Summary
Dette dokumentet beskriver nitrogenoksid (NO) utgassing protokoller for kombinasjonen skadedyrbekjempelse. Utgassing kamre tømmes med nitrogen (N2) å etablere ultralow oksygen betingelser før nei injiseres. På slutten tømmes kamre med N2 å fortynne nei før utsette produkter til luften for å hindre eksponering for ingen2.
Abstract
Nitrogenoksid (NO) er en nylig oppdaget fumigant til kombinasjonen skadedyrbekjempelse. Dette dokumentet gir detaljert protokoller for å gjennomføre ingen utgassing på ferske produkter og prosedyrer for rester analyse og kvalitet evaluering. En lufttett utgassing kammeret som inneholder frisk frukt og grønnsaker tømmes først med nitrogen (N2) å etablere et ultralow oksygen (ÜLO) miljø etterfulgt av injeksjon av nr. Utgassing kammeret deretter holdes på en lav temperatur på 2-5 ° C for en angitt tidsperiode nødvendig å drepe en mål plage å fullføre utgassing behandling. På slutten av en utgassing behandling, utgassing kammeret er spylt med N2 å fortynne nei før du åpner kammeret til luften for å hindre at reaksjonen ikke og O2, som produserer ingen2 og kan skade delikat ferske produkter. Til forskjellige tider etter ingen utgassing, ble NO2 headspace og nitrat og nitritt i flytende prøver målt som rester. Produktkvalitet ble evaluert etter 2 uker etter behandlingen kjølelager å bestemme effekten av ingen utgassing på produktkvalitet. Holde O2 reagerer ikke er kritisk til ingen utgassing og er en viktig del av protokoller. Måle ingen nivåer er utfordrende og en praktisk løsning er tilgjengelig. Mulig protokollen modifikasjoner er også foreslått for å måle ingen nivåer i utgassing kamre samt rester. INGEN utgassing har potensial til å være et praktisk alternativ til metyl bromide utgassing til kombinasjonen skadedyrbekjempelse frisk og lagret produkter. Denne publikasjonen er ment å hjelpe andre forskere gjennomfører ingen utgassing forskning til kombinasjonen skadedyrbekjempelse og akselerere utviklingen av ingen utgassing for praktiske anvendelser.
Introduction
Nitrogenoksid er en allestedsnærværende celle messenger molekyl i alle biologiske systemer2. Det er utgitt i store mengder som en vanlig forurensende av forbrenning av fossilt brensel fra kraftverk og kjøretøyer og produsert i store mengder som en mellomliggende produkt i gjødsel produksjon. Intens forskning på Nei i de siste 20 årene har gitt en stor mengde kunnskap om dens betydning, funksjoner og mekanismer i å regulere biokjemiske og fysiologiske prosesser i ulike biologiske systemer. Denne kunnskapen har ført til ulike medisinske anvendelser av nei for behandling av luftveissykdommer og hjerte sykdommer14,15,16. I landbruk, ingen brukte over 100 år siden på behandlet kjøttprodukter for røde pigment bevaring3. Nei også utvider holdbarhet og forbedrer kombinasjonen av kvalitet på et bredt utvalg av ferske produkter11,12,17,18,19,20. Flere nylig, ingen ble funnet for å være en potent fumigant kombinasjonen pest kontroll6.
INGEN har vist seg for å være effektiv mot alle livsstadier av insekter testet (figur 1). Pest arten testet representerer ulike typer og stadier av skadedyr og viser stort potensial for ingen utgassing kontrollere ulike pest arter. Virkningen av ingen utgassing mot insekt skadedyr er tilnærmet de methyl bromide utgassing. Men kan ingen utgassing utføres ved kald lagring temperaturer. Methyl bromide utgassing krever oppvarming av kalde lagret produkter, og derfor kan påvirke produktkvalitet. For eksempel vestlige blomst Trips, Frankliniella occidentalisog salat bladlus, Nasonovia ribisnigri, kan være kontrollert i 2 og 3 h med 2.0% og 1,0% ingen utgassing, henholdsvis 2 ° C6. INGEN utgassing er også mye raskere enn phosphine utgassing som er den viktigste metylbromid alternativ behandlingen og kan ta ti dager for å kontrollere noen skadedyr4,6,9,10.
Nitrogenoksid utgassing er effektiv mot både eksterne og interne fôring insekter. Oppdaget fløyen Drosophila, Drosophila suzukii, larver i infested kirsebær styres i 8 timer med 2,5% ingen utgassing9. Larver av codling sommerfugler, Cydia pomonella, infested epler er fullstendig kontrollert i en 24-timers utgassing med 5% ikke på 2 ° C9,10. Effekten av ingen utgassing øker med økende konsentrasjon, behandling tid og temperatur6. Disse faktorene kan brukes til å optimalisere ingen utgassing behandlinger for ulike insekter arter på ulike varer.
Men ingen reagerer med O2 spontant å produsere ingen2-1. Dette ikke bare forbruker nei, men kan også føre til skader på ferske produkter som salat (figur 2). Derfor ingen utgassing må utføres under ultralow oksygen (ÜLO) forhold å bevare nr. For ferske produkter må ingen fumigations også avsluttes ved flushing med N2 å fortynne nei før utsette fumigated produkter til luften for å redusere sin eksponering til ingen2. Disse strenge kravene øke kompleksiteten og kostnadene ved ingen utgassing. Men forventes ingen utgassing å være teknisk mulig og kostnadseffektiv7. Alle komponentene i stor skala ingen utgassing enten kommersielt tilgjengelig eller kan gjøres kommersielt inkludert nitrogen generasjon utstyr, ingen forsyning, overvåking utstyr (O2 analyzer, ingen meter) og lufttett utgassing kamre. Regulert atmosfære (CA) lagring og frakt under lav O2 atmosfære har blitt brukt kommersielt. Energien kostnaden for å generere N2 for ingen utgassing er også beskjeden og vil variere avhengig av plasseringen7.
Nitrogenoksid utgassing er også trygt å frisk frukt og grønnsaker når riktig terminert av rødme med N2 å fortynne NO først før du utsetter produktene til omgivende luft8. INGEN utgassing har vist seg for å være trygt å alle frisk frukt og grønnsaker testet hittil inkludert salat, brokkoli, agurk, paprika, tomater, jordbær, epler, pærer, appelsiner og sitroner8. En 4T utgassing med 1% ikke på 2 ° C for å kontrollere vestlige blomst Trips forbedrer også jordbær kvalitet. En uke etter utgassing, behandlet jordbær er fastere og har lysere og rikere og derfor bedre postharvest kvalitet sammenlignet med kontroll8.
Nitrogenoksid utgassing også etterlater ikke skadelige rester på fumigated ferske produkter. Som ikke reagerer med O2 å produsere NO2, kan ingen utgassing medføre deponering av ingen2 på produktene på grunn av 21 ° C kokepunktet av ingen2. I nærvær av vann hydrolyzes NO2 til skjemaet salpetersyre (HNO3). Derfor kan ingen utgassing potensielt føre nitrater (ingen3-) og nitritt (ingen2-) som rester på behandlet varer. Når utgassing avsluttes med N2 flush, ingen utgassing resultater i uten eller svært lite øker i nitrat eller nitritt som rester på 24 h etter desinfeksjonen i ferske råvarer9,21.
Den reaktive naturen nei med O2 krever også strenge prosedyrer for å holde ut O2 under prosessen med å gjennomføre ingen utgassing behandlinger. Kompleksiteten og strenge prosedyrer bør er best illustrerte visuelt og være fulgt og mestret. I denne videoen journal presentasjonen, var ingen utgassing av ferske produkter forklart, illustrert og vist for å tillate andre forskere å utføre ingen utgassing forskning og utvikle ingen utgassing behandlinger for kombinasjonen skadedyrbekjempelse. Dette arbeidet vil bidra til å akselerere kommersiell bruk av ingen utgassing kontrollere kombinasjonen skadedyr på frisk og lagret produkter.
Protocol
Merk: nitrogenoksid utgassing av ferske produkter starter ved å etablere ultralow oksygen forhold i utgassing chambers, etterfulgt av injeksjon av nei og holde utgassing kamrene ved enkelte temperaturer for varigheten av en behandling, og så er avsluttet av rødme med N2 illustrert å fortynne nei før du åpner utgassing chambers som (Figur 3). Mål nummer2 i hodet plassen utgassing kamre og nitrat og nitritt i flytende prøver ved modell 405 nm ingen2ingen/NOx skjermen og NOA nitrogenoksid analysator, finner du brukerhåndbøkene fra produsentene for detaljert operasjonen prosedyrer.
Forsiktig: nitrogenoksid er en sterk oksiderende agent og reagerer med oksygen spontant å produsere nitrogendioksid. Både nitrogenoksid og nitrogendioksid er giftige. Henvises til deres Muskelskjelettlidelser for trygg håndtering og bruk. For personlig sikkerhet, bør alle trinnene småskala utgassing forsøk med håndtering og mulige eksponering ikke eller ingen2 utføres i avtrekksvifte. En personlig ingen2 alarmen skal brukes til å gjennomføre store skala ingen utgassing eksperimenter.
1. forberedelse av materialer og instrumenter
-
Instrumenter, deler og materialer som trengs for ingen utgassing
- Gjøre en folie pose med en slangen utløp for nr.
- Forsegle åpningen av en folie bag rundt et Polytetrafluoroethylene (PTFE) rør med en varme sealer.
- Bruk epoxy limet for å forsegle skjøtene og joint rundt Polytetrafluoroethylene (PTFE) røret å produsere folie posen.
- Legge til en stopcock på slutten av røret.
Merk: Folie poser med rør er ikke kommersielt tilgjengelig. Men de kan gjøres enkelt i laboratoriet med folie poser fra kommersielle kilder ved hjelp av en varme sealer.
Merk: Nitrogen: vanlig industrien nitrogen i komprimert sylindere har renhet av ≥99.99% og er egnet for ingen utgassing. To eller flere sylindere med myndigheter kan sette å ha annen stikkontakt press og koblet sammen. Sylinderen med høyere uttak trykket brukes først før sylinderen med luftens reduserte uttak vil bli brukt. Dette vil være nyttig i store utgassing tester.
- Lufttett utgassing kamre.
Merk: Airtightness er avgjørende for ingen utgassing fordi ingen vil reagere med O2 lekkasje i kammeret. Dette vil redusere tilgjengelige nei til skadedyrbekjempelse og produserer ingen2 som kan skade ferske produkter.- Glass krukke kamre: fett kanten av lokket lett med vaselin. Så sel glasset med lokk som har to etter lasting objekter som insekt infested i glasset.
Merk: Lokket av glasset har to uttak og en av utsalgssteder har et plastrør til bunnen av glasset for å øke effektiviteten i luften erstatning. - Chambers laget av trykkokere: fett kanten av kammeret med vaselin. Last produkter og insekter i kammeret og forsegle den med lokk.
- Store utgassing kamre: fett pakningen lett med vaselin. Deretter laste produkter i kammeret. Lukk døren. Stram klemmer om nødvendig å opprettholde en lufttett forsegling.
Merk: Ingen gass er svært ustabilt, så det er ikke nødvendig å ha en fan i en utgassing kammer å holde luften i kammer blandet.
- Glass krukke kamre: fett kanten av lokket lett med vaselin. Så sel glasset med lokk som har to etter lasting objekter som insekt infested i glasset.
- Gjøre en folie pose med en slangen utløp for nr.
2. opprettelsen av ÜLO utgassing Chambers
- Koble et kammer til N2 -linjen og en O2 analyserer.
Merk: En T-kontakten i ene enden går til analyserer og den andre enden utstyrt med en enveis tilbakeslagsventil kan brukes å slippe luften for å unngå høy flow til O2 analyzer. - Slipp N2 gjennom en flowmeter å tømme kammeret å fjerne oksygen.
- Redusere N2 strømningshastighet til 0,5 - 1 L/min når O2 nivå ligger 30 ppm.
3. injeksjon av ingen gass
-
Fyll folie posen med ingen gass.
- Fyll posen med N2 først og deretter vakuum luften ut for å vaske ut O2 fra posen.
- Slipp ikke gass i vesken i avtrekksvifte.
- Henge vesken i avtrekksvifte brukes til ingen utgassing.
Merk: Etter langvarig bruk, posen kan bli dårligere og slangen kan bli sprø på grunn av etsende effektene av ingen2. Så, poser må byttes med jevne mellomrom.
-
Injisere nei i utgassing kamre.
- Vask sprøyten og festet rør med N2 å skylle ut O2.
- Ta en ingen-prøve fra nei folie posen og injisere den i utgassing kamre.
- Etter injeksjon, rødme sprøyten og festet rør med N2.
- Plass utgassing chambers på 2 ° C for varigheten av utgassing behandling.
4. måle ingen konsentrasjon i en utgassing kammer
Merk: Ingen konsentrasjonene i utgassing til skadedyrbekjempelse kan variere fra 2000 ppm (0,2%) til 50000 ppm (5%). Dette området er "utenfor området" gjeldende ingen skjermer. Men ingen nivåer kan likevel måles i fortynnede prøver eller ved å bruke en fortynning enhet.
-
Lite kammer fumigations
- Fortynne Luftprøver fra behandling krukker nederst i utgassing:
- Etablere ÜLO forhold på ≤30 ppm O2 i glass.
- Ta gass prøver fra behandling glass for å injisere dem i ÜLO glassene.
- Måle nei og nei2 nivåer i fortynnede prøvene av sirkulerende luft gjennom en flue gass skjerm.
- Fortynne Luftprøver fra behandling krukker nederst i utgassing:
-
Store chamber fumigations: fremgangsmåten er illustrert i Figur 4.
- Angi en fortynning systemet.
- Måle nei og nei2 nivåer.
- Slå på gass gass skjermen og skylle den med N2.
- Slå på gasstrømmen prøve å måle nei og nei2 nivåer.
- Avslutt målingen ved å deaktivere gasstrømmen prøven.
5. avslutte ingen utgassing
-
Utgassing av insekter bare
- Plass utgassing kamre i avtrekksvifte.
- Åpne kamrene.
- Hente insekter for dødelighet evaluering.
Merk: Insekter er vanligvis holdt i et miljømessig kammer natten etter desinfeksjonen for å tillate alle live insekter å gjenopprette før scores for dødelighet.
-
Utgassing av ferske produkter
- Flytte utgassing kammer til avtrekksvifte (for liten chambers).
- Tømme utgassing kamrene med N2 å tillate en bestemt nummer luften utveksling.
- Overvåke ikke nivå ved eksos porten.
Merk: Gass gass skjermen kan brukes til å overvåke ingen nivåer under N2 flush. Vanligvis vi har flush utgassing kamre for å redusere nei under 200 ppm før du åpner kammer til luft. - Hente insekter for dødelighet evaluering (hvis insekter er inkludert).
- Lagre fumigated produkter for rester analyse og post-behandling kvalitet evaluering.
Merk: La fumigated produkter i avtrekksvifte nei og nei2 å spre før dem for lagring. Fumigated produkter er vanligvis lagret i en lav temperatur sammen med kontrollene i en kjøler for en viss før evaluering for kombinasjonen av kvalitet og mulige skader.
6. rester analyse
-
Nitrogendioksid (ingen2) måling ved hjelp av en 405 nm ingen2/NO/NOX overvåke
- Slå på og la 405 nm ingen2/NO/NOX dataskjerm for å varme opp til 20-30 min.
- Lukk utgassing kammeret som inneholder produktet.
Merk: Etter desinfeksjonen, utgassing kamre var åpen og plassert på en viss temperatur slik at ingen2 å forsvinne. Samtidig når ingen2 løslate er avmålt forsegle kammeret lufttett med lokk med to porter utstyrt med stopcocks. En temperatur på 20 ° C ble brukt i prosedyren demonstrasjon. - Koble NO2 skjermen til kammeret til sirkulerer luften gjennom NO2 skjermen.
- Straks logge data på NO2 overvåke og samle inn data for 1 min.
- Koble chamber fra skjermen og holde kammeret forseglet.
Merk: Datalogging kan startes enten via menyen -> Dat -> Logg på NO2 skjermen eller via grafisk programvare på en datamaskin. - Holde den forseglede kammer ved 20 ° C i 1 time, deretter gjentar datainnsamlingssteg.
Merk: Tidsintervallet kan justeres avhengig utgivelsen av ingen2 fra fumigated produkter. - Beregne forskjellen mellom to ikke2 konsentrasjoner og konvertere data til mg/kg/h.
-
Nitrat og nitritt målinger med en GE Sievers 280i nei Analyzer
Merk: Se håndboken til produsenten og papir21 og Liu (2017) for detaljert informasjon.- Eksempel forberedelse
- Homogenize vareprøver i en blender.
- Overføring 15 g homogenisert prøven fra blender til ampuller.
- Legge til 100 mL destillert H2O å bosette seg i 10 minutter i ampullen.
- Filtrere prøven og lagre filtrerte løsningen på 2 ° C før bruk.
- Reduksjonsmiddel forberedelse for nitrat måling med nitrogenoksid analyzer
Merk: Se i håndboken til produsenten for detaljert informasjon.- Legge til 0,8 g av vanadium klorid (VCl3) i en bolle.
- Sakte legge til 100 mL 1 M hydrochloride syre (HCl) i flasken med VCl3, cap kolbe, og virvel flere ganger.
- Filtrere løsningen filter papir og en trakt og forsegle filtrerte løsning flasken med aluminiumsfolie og oppbevares i kjøleskap.
- Måling både nitrat og nitritt med nitrogenoksid analyzer
Merk: Se i håndboken til produsenten for detaljert informasjon.- Forvarm vannbad til 95 ° C. Legge til 4-6 mL av nitrat reduksjonsmiddel i en purge fartøy og justere infusjonshastigheten inert gass til riktig nivå.
Merk: Inertgass var han. N2 gass kan også brukes. - Injisere 5 µL av prøven løsning bruker en sprøyte inn purge fartøyet.
- Fortsett til neste eksempel injeksjon når prøven toppen er ferdig.
- Forvarm vannbad til 95 ° C. Legge til 4-6 mL av nitrat reduksjonsmiddel i en purge fartøy og justere infusjonshastigheten inert gass til riktig nivå.
- Nitritt måling med nitrogenoksid analyzer
Merk: Se i håndboken til produsenten for detaljert informasjon.- Justere ventilen på purge fartøyet ha 1-2 psi press for inert gass.
- Legge til 4-6 mL konsentrert eddiksyre fylle første pære av purge fartøyet.
- Veie 50 mg natrium iodide (NaI) og oppløse den i 1-2 mL H2O.
- Legg NaI løsningen til purge fartøyet og la blande i 1-2 minutter.
- Øke inert gass infusjonshastigheten til riktig nivå.
- Injisere 5 µL av prøven løsning bruker en sprøyte inn purge fartøyet.
- Fortsett til neste eksempel injeksjon når eksempel peak er ferdig.
- Eksempel forberedelse
7. kombinasjonen av kvalitet evaluering av frukt og grønnsaker
Merk: Produktet skader fra ingen utgassing kan vises umiddelbart etter utgassing (figur 5). Imidlertid evalueres kvalitet vanligvis etter 1-2 uker etter behandling kalde lagringsplass. Symptomene på skader vil fremgang over tid og kan identifiseres bedre i kvalitet evaluering. Prosedyrer for å vurdere ulike ferske produkter avvike vesentlig. Bare prosedyrer for å vurdere salat kvalitet er vist her som eksempel bruker etablerte prosedyrer5.
- Fjern salat fra kald oppbevaring to uker etter utgassing. Fjern wraps og inspisere overflater for flekker og misfarging for alle behandlinger inkludert kontroller.
- Score og spille eksterne visuell kvalitet for alle behandlinger basert på etablerte prosedyrer8.
- Kuttet salat i halvdeler og inspisere noen flekker og misfarging for alle behandlinger.
- Score og registrere interne visuell kvalitet score for alle behandlinger.
Representative Results
Nitrogenoksid utgassing for ferske produkter må avsluttes med en N2 flush for å fortynne nei før du åpner utgassing kamre for å utsette produkter til luft. Når en utgassing behandling avbrytes av direkte åpne kammeret til luften uten en N2 flush, reaksjonen ikke O2 medfører ingen2 produksjon og eksponering av ferske produkter til ingen2 resulterer ofte i skader inkludert brune flekker og misfarging dødt vev flekker8. Delikat grønnsaker og frukt som salat, squash og pærer er utsatt for skade ved ikke2. Når ingen utgassing avsluttes riktig med en N-2 flush, har utgassing behandling vist for å være trygg uten noen skader på produktkvalitet (figur 6 og figur 7). Faktisk har ingen utgassing til skadedyrbekjempelse blitt funnet for å forbedre kombinasjonen av kvalitet på ferske produkter mot unfumigated kontroller som vist på jordbær. Jordbær fumigated uten for kontroll av vestlige blomst Trips beholde en lysere og rikere farge og er også mindre myk en uke etter utgassing mot kontroll8. Salat hoder innpakket i plast ermer kan opprettholde skader til overflaten blader rett under ventilasjonshull wraps på grunn av reaksjon ikke med O2 å produsere ingen2 hvis utgassing ikke er riktig terminert.
Flushing med N2 på slutten av ingen utgassing påvirket ingen2 -utslipp fra fumigated produkter. Når ingen utgassing ble avsluttet med N2 flush, var det ingen betydelige forskjeller i ingen2 løslate rate mellom behandling og kontroll. INGEN utgassing behandling rødmer med luft på slutten av utgassing, hadde imidlertid en høyere ingen2 løslate rate mot kontroll og utgivelsen av ingen2 over tid.
For mest ferske produkter inkludert salat, brokkoli, jordbær, eple, appelsin, etc., var det ingen betydelige forskjeller i ingen3- eller ingen2- -nivåer mellom behandlingen som ble avsluttet med en N2 flush og kontroll. Bare når ingen utgassing behandling ble avsluttet av rødme med vanlig luft, det var betydelig høyere fumigated ingen3- og ingen2- -konsentrasjoner hos alle fumigated produkter enn begge kontrollere og N2 tømmes produkter. INGEN2- konsentrasjon var generelt ikke synlig i både fumigated og kontrollere produkter (tabell 1 og tabell 2). Derfor var det ingen betydelige nivåer av rester fra ingen fumigated ferske produkter på 24 h etter desinfeksjonen ved utgassing ble avsluttet riktig med nitrogen rødme.
Figur 1: effekter av ingen utgassing på insekter og midd. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2: Demonstrasjon av skader salat med ingen2 fra nei reaksjonen og O2 . Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3: Flytskjema ingen utgassing prosedyrer. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4: Metoden med å bruke en fortynning enhet og en influensa gass overvåke med ingen sensor å måle ikke nivå i en storstilt ingen utgassing test Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 5: Sammenlign effekter utgassing behandlinger av N2 flush og luften flush på kombinasjonen av kvalitet på frisk frukt og grønnsaker. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 6: Postharvest kvaliteten på salat og brokkoli epler fra tre behandlinger (C, T1, T2) 14 dager etter utgassing med C, T1 og T2 representerer kontroll, utgassing ble avsluttet med en N-2 flush og utgassing avsluttet med luft flush, henholdsvis. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 7: Postharvest kvaliteten på appelsiner, pærer og fersken fra tre behandlinger (C, T1, T2) 14 dager etter utgassing med C, T1 og T2 representerer kontroll, utgassing ble avsluttet med en N-2 flush og utgassing avsluttet med luft flush, henholdsvis. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| Produkt | INGEN (%) | Behandling | INGEN3- (mg/100 g) | INGEN2- (mg/100 g) |
| Apple | 5.0 | NO-luft | 1.60±0.12 en | 0.50±0.16 en |
| NO-N2 | 1.36±0.13 ab | 0.03±0.01 b | ||
| Kontroll | 0.76±0.28 b | 0 b | ||
| Aprikos | 3.0 | NO-luft | 1.84±0.14 en | 0.21±0.02 en |
| NO-N2 | 0.92±0.17 b | 0 b | ||
| Kontroll | 0.54±0.01 b | 0 b | ||
| Asparges | 3.0 | NO-luft | 2.19±0.13 en | 0.08±0.04 en |
| NO-N2 | 0.70±0.03 b | 0 en | ||
| Kontroll | 0.84±0.07 b | 0 en | ||
| Blåbær | 3.0 | NO-luft | 2.74±0.46 en | 0.14±0.02 en |
| NO-N2 | 1.24±0.19 b | 0 b | ||
| Kontroll | 1.22±0.15 b | 0 b | ||
| Brokkoli | 3.0 | NO-luft | 18.69±3.75 en | 0.17±0.06 en |
| NO-N2 | 18.51±3.42 en | 0 b | ||
| Kontroll | 12.26±2.31 en | 0 b | ||
| Kirsebær | 3.0 | NO-luft | 1.75±0.11 en | 0 |
| NO-N2 | 0.56±0.09 b | 0 | ||
| Kontroll | 0.65±0.08 b | 0 | ||
| Hvitløk | 3.0 | NO-luft | 5.05±0.45 en | 0.14±0.02 en |
| NO-N2 | 4.45±0.79 en | 0 b | ||
| Kontroll | 5.01±0.69 en | 0 b | ||
| Drue | 3.0 | NO-luft | 6.32±0.68 en | 0 |
| NO-N2 | 2.38±0.43 b | 0 | ||
| Kontroll | 2.74±0.25 b | 0 | ||
| Pepper | 3.0 | NO-luft | 9.26±0.35 en | 0.71±0.12 en |
| NO-N2 | 6.75±0.68 b | 0.02±0.01 b | ||
| Kontroll | 6.23±0.72 b | 0 b | ||
| Kiwi | 3.0 | NO-luft | 1.66±0.55 en | 0 |
| NO-N2 | 1.25±0.09 en | 0 | ||
| Kontroll | 1.41±0.31 en | 0 | ||
| Salat | 2.0 | NO-luft | 112.85±20.17A | 7.99±2.02 en |
| NO-N2 | 38.97±5.87 b | 0.1±0.1 b | ||
| Kontroll | 40.64±10.81b | 0 b | ||
| Oransje | 3.0 | NO-luft | 1.22±0.13 en | 0.27±0.05 en |
| NO-N2 | 1.05±0.05 en | 0.02±0.01 b | ||
| Kontroll | 1.24±0.22 en | 0 b | ||
| Plomme | 3.0 | NO-luft | 1.04±0.08 en | 0 |
| NO-N2 | 0.63±0.04 b | 0 | ||
| Kontroll | 0.84±0.11 ab | 0 | ||
| Jordbær | 2.5 | NO-luft | 6.01±0.62 en | 0 |
| NO-N2 | 5.30±0.77 en | 0 | ||
| Kontroll | 6.16±1.06 en | 0 |
Tabell 1: nitrat og nitritt nivåer som rester på 24 h etter 16 h nitrogenoksid utgassing på frisk frukt og grønnsaker. For hver vare, verdiene etterfulgt av forskjellige bokstaver er signifikant forskjellig basert på Tukey HSD flere utvalg test (P ≤0.05). Gjengitt fra Yang og Liu (2017).
Discussion
Holde O2 ut av utgassing kammeret er avgjørende for vellykket NO utgassing til skadedyrbekjempelse. Utgassing kamre må ha lufttett sel og tilkobling linjer må tømmes med N2 eller andre inert gasser fjerne O2 før den brukes å løslate ikke gass i utgassing kamre. En annen viktig del av ingen utgassing er fortynning av nei med en N-2 flush på slutten av utgassing. Dette hindrer produksjon av overskytende ingen2 og dens mulige skader ferske produkter. Som ulike ferske produkter har ulike nivåer av toleranse for ingen2 eksponering, kan ingen utgassing behandling kreve ulike nivåer av N2 flush å unngå skader. Fordi ingen2 har et høyt kokepunkt ca 21 ° c og også reagerer med vann i form syrer, vil ingen2 produksjon sannsynligvis føre til økt ingen2 på fumigated produkter som rester og økningen av nitrat og/eller nitritt som konverteres INGEN2.
Typen produkter å være fumigated kan også komplisere utgassing prosessen, som en første flush med N2 å etablere ÜLO forhold og siste flush med N2 for å avslutte utgassing behandling. Store bladgrønnsaker i perforert plast gavene som innpakket hodet salat representerer en stor barriere til luften avtrekk og derfor en utfordring å skylle ut O2 med N2 ved starten av utgassing og skylle ut nei med N2 på slutten av utgassing. For disse produktene er det bedre å bruke kombinasjoner av lavere ingen konsentrasjoner og lengre behandlingstider for å kontrollere skadegjørere fordi det er tryggere for produktkvalitet.
Overvåking ingen nivåer i utgassing kamre er en annen utfordring i å gjennomføre ingen utgassing. De fleste instrumenter kan ikke måle høy ingen konsentrasjoner brukes i ingen fumigations til skadedyrbekjempelse. Det er noen fortynning enheter som er kommersielt tilgjengelig, men det er ukjent om de vil være egnet for ingen utgassing. Men en fortynning enhet kan laget som beskrevet ovenfor og brukes for ingen overvåking ved hjelp av en gass skjerm utstyrt en nei-sensor.
Flere endringer kan gjøres i prosedyrer for overvåking ingen konsentrasjoner i utgassing kamre. For eksempel kan en prøve av luft i en utgassing kammer fortynnet i en folie pose med et bestemt volum av nitrogen. Utvannet luft prøven kan deretter bli sendt gjennom en flue gass skjerm utstyrt med høy konsentrasjon ingen sensor å måle ingen konsentrasjon. Men vil det være vanskelig å unngå oksidasjon av nei i prosessen og utvanning prosessen vil sannsynligvis føre til noen tap for. Derfor ikke beregnet basert på måling av utvannet luften prøver fra utgassing chambers vil trolig være lavere enn den faktiske ingen nivåer i utgassing kamre.
Prosessen med å etablere ÜLO forhold i utgassing kamre kan også endres basert på hvilke typer utgassing kamre er tilgjengelig. For utgassing chambers som kan brukes under vakuum forhold, kan ÜLO forhold etableres av prosessen med gjentatte støvsuging etterfulgt av fylle kammeret med nitrogen gass. Denne prosessen vil være mer effektiv i å etablere ÜLO forhold enn vanlig rødme prosessen beskrevet over. For lagrede produkter, kan CO2 også brukes i stedet for N2 for å etablere ÜLO betingelser for ingen utgassing.
For rester analyse, 405 nm ingen2/NO/ingenx -skjerm ble valgt til å måle ingen2 gass utslipp fra fumigated prøver i feltet hode og nitrogenoksid analysatoren ble satt til å oppdage nitrat og nitritt i flytende prøver. Men er andre typer instrumenter tilgjengelig med egnet følsomhet og særegenheter for måling nummer2 i headspaces og måle nitrat og nitritt i flytende prøver. Derfor kan prosedyrer for rester målinger endres basert på tilgjengeligheten av instrumenter.
Som ikke er frustrerende med et kokepunkt-152 ° C og reagerer umiddelbart med O2, det ikke forventes at ingen ville forbli en rest på fumigated produkter etter desinfeksjonen. Derfor ble bare ingen2 målt i tanken fumigated produkter. INGEN2 har et høyt kokepunkt 21 ° c og forsvinner mye saktere fra produkter og er derfor sannsynlig å være på fumigated produkter for en tid etter utgassing.
For bladgrønnsaker, hvis ingen utgassing spyler ikke med N2 på slutten, ikke ville reagere med O2 å produsere ingen2 og kan resultere i utholdenhet ingen2 stund som ferske produkter lagres vanligvis ved lave temperaturer. Derfor, fra stående poenget med forkortelsen reentering tidsperioden etter desinfeksjonen, ingen utgassing bør også være rødmer med N2 på slutten av utgassing. Overvåking ingen2 løslate er derfor viktig å avgjøre hvor lenge og hvor mye NO2 vil forbli på produkter etter desinfeksjonen. INGEN2 nivåer på fumigated produkter vil påvirke hvordan fumigated produktene blir håndtert eller lagret.
Nitrat finnes naturlig i jord og planter inkludert frukt og grønnsaker. Noen rotgrønnsaker kan samle høye konsentrasjoner av nitrat. Grønnsaker er den største kosttilskudd nitrater. For eksempel har frisk salat og spinat gjennomsnittlig nitratnivåer av 786-1,080 og 1,420-3,400 mg/kg. Europakommisjonen settes grenseverdiene for nitrat for salat og spinat til 2500-4500 og 2,000-3,000 mg/kg13. Både nitrat og nitritt legges også ofte til behandlet kjøtt som bacon, skinke, pølse og pølser og forbrukes som de brukes som et konserveringsmiddel i disse kjøttprodukter. Målinger av nitrat og nitritt som rester av ingen utgassing var ment å gi informasjon om grad at nei utgassing kan endre nivåene i fumigated produkter og ikke har noen relevans til food safety. Derfor anses målinger av nitrat og nitritt som rester som valgfritt med mindre de kreves av regulerende instanser i Registrering ikke som en fumigant eller andre juridiske prosesser. Detaljerte prosedyrer for nitrat og nitritt målinger er også tilgjengelig21.
Nitrogenoksid utgassing har fordeler av høy effekt mot alle livsstadier av insekter og midd og ingen skadelige rester sammenlignet med de fleste andre fumigants, som diskutert tidligere6,7,9. Gitt at det er en kritisk mangel på effektive alternativer til metyl bromide utgassing til kombinasjonen skadedyrbekjempelse og de fleste alternative fumigants la giftige rester i fumigated produkter, ingen utgassing garanterer mye utvidet forskning, utvikling, og registrering innsats for å bringe denne sikre og effektive kombinasjonen pest kontrolløsning for markedet. Likevel, på grunn av kompleksiteten og strenge krav for ÜLO forhold utgassing prosedyrer, trening kan være nødvendig for mange forskere å starte ingen utgassing forskning. Det er vår intensjon å gi informative og lett å følge prosedyrer for laboratoriet ingen utgassing behandlinger for kombinasjonen pest kontroll på fersk og lagret landbruksprodukter. Prinsippene om prosedyrene kan brukes utvikle protokoller for storskala ingen fumigations for praktiske anvendelser.
Disclosures
Ingen.
Acknowledgments
Denne forskningen ble delvis støttet av TASC tilskudd fra USDA utenlandske landbruksprodukter tjenester.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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. |
References
- Ashmore, P. G., Burnett, M. G., Tyler, B. J. Reaction of nitric oxide and oxygen. Trans. Faraday Soc. 58, 685-691 (1962).
- Culotta, E., Koshland, D. E. Jr NO news is good news. Sci. 258, 1862-1865 (1992).
- Haldane, J. The red colour of salted meat. J. Hyg. 1, 115-122 (1901).
- Hole, B. D., Bell, C. H., Mills, K. A., Goodship, G. The toxicity of phosphine to all developmental stages of thirteen species of stored product beetles. J. Stored Prod. Res. 12, 235-244 (1976).
- Kader, A. A., Lipton, W. J., Morris, L. L. Systems for scoring quality of harvested lettuce. HortScience. 8, 408-409 (1973).
- Liu, Y. -B. Nitric oxide as a potent fumigant for postharvest pest control. J. Econ. Entomol. 106, 2267-2274 (2013).
- Liu, Y. -B. Nitric oxide as a fumigant for postharvest pest control and its safety to postharvest quality of fresh products. Acta Horticulturae. 1105, 321-327 (2014).
- Liu, Y. -B. Nitric oxide fumigation for control of western flower thrips and its safety to postharvest quality of fresh fruit and vegetables. J. Asia-Pacific Entomol. 19, 1191-1195 (2016).
- Liu, Y. -B., Yang, X. Prospect of nitric oxide as a new fumigant for postharvest pest control. Proc. 10th Intl. Conf. Controlled Atmosphere and Fumigation in Stored Products (CAF2016). Navarro, S., Jayas, D. S., Alagusundaram, K. , CAF Permanent Committee Secretariat. Winnipeg, MB, Canada. 161-166 (2016).
- Liu, Y. -B., Yang, X., Simmons, G. Efficacy of nitric oxide fumigation for controlling codling moth in apples. Insects. 7, 71 (2016).
- Manjunatha, G., Lokesh, V., Neelwarne, B. Nitric oxide in fruit ripening: trends and opportunities. Biotechnol. Adv. 28, 489-499 (2010).
- Manjunatha, G., Lokesh, V., Bhagyalashmi, N. Nitric oxide-induced enhancement of banana fruit attributes and keeping quality. Acta Hort. 934, 799-806 (2012).
- Muramoto, J. Comparison of nitrate content in leafy vegetables from organic and conventional farms in California. , UC Santa Cruz. Research project report (1999).
- Ricciardolo, F. L. M., Sterk, P. J., Gaston, B., Folkerts, G. Nitric oxide in health and disease of the respiratory system. Physiol. Rev. 84, 731-765 (2004).
- Roberts, J. D. Jr, Lang, P., Bigatello, L. M., Vlahakes, G. J., Zapol, W. M. Inhaled nitric oxide in congenital heart disease. Circulation. 87, 447-453 (1993).
- Rossaint, R., Falke, K. J., Lopez, F., Slama, K., Pison, U., Zapol, W. M. Inhaled nitric oxide for the adult respiratory distress syndrome. N. Engl. J. Med. 328, 399-405 (1993).
- Saadatian, M., Ahmadiyan, S., Akbari, M., Balouchi, Z. Effects of pretreatment with nitric oxide on kiwifruit storage at low temperature. Adv. Environ. Biol. 6, 1902-1908 (2012).
- Soegiarto, L., Wills, R. B. H. Short term fumigation with nitric oxide gas in air to extend the postharvest life of broccoli, green bean, and bok choy. HortTechnol. 14, 538-540 (2004).
- Wills, R. B. H., Ku, V. V. V., Leshem, Y. Y. Fumigation with nitric oxide to extend the postharvest life of strawberries. Posth. Biol. Technol. 18, 75-79 (2000).
- Wills, R. B. H., Soegiarto, L., Bowyer, M. C. Use of a solid mixture containing diethylenetriamine/nitric oxide (DETANO) to liberate nitric oxide gas in the presence of horticultural produce to extend postharvest life. Nitric Oxide. 17, 44-49 (2007).
- Yang, X., Liu, Y. -B. Residual analysis of nitric oxide fumigation on fresh fruit and vegetables. Posth. Biol. Technol. 132, 105-108 (2017).
