbiana e reduzindo deterioração durante o armazenamento, sem prejudicar as propriedades físicas do fruto. As aplicações futuras deste protocolo incluem testar a eficácia de libertação lenta ClO 2 bolsas como uma adição à embalagem comercial contra os agentes patogénicos alimentares e organismos de deterioração de qualquer número de produtos alimentares frescos, incluindo frutos, vegetais, carnes e pães existente.
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Acknowledgments
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.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Curoxin® chlorine dioxide pouch | Worrell Water Technologies | Slurry, a.i. 9.5% in sealed semi-permeable polymer film | |
| Grape tomato | Santa Sweets, Inc | Santa Sweets Authentic | |
| ClO2 gas detector | Analytical Technology, Inc., Collegeville, PA | PortaSens II | |
| Perforated clamshell | Packaging Plus LLC, Yakima, WA | OSU #1, 1 lb | |
| Escherichia coli | Wild Type (WT) from fruit surface | ||
| Alternaria alternata | from fruit surface | ||
| E. coli agar | EC Broth, Oxoid, UK | EC Broth with 1.5% agar | |
| Potato dextrose agar | BD Difco, Sparks, MD | ||
| Levine eosin methylene blue agar | BD Difco, Sparks, MD | ||
| Trigger spray bottle | Impact Products, LLC., Toledo, OH | ||
| Sterilized sampling bag | Fisherbrand, Fisher Scientific, Pittsburgh, PA | ||
| Orbit shaker | New Brunswick Scientific, New Brunswick, NJ | Innova 2100 | |
| IUL Instruments Neutec Eddy jet spiral plater inoculation plating system | Neutec Group Inc., Farmingdale, NY | ||
| EZ micro optical plate reader | Synoptics, Ltd., Cambridge, UK | ProtoCOL | |
| Fruit firmness tester | Bioworks Inc, Wamego, KS | FirmTech 2 | |
| Tinytag temperature and RH data logger | Gemini Data Loggers, West Sussex, UK | ||
| McFarland equivalence turbidity standard | Fisherbrand, Fisher Scientific, Pittsburgh, PA |
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