Dieses Whitepaper beschreibt Stickstoffmonoxid (NO) Begasung Protokolle für postharvest Schädlingsbekämpfung. Begasung Kammern werden mit Stickstoff (N2) herstellen Frequenzverschiebungen Sauerstoffbedingungen vor Nr. gespült wird injiziert. Am Ende werden die Kammern mit N2 NO vor der Belichtung Produkte an Umgebungsluft zur Vermeidung der Exposition gegenüber Nr.2verdünnen gespült.
Stickstoffmonoxid (NO) ist eine neu entdeckte Räuchermittel postharvest Schädlingsbekämpfung. Dieses Dokument enthält detaillierte Protokolle für die Durchführung keine Begasung auf frische Produkte und Verfahren für die Rückstände Marktanalyse und Qualitätsbewertung. Eine luftdichte Begasung Kammer mit frischem Obst und Gemüse wird mit Stickstoff (N2) herstellen eine niedrigem Sauerstoff (ULO) Umgebung, gefolgt von Injektion von Nr. zuerst gespült. Die Begasung Kammer wird dann bei einer niedrigen Temperatur von 2 bis 5 ° C für einen bestimmten Zeitraum notwendig, ein Ziel-Schädling zum Abschluss einer Begasung Behandlung zu töten gehalten. Am Ende der Behandlung eine Begasung die Begasung Kammer wird geleert, mit N2 , Nein vor dem Öffnen der Kammer der Umgebungsluft, um zu verhindern, dass die Reaktion zwischen Nein zu verdünnen und O2, die keine2 produziert und beschädigen empfindliche Frischeprodukte. Nr.2 im Kopfraum und Nitrat und Nitrit in flüssigen Proben wurden zu verschiedenen Zeitpunkten nach keine Begasung als Rückstände gemessen. Qualität der Produkte wurde nach 2 Wochen Nachbehandlung Kühlhaus zu bestimmen, welche Auswirkungen keine Begasung auf Qualität der Produkte bewertet. O2 vor der Reaktion mit Nein zu halten ist wichtig, keine Begasung und ist ein wichtiger Teil der Protokolle. Messung keine Ebenen ist eine Herausforderung und eine praktische Lösung zur Verfügung. Mögliches Protokoll Modifikationen sind auch für die Messung keine Ebenen in der Begasung Kammern sowie Rückstände vorgeschlagen. KEINE Begasung hat das Potenzial, eine praktische Alternative zu Methylbromid Begasung postharvest Schädlingsbekämpfung auf frische und gespeicherten Produkte zu sein. Diese Publikation soll andere Forscher forschen keine Begasung postharvest Schädlingsbekämpfung und zur Beschleunigung der Entwicklung keine Begasung für praktische Anwendungen.
Stickstoffmonoxid ist ein allgegenwärtiges Zelle Messenger Molekül in allen biologischen Systemen2. Es ist in großen Mengen als gemeinsame Schadstoff der Verbrennung fossiler Brennstoffe durch Kraftwerke und Kraftfahrzeugen veröffentlicht und als Zwischenprodukt in der Düngemittelproduktion in großen Mengen hergestellt. Intensive Forschung auf Nein in den letzten 20 Jahren hat eine große Menge an Wissen über seine Bedeutung, Funktionen und Mechanismen bei der Regulierung der biochemischen und physiologischen Prozesse in verschiedenen biologischen Systemen erbracht. Dieses Wissen führte zu verschiedenen medizinischen Anwendungen von NO für die Behandlung von Atem- und Herzstillstand Krankheiten14,15,16. In der Landwirtschaft, NO wurde vor über 100 Jahren auf verarbeitete Fleischprodukte für rotes Pigment Erhaltung3verwendet. Erstreckt sich nicht auch Haltbarkeit und steigert postharvest Qualität einer Vielzahl von frischen Produkten11,12,17,18,19,20. In jüngerer Zeit, NO erwies sich ein potenter Räuchermittel für postharvest Pest Control6.
Nein hat nachgewiesen, dass wirksam gegen alle Stadien im Leben der Insekten getestet (Abbildung 1). Die Schädlingsarten getestet diverse Typen und Lebensstadien der Schädlinge darstellen und zeigen großes Potenzial der keine Begasung, diverse Schädlinge zu kontrollieren. Die Wirksamkeit von keine Begasung gegen Schadinsekten liegt in der Nähe von Methylbromid Begasung. Jedoch kann keine Begasung bei Kühllagerung Temperaturen durchgeführt werden. Methylbromid Begasung erfordert die Erwärmung der kalten gelagerten Produkte und daher kann die Produktqualität auswirken. Zum Beispiel westliche Blume Thripse, Frankliniella Occidentalisund Salat Blattlaus, Nasonovia Ribisnigri, kann in 2 und 3 h mit 2,0 % und 1,0 % keine Begasung jeweils gesteuert, bei 2 ° C-6. KEINE Begasung ist auch viel schneller als Phosphin-Begasung, die die wichtigsten Methylbromid alternative Behandlung und nehmen mehr als zehn Tage, um einige Schädlinge4,6,9,10zu kontrollieren.
Stickoxid-Begasung ist wirksam gegen externe und interne Futterinsekten. Spotted Flügel Drosophila, Drosophila Suzukii, Larven befallenen Kirschen werden in 8 h mit 2,5 % kontrolliert keine Begasung-9. Larven der Apfelwickler, Cydia Pomonellain befallenen Äpfel sind komplett in einem 24 h-Begasung mit 5 % nicht um 2 ° C9,10gesteuert. Die Wirksamkeit von keine Begasung steigt mit zunehmender Konzentration, Behandlungszeit und Temperatur6. Diese Faktoren können verwendet werden, um keine Begasung Behandlungen für verschiedene Insektenarten auf verschiedene Rohstoffe zu optimieren.
Jedoch keine reagiert mit O2 spontan, Nr.21zu produzieren. Dies verbraucht Nein nicht nur, sondern kann auch dazu führen, dass Schäden an Frischwaren wie Kopfsalat (Abbildung 2). Daher keine Begasung geführt werden muss, unter niedrigem (ULO) Sauerstoffbedingungen zu Nr. Für frische Produkte müssen keine Räucherungen auch durch Spülung mit N2 NO vor der Belichtung begasten Produkte an Umgebungsluft zur Reduzierung ihrer Exposition gegenüber Nr.2verdünnen beendet werden. Diese strengen Anforderungen erhöhen die Komplexität und Kosten keine Begasung. Allerdings dürfte keine Begasung technisch machbar und kostengünstige7sein. Alle Komponenten der großen Skala keine Begasung sind entweder im Handel erhältlich oder kommerziell einschließlich Stickstoff Stromerzeugungsanlagen, keine Versorgung, Überwachungsgeräte (O2 Analysator, kein Meter) und luftdichte Begasung Kammern gemacht werden kann. Kontrollierter Atmosphäre (CA) Lagerung und Versand unter niedrigen O2 Atmosphäre wurden kommerziell verwendet. Die Energiekosten der Generierung von N2 für keine Begasung ist auch bescheiden und variieren je nach Standort7.
Stickoxid-Begasung ist auch sicher, frisches Obst und Gemüse richtig Beendigung durch Spülen mit N2 NO verdünnen zuerst vor der Belichtung die Produkte an die Umgebung Luft8. KEINE Begasung nachgewiesen sicher zu allen frisches Obst und Gemüse, die bisher unter anderem Salat, Brokkoli, Gurken, Paprika, Tomaten, Erdbeeren, Äpfel, Birnen, Orangen und Zitronen8getestet sein. Ein 4 h-Begasung mit 1 % nicht bei 2 ° C zur Steuerung von westlichen Blume Thripse fördert auch Erdbeere Qualität. Eine Woche nach der Begasung, behandelte Erdbeeren sind fester und heller und reicher Farbe haben und daher besser postharvest Qualität im Vergleich zu die8.
Stickoxid-Begasung hinterlässt auch keine schädliche Rückstände begasten frische Produkte. Als keine reagiert mit O2 , Nr.2zu produzieren kann keine Begasung Ablagerung von Nr.2 auf die Produkte aufgrund der 21 ° C Siedepunkt von Nr.2führen. In Anwesenheit von Wasser hydrolysiert Nr.2 zu Form Salpetersäure (Druckaufschluss3). Daher kann keine Begasung (Nr.3–) Nitrate und Nitrite (Nr.2–) als Rückstände auf den behandelten Rohstoffe führen. Beendigung Begasung mit N2 spülen Sie, keine Begasung Ergebnisse keine oder nur geringe Zunahme Nitrat oder Nitrit als Rückstände bei 24 h nach der Begasung in frischen Rohstoffe9,21.
Die reaktive Natur von NO mit O2 erfordert auch strenge Verfahren zum Schutz vor O2 während des Prozesses der Durchführung keine Begasung Behandlungen. Die Komplexität und strenge Verfahren sollte sind am besten visuell dargestellt und gefolgt und gemeistert werden. In dieser Präsentation video Zeitschrift war keine Begasung von frischen Produkten erklärt, illustriert und gezeigt, um andere Forscher keine Begasung forschen und entwickeln keine Begasung Behandlungen für postharvest Schädlingsbekämpfung zu ermöglichen. Diese Bemühungen werden dazu beitragen, um kommerzielle Nutzung keine Begasung, postharvest Schädlingsbekämpfung auf frische und gespeicherten Produkte zu beschleunigen.
O2 aus der Begasung Kammer zu halten ist entscheidend für erfolgreiche ohne Begasung für Schädlingsbekämpfung. Begasung Kammern müssen Dichtungen und Anschlussleitungen mit N2 oder andere inerte Gase, O2 zu entfernen, bevor Sie verwendet wird, kein Gas in Begasung Kammern freizugeben gespült werden müssen. Ein weiterer kritischer Aspekt der keine Begasung ist Verdünnung nicht mit einem N-2 bündig am Ende der Begasung. Dies verhindert, dass Produktion von überschüssigem Nr.2 und seine möglichen Verletzungen zu frischen Produkten. Wie verschiedene frische Produkte verschiedene Ebenen der Toleranz gegenüber keine2 -Exposition haben, erfordern eine keine Begasung Behandlung unterschiedlicher N2 bündig zur Vermeidung von Verletzungen. Da Nr.2 einen hohen Siedepunkt von etwa 21 ° C hat und auch mit Wasser zur Form Säuren reagiert, wird keine2 Produktion wahrscheinlich Folge erhöhte Nr.2 auf begasten Produkte als Rückstände und Erhöhungen von Nitrat und Nitrit, die konvertiert werden von Nr.2.
Die Art der Produkte, begast werden kann auch die Begasung Prozess, z. B. eine erste Spülung mit N2 , ULO-Bedingungen und eine letzte Spülung mit N2 zu etablieren, um die Begasung Behandlung beenden erschweren. Großen Blattgemüse in perforiertem Kunststoff Verpackungen wie verpackte Kopfsalat stellen ein großes Hindernis für Luftzirkulation und somit eine Herausforderung für ausspülen O2 mit N2 zu Beginn der Begasung und ausspülen mit N2 am Ende der Begasung. Für diese Produkte ist es besser, Kombinationen des unteren verwenden keine Konzentrationen und längere Behandlungszeiten, um Schädlinge zu kontrollieren, weil es sicherer für Produktqualität.
KEINE Überwachungsstufen in Begasung Kammern ist eine weitere Herausforderung bei der Durchführung keine Begasung. Die meisten Instrumente messen nicht dem hohen keine Konzentrationen in keine Räucherungen zur Schädlingsbekämpfung verwendet. Es gibt ein paar Verdünnung-Geräte, die im Handel erhältlich sind, aber es ist nicht bekannt, ob sie für keine Begasung geeignet. Jedoch eine Verdünnung Gerät gemacht wie oben beschrieben und verwendet werden kann für keine Überwachung mit einem Gasmonitor einen NO-Sensor ausgestattet.
Weitere Änderungen können die Verfahren zur Überwachung keine Konzentrationen in Begasung Kammern erfolgen. Beispielsweise kann eine Probe der Luft in einer Begasung Kammer in einem Folienbeutel mit einem bestimmten Volumen von Stickstoff verdünnt werden. Die verdünnte Luftprobe kann dann über einen Schornstein Gasmonitor ausgestattet mit einer hohen Konzentration kein Sensor zur Messung der keine Konzentration weiterverbreitet werden. Jedoch wird es schwierig, Oxidation von NO in den Prozess und die Verdünnung Prozess wahrscheinlich führt einige Verluste von Nr. zu vermeiden Daher nicht berechnet basierend auf der Messung der verdünnten Luft Proben aus der Begasung Kammern wahrscheinlich werden niedriger als die tatsächliche keine Ebenen in der Begasung Kammern.
Der Prozess der Etablierung ULO-Bedingungen in Begasung Kammern auch modifiziert werden können basierend auf welche Art der Begasung Kammern zur Verfügung stehen. Für die Begasung Kammern, die unter Vakuumbedingungen verwendet werden können, können ULO-Bedingungen durch den Prozess der wiederholten Staubsaugen gefolgt von Stickstoffgas Kammer einfüllen hergestellt werden. Dieser Prozess wird in ULO-Bedingungen als die normalen Spülvorgang oben beschriebenen Aufbau effizienter sein. Für die gelagerten Produkte kann CO2 auch anstelle von N2 verwendet werden, für den Aufbau von ULO-Bedingungen für die keine Begasung.
Für Rückstandsanalytik, 405 nm keine2/NO/keineX -Monitor ausgewählt wurde, um keine2 -Gas-Version von begasten Proben in den Kopf Räumen und der Stickoxid-Analysator messen eingestellt wurde, Nitrat und Nitrit flüssigen Proben erkennt. Jedoch gibt es andere Arten von Instrumenten mit geeigneten Befindlichkeiten und Besonderheiten zur Nr.2 in vereint Messung und Messung von Nitrat und Nitrit in flüssigen Proben. Daher können die Verfahren für die Rückstände Messungen geändert werden, basierend auf der Verfügbarkeit von Instrumenten.
Nein ist sehr volatil mit einem Siedepunkt von-152 ° C und reagiert sofort mit O2, es wird nicht erwartet, NO bliebe als Rückstand auf begasten Produkte nach Begasung. Daher wurde nur Nr.2 in den Kopfraum von begasten Produkten gemessen. Nr.2 hat einen hohen Siedepunkt von 21 ° C und verflüchtigt sich sehr viel langsamer aus Produkten und deshalb wahrscheinlich für einige Zeit nach der Begasung auf begasten Produkte bleiben.
Für Blattgemüse, wenn keine Begasung mit N2 am Ende, nicht gespült wird mit O2 , Nr.2 zu produzieren reagieren würde und kann dazu führen das Fortbestehen von Nr.2 seit einiger Zeit als frische Produkte in der Regel bei niedrigen Temperaturen gelagert werden. Daher sollte unter dem ständigen Gesichtspunkt Verkürzung des erneuten Zeitraums nach der Begasung, auch keine Begasung mit N2 am Ende der Begasung gespült werden. Überwachung keine2 -Version ist daher wichtig zu bestimmen, wie lange und wie viel Nr.2 über Produkte nach der Begasung bleiben wird. KEINE2 Ebenen auf begasten Produkte werden betreffen, wie die begasten Produkte verarbeitet oder gelagert werden.
Nitrat ist natürlich im Boden und Pflanzen einschließlich Obst und Gemüse vorhanden. Einige Wurzelgemüse können hohe Konzentrationen von Nitrat sammeln. Gemüse sind die größte diätetische Quelle von Nitraten. Zum Beispiel haben frischen Kopfsalat und Spinat durchschnittliche Nitratgehalte von 786-1.080 und 1.420-3.400 mg/kg. Die Verordnung der Europäischen Kommission setzt die Höchstgehalte für Nitrat für Salat und Spinat auf 2.500-4.500 und 2.000-3.000 mg/kg13. Nitrat und Nitrit sind auch häufig hinzugefügt, verarbeitetes Fleisch wie Speck, Schinken, Würstchen und Hot Dogs und verbraucht werden, wie sie als Konservierungsmittel in diese Fleischprodukte verwendet werden. Messungen von Nitrat und Nitrit als Rückstände der keine Begasung sollen Informationen über das Ausmaß, dass keine Begasung ihr Gehalt in begasten Produkte verändern kann und keine Relevanz für die Lebensmittelsicherheit haben. Daher sollten Messungen von Nitrat und Nitrit als Rückstände als optional, wenn sie, von den Regulierungsbehörden in der Registrierung nicht als ein Räuchermittel oder andere Regulationsprozesse erforderlich sind angesehen werden. Modalitäten für Nitrat und Nitrit Messungen sind auch verfügbar21.
Stickoxid-Begasung hat Vorteile der hohe Wirksamkeit gegen alle Stadien im Leben von Insekten und Milben und keine schädlichen Rückstände im Vergleich zu den meisten anderen Räuchermittel, wie besprochen, bevor6,7,9. Da gibt es einen kritischen Mangel an wirksame Alternativen zur Begasung von Methylbromid zur postharvest Schädlingsbekämpfung und die meisten Alternativen Räuchermittel giftige Rückstände in begasten Produkte hinterlassen, garantiert keine Begasung wesentlich erweiterte Forschungs-, Entwicklungs-, und Registrierung-Bemühungen um diese sichere und wirksame postharvest Pest Control-Lösung auf den Markt zu bringen. Jedoch kann aufgrund der Komplexität und strenge Erfordernis ULO-Bedingungen der Begasung Verfahren, Ausbildung für viele Forscher um keine Begasung Forschung erforderlich. Es ist unsere Absicht, informativ und leicht zu befolgen für Labor, keine Begasung Behandlungen für postharvest Pest Steuern auf frische und landwirtschaftliche Produkte gespeichert. Die Grundsätze der Verfahren eingesetzt werden Protokolle für groß angelegte keine Räucherungen für praktische Anwendungen zu entwickeln.
The authors have nothing to disclose.
Diese Forschung wurde zum Teil durch USDA landwirtschaftlichen Auslandsdienste TASC Zuschüsse unterstützt.
Nitric oxide gas | Praxair | UN1660 | 99.5% purity |
Nitrogen gas | Praxair | UN1066 | Industry grade |
Fumigation chamber | (custom made) | Size: 30"x30"x30"; made of stainless steel with rubber gaskit along the rim. The chamber is sealed by clampdown its lid to the vaseline greased gaskit. The chamber has multiple ports for flushing the chamber and for taking air samples. | |
Nitric Oxide Analyzer | GE Scientific | NOA 280i analyzer | Measure NO plus NO2, Nitrate and nitrite |
Model 405nm NO2/NO/Nox monitor | 2B Technologies Inc | Ranges: NO (0-2ppm), NO2+NO (0-10ppm) | |
Kane 900+ gas monitor | Kane International | With NO, NO2, CO, O2 sensors | |
Flowmeter and controllers | Omega Engineering | Flow ranges: 0-1, 0-5, 0-20 LPM | |
Tubing, connectors, stopcocks | Cole-Parmer | Tubing: nylon and teflon, sizes: 1/8" and 5/32" (4mm); They fit to connectors and stockcocks | |
Oxygen analyzer | Illinois Instruments | Model 810 | Ziconia sensor, sensitivity: 0.1ppm, range: 0-100% |
NO2 personal alarm | SENSIT Technologies | Sensit P100 | Should be used in conducting large scale NO fumigations outside a fume hood |
Flowmeter and controllers | Omega Engineering | Flow ranges: 0-1, 0-5, 0-20 LPM | |
Gastight syringes | SGE Analytical Science | 10 ml, 100 ml | |
Gastight syringes | Hamilton Company | 10uL | |
Tubing, connectors, stopcocks | Cole-Parmer | Tubing: nylon and teflon, sizes: 1/8" and 5/32" (4mm); They fit to connectors and stockcocks | |
Sodium Iodide | Fisher Chemical | S324-100 | |
Acetic acid, Glacial | Fisher Chemical | UN2789 | ≥99.7% purity |
Hydrochloric acid | Cole-Parmer | SA48-500 | 1.0 Normal |
Vanadium(III) Chloride | Acros Organics | 197000250 | 97% purity |
Sodium Hydroxide | Fisher Chemical | BPSS266-1 | 1 M |
SAHARA S3 Stainless-steel heated bath circulator | ThermoFisher Scientific | ||
SC 100 Digiital Imersion Circulator | ThermoFisher Scientific | ||
Oxygen | Praxair | *001043 | 99.5-100% purity |
Hot Jaw | Sorbent Systems | Mylar bag heat sealer | |
Mylar bags | Sorbent Systems | ||
Flipmate filtration assemblies | Cole-Parmer | EW-35202-29 | |
15 ml polypropylane tube | Falcon | ||
Filter Paper P5 | Fisher Scientific | ||
Blender | Waring | Blender 7010G | Model WF2211212 |
Dilution device | Made in our lab | Combine the ends of four equal length Teflon microtubing into one connector and have a connector for each end of the four microtubing. |