Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Environment

Procedures van laboratorium fumigatie voor ongediertebestrijding met stikstofmonoxide Gas

doi: 10.3791/56309 Published: November 24, 2017

Summary

Dit witboek beschrijft stikstofmonoxide (NO) fumigatie protocollen voor postharvest ongediertebestrijding. Begassing kamers zijn gespoeld met stikstof (N2) ultralow zuurstof voorwaarden voordat NO vast te stellen wordt geïnjecteerd. Aan het eind, zijn kamers gespoeld met N2 om te verdunnen NO vóór bloot producten aan de lucht om te voorkomen dat blootstelling aan2.

Abstract

Stikstofmonoxide (NO) is een nieuw ontdekte fumigatiemiddel voor postharvest ongediertebestrijding. Dit witboek biedt gedetailleerde protocollen voor het uitvoeren van geen fumigatie van verse produkten en procedures voor de kwaliteitsevaluatie van residu analyse en product. Een luchtdichte fumigatie-cupje met verse groenten en fruit is eerst gespoeld met stikstof (N2) om een ultralow zuurstof (ULO) omgeving gevolgd door injectie van nr. De fumigatie kamer is dan gehouden bij een lage temperatuur van 2-5 ° C gedurende een bepaalde tijd nodig om te doden een plaag van de doelstelling om te voltooien een fumigatie behandeling. Aan het einde van de behandeling van een bespuiting, de fumigatie kamer is gespoeld met N2 om te verdunnen NO vóór het openen van de kamer aan de lucht om te voorkomen dat de reactie tussen NO en O2, die produceert geen2 en delicate verse producten kunnen beschadigen. Op verschillende tijdstippen na geen fumigatie, werden geen2 in headspace en nitraat en nitriet in vloeibare monsters gemeten als residuen. Productkwaliteit werd geëvalueerd na 2 weken nabehandeling koude opslag om te bepalen van de effecten van geen fumigatie op productkwaliteit. O2 reactie zonder houden is essentieel voor geen fumigatie en is een belangrijk onderdeel van de protocollen. GEEN niveaus te meten is uitdagend en een praktische oplossing wordt geleverd. Protocol van mogelijke wijzigingen worden ook voorgesteld om geen niveaus in de fumigatie kamers evenals residuen te meten. GEEN fumigatie heeft de potentie om een praktisch alternatief voor methylbromide fumigatie voor postharvest ongediertebestrijding op vers en opgeslagen producten. Deze publicatie is bedoeld om te helpen andere onderzoekers geen fumigatie onderzoek voor postharvest ongediertebestrijding en versnellen van de ontwikkeling van geen fumigatie voor praktische toepassingen.

Introduction

Nitric oxide is een alomtegenwoordige cel messenger molecule in alle biologische systemen2. Het is uitgebracht in grote hoeveelheden als een gemeenschappelijke vervuilende fossiele verbrandingsproducten van elektriciteitscentrales en auto's en in grote hoeveelheden geproduceerd als tussenproduct bij de productie van kunstmest. Intens onderzoek op Nee in de afgelopen 20 jaar heeft een grote hoeveelheid kennis over haar belang, de functies en de mechanismen bij het reguleren van biochemische en fysiologische processen in verschillende biologische systemen opgeleverd. Deze kennis heeft geresulteerd in diverse medische toepassingen van nr voor de behandeling van respiratoire en cardiale aandoeningen14,15,16. In de landbouw, niet meer dan 100 jaar geleden werd gebruikt op verwerkte vleesproducten voor rood pigment behoud3. Nee ook verlengt houdbaarheid en verbetert de kwaliteit van de postharvest van een breed scala aan verse producten11,12,17,18,19,20. Meer recentelijk, NO bleek te zijn een krachtige fumigatiemiddel voor postharvest pest control6.

NIET werkzaam zijn tegen alle levensstadia van de insecten getest (Figuur 1) is aangetoond. De geteste soort pest vertegenwoordigen verschillende types en levensfasen van ongedierte en aangeven geen fumigatie grote mogelijkheden om controle van diverse pest soorten. De werkzaamheid van geen fumigatie tegen insectenplagen is dicht bij die van methylbromide begassing. Echter kan geen fumigatie plaatsvinden bij koude Opslagtemperaturen. Methylbromide fumigatie vereist de warming-up van koude opgeslagen producten en daarom mogelijk van invloed op kwaliteit van het product. Bijvoorbeeld, westerse bloem trips Frankliniella occidentalisen sla bladluis, Nasonovia ribisnigri, kunnen worden gecontroleerd in 2 en 3 h met 2,0% en 1,0% geen fumigatie, respectievelijk op de 2 ° C-6. GEEN begassing is ook veel sneller dan Fosfine fumigatie, die de belangrijkste methylbromide alternatieve behandeling en kan meer dan tien dagen duren waarmee sommige plagen4,6,9,10.

Stikstofmonoxide begassing is effectief tegen zowel externe als interne voeding van insecten. Gevlekte vleugel Drosophila, Drosophila suzukii, larven in besmette kersen worden gecontroleerd in 8 h met 2,5% geen fumigatie9. Larven van fruitmot, Cydia pomonella, in besmette appels worden volledig gecontroleerd in een 24u fumigatie met 5% Nee op 2 ° C9,10. De werkzaamheid van geen fumigatie neemt toe met toenemende concentratie, behandeltijd en temperatuur6. Deze factoren kunnen worden gebruikt voor het optimaliseren van geen fumigatie behandelingen voor verschillende insecten soorten op verschillende grondstoffen.

Echter geen reageert met O2 spontaan te produceren geen2-1. Dit is niet alleen geen verbruikt, maar kan ook leiden tot schade aan verse producten zoals sla (Figuur 2). Daarom geen fumigatie moet plaatsvinden onder ultralow zuurstof (ULO) voorwaarden voor het behoud van nr. Voor verse producten moeten geen gifsproeien ook worden beëindigd door te spoelen met N2 om te verdunnen NO vóór bloot gefumigeerde producten om de lucht te verminderen hun blootstelling aan2. Deze eisen verhogen de complexiteit en de kosten van geen begassing. Nochtans, is geen fumigatie naar technisch haalbaar en kosteneffectief7verwachting. Alle componenten van grote schaal geen fumigatie zijn ofwel verkrijgbare of commercieel kan worden gemaakt met inbegrip van stikstof generatie apparatuur, geen levering, bewakingsapparatuur (O2 analyzer, geen meter) en luchtdichte fumigatie kamers. Gecontroleerde atmosfeer (CA) opslag en verzending onder lage O2 atmosfeer zijn commercieel gebruikt. De energiekosten van genereren N2 voor geen fumigatie is ook bescheiden en zal variëren afhankelijk van de locatie7.

Stikstofmonoxide begassing is ook veilig om vers fruit en groenten bij beëindiging goed door te spoelen met N2 om te verdunnen NO eerst voordat het blootstellen van de producten naar ambient air8. GEEN fumigatie heeft aangetoond dat veilig om alle verse groenten en fruit getest tot op heden met inbegrip van sla, broccoli, komkommers, paprika's, tomaten, aardbeien, appels, peren, sinaasappelen en citroenen8. Een 4 h fumigatie met 1% Nee op 2 ° C voor het beheersen van westerse bloem trips verbetert ook aardbei kwaliteit. Een week na fumigatie, behandelde aardbeien zijn steviger en helderder en rijkere kleur hebben en daarom beter postharvest ten opzichte van de controle-8.

Stikstofmonoxide fumigatie ook laat geen schadelijke residuen op gefumigeerde versproducten. Als geen reageert met O2 tot2, geen fumigatie kan leiden tot afzetting van2 op de producten als gevolg van het kookpunt van 21 ° C van2. In aanwezigheid van water ontstabiel geen2 naar formulier salpeterzuur (HNO3). Daarom geen fumigatie kan potentieel leiden tot nitraten (geen3-) en nitrieten (2-) als residuen op behandelde grondstoffen. Wanneer fumigatie wordt beëindigd met N2 flush, geen fumigatie resultaten in geen of zeer weinig stijgingen van nitraat of nitriet als residuen bij 24 h na ontsmetting in verse grondstoffen9,21.

De reactieve aard van NO met O2 vereist ook strenge procedures te weren O2 tijdens het uitvoeren van geen fumigatie behandelingen. De complexiteit en de strikte procedures moeten zijn visueel best geïllustreerd en worden gevolgd en gemasterd. In deze presentatie video dagboek was geen fumigatie van verse producten uitgelegd, geïllustreerd en aangetoond dat zij andere onderzoekers geen fumigatie onderzoek en ontwikkelen geen fumigatie behandelingen voor postharvest ongediertebestrijding. Deze inspanningen zullen bijdragen aan het versnellen van commercieel gebruik van geen fumigatie postharvest ongedierte op vers en opgeslagen producten te bepalen.

Protocol

Opmerking: stikstofmonoxide fumigatie van versproducten begint door de oprichting van ultralow zuurstof omstandigheden in fumigatie chambers, gevolgd door injectie van NO en de fumigatie kamers bij bepaalde temperaturen te houden voor de duur van een specifieke behandeling, en dan is beëindigd door te spoelen met N2 om te verdunnen NO vóór het openen van de fumigatie kamers als geïllustreerd (Figuur 3). Voor metingen van2 in de hoofd ruimte fumigatie kamers en nitraat en nitriet in vloeibare monsters met behulp van het Model 405 nm geen2/NO/NOx monitor en NOA stikstofmonoxide analyzer, Raadpleeg de gebruikershandleidingen van de fabrikanten voor precieze procedures.

Let op: stikstofmonoxide is een sterke oxidator en reageert met zuurstof spontaan naar het produceren van stikstofdioxide. Zowel stikstofmonoxide en stikstofdioxide zijn giftig. Gelieve te verwijzen naar hun MSDS voor veilige hantering en gebruik. Voor persoonlijke veiligheid, moeten alle stappen van kleinschalige fumigatie experimenten met overslag en potentiële blootstelling aan geen of geen2 worden uitgevoerd in een zuurkast. Een persoonlijk geen2 alarm moet worden gebruikt om te voeren grote schaal geen fumigatie experimenten.

1. voorbereiding van de materialen en instrumenten

  1. Instrumenten, onderdelen en materialen die nodig zijn voor geen fumigatie
    1. Maak een tas van de folie met een buis uitlaatklep voor nr.
      1. Het zegel van de opening van een folie zak rond een buis van polytetrafluorethyleen (PTFE) met behulp van een warmte-sealer.
      2. Vervolgens gebruiken epoxy lijm voor het afdichten van de naden en de gezamenlijke rond de buis van polytetrafluorethyleen (PTFE) voor de productie van de folie zak.
      3. Voeg een afsluiter aan het einde van de buis.
        Opmerking: Folie zakjes met buizen zijn niet commercieel beschikbaar. Maar zij kunnen gemakkelijk worden gemaakt in het lab met folie zakjes uit commerciële bronnen met behulp van een warmte-sealer.
        Opmerking: Stikstof: regelmatige industrie stikstof in gecomprimeerde cilinders heeft een zuiverheid van ≥99.99% en is geschikt voor geen begassing. Twee of meer cilinders met toezichthouders en regelgevers kunnen worden ingesteld op verschillende outlet druk hebben en met elkaar verbonden. De cilinder met de hogere druk van de outlet zal eerst worden gebruikt voordat de cilinder met de lagere uitlaat druk zal worden gebruikt. Zulks zal zitten nuttig in grote fumigatie proeven.
    2. Luchtdichte fumigatie chambers.
      Opmerking: Schopvorm is cruciaal voor geen fumigatie omdat nee zal reageren met O2 gelekt in de kamer. Dit zal verminderen beschikbaar Nee voor ongediertebestrijding en ook produceren geen2 die schade aan verse producten veroorzaken kan.
      1. Glazen pot kamers: vet de rand van het deksel licht met vaseline. Dan zegel de pot met de deksel die twee verkooppunten heeft na het laden van objecten zoals insect besmette producten in de kruik.
        Opmerking: Elke deksel van de pot heeft twee uitgangen en een van de verkooppunten heeft een plastic buis uitgebreid naar de bodem van de pot te verhogen van de efficiëntie van de vervanging van de lucht.
      2. Chambers gemaakt van snelkookpannen: vet de rand van de kamer met vaseline. Laden van producten en insecten in de kamer en verzegel het met het deksel.
      3. Grote fumigatie chambers: het vet van de afdichting lichtjes met vaseline. Dan laden producten in de zaal. Sluit de deur. Draai de klemmen indien nodig om een luchtdichte zegel.
        Opmerking: Geen gas is zeer volatiel, dus er geen behoefte is aan het hebben van een ventilator in een fumigatie kamer te houden van de lucht in de kamer gemengd.

2. deinvoeringvan ULO voorwaarden in fumigatie Chambers

  1. Sluit een kamer aan de N2 lijn en een O2 analyzer.
    Opmerking: Een T-connector met één uiteinde gaat naar de analyzer en het andere uiteinde voorzien van een one-way terugslagklep kan worden gebruikt om de lucht om te voorkomen dat hoge stroom naar de Analysator van de2 O.
  2. Laat N2 t/m een debietmeter te spoelen van de kamer om te verwijderen van zuurstof.
  3. N2 debiet tot 0,5 - 1 L/min wanneer O2 niveau dicht bij 30 ppm reduceren.

3. injectie van geen Gas

  1. Vul de folie zak met geen gas.
    1. Vul de zak met N2 eerst en vervolgens de lucht uit te wassen O2 uit de zak vacuüm.
    2. Laat geen gas in de zak in een zuurkast.
    3. Hang de zak in een zuurkast te worden gebruikt voor geen begassing.
      Opmerking: Na langdurig gebruik, de zak kan worden aangetast en de buis kan broos als gevolg van de bijtende effecten van2. Dus, de zakken moet periodiek worden vervangen.
  2. Injecteren NO in fumigatie kamers.
    1. Wassen van de spuit en buis met N2 te spoelen O2is aangesloten.
    2. Uit de NO folie zak een NO-monster genomen en het injecteren van fumigatie kamers.
    3. Na injectie, spoel de injectiespuit en slang met N2is aangesloten.
    4. Plaats fumigatie kamers op 2 ° C voor de duur van de behandeling van de ontsmetting.

4. meten van de NO-concentratie in een zaal fumigatie

Opmerking: Geen concentraties in fumigatie voor ongediertebestrijding kunnen variëren van 2.000 ppm (0,2%) tot 50.000 ppm (5%). Dit bereik is "buiten het bereik" van huidige nr bewaakt. Maar, geen niveaus kunnen nog steeds worden gemeten in de verdunde monsters of met behulp van een verdunning apparaat.

  1. Kleine kamer gifsproeien
    1. Verdun lucht monsters van behandeling potten aan het einde van fumigatie:
      1. ULO scheppen op ≤30 ppm O2 in potten.
      2. Nemen van gasmonsters van behandeling potten te injecteren van hen in de ULO potten.
    2. Meten NO en NO2 in de verdunde monsters door het circuleren van de lucht door een flue gas monitor.
  2. Grote kamer gifsproeien: de procedures worden geïllustreerd in Figuur 4.
    1. Instellen uit een verdunningssysteem bestaat.
    2. Meten van NO en NO2 niveaus.
      1. Zet de monitor flue gas en spoel het met N2.
      2. Zet de bemonsteringsstroom gas voor het meten van NO en NO2 niveaus.
      3. Beëindig de meting door het uitschakelen van de bemonsteringsstroom voor gas.

5. geen fumigatie beëindigen

  1. Begassing van insecten alleen
    1. Plaats fumigatie kamers in een zuurkast.
    2. Open de kamers.
    3. Ophalen van insecten voor evaluatie van de sterfte.
      Opmerking: Insecten zijn meestal gehouden in een milieu kamer 's nachts na fumigatie dat alle levende insecten te herstellen voordat het wordt scoorde voor de sterfte.
  2. Begassing van verse producten
    1. Verplaatsen fumigatie kamers in een zuurkast (voor kleine kamers).
    2. Spoel de fumigatie kamers met N2 om een specifiek nummer lucht verversen.
    3. Monitor geen niveau op de poort van de uitlaat.
      Opmerking: De flue gas monitor kan worden gebruikt geen niveaus volgen tijdens de N2 flush. Typisch, spoelen we fumigatie kamers ter vermindering van het niveau van de niet minder dan 200 ppm alvorens de kamers aan de lucht te openen.
    4. Ophalen insecten voor evaluatie van de sterfte (als insecten inbegrepen zijn).
    5. Opslaan gefumigeerde producten voor de kwaliteitsevaluatie van residu analyse en nabehandeling.
      Nota: Toestaan gefumigeerde producten genoeg tijd in de zuurkast voor NO en NO2 te verdrijven alvorens ze voor opslag. Gefumigeerde producten worden meestal opgeslagen bij een lage temperatuur samen met besturingselementen in een koeler voor een bepaalde periode voordat het wordt geëvalueerd voor postharvest kwaliteit en mogelijke verwondingen.

6. residuen analyse

  1. Meting van stikstofdioxide (NO2) met behulp van een 405 nm geen2/NO/geenX controleren
    1. Zet op en laat de 405 nm geen2/NO/geenX controleren om te warm gedurende 20-30 min.
    2. Sluit het cupje van de bespuiting met het product.
      Opmerking: Na fumigatie, fumigatie kamers waren open en geplaatst bij een bepaalde temperatuur dat geen2 te verdrijven. Op het moment wanneer geen versie2 wordt gemeten, verzegelen de zaal met een deksel luchtdicht met twee poorten uitgerust met kranen. Een temperatuur van 20 ° C werd gebruikt in de demonstratie van de procedure.
    3. De nr2 monitor aansluiten op de kamer te laten circuleren van de lucht door de nr2 -monitor.
    4. Onmiddellijk beginnen te melden gegevens over de2 monitoren en verzamelen van gegevens voor 1 min.
    5. Loskoppelen van de kamer van de monitor en houden de kamer verzegeld.
      Opmerking: Gegevensregistratie kan worden gestart via MENU -> Dat -> Log op de nr2 -monitor, of via de grafische Software op een computer.
    6. De verzegelde kamers houden bij 20 ° C gedurende 1 uur, herhaal dan de gegevens collectie stap.
      Opmerking: Het interval kan worden aangepast afhankelijk van het tarief van de introductie van2 uit gefumigeerde producten.
    7. Bereken het verschil tussen de twee geen2 concentraties en zet de gegevens tot mg/kg/h.
  2. Nitraat en nitriet metingen met een GE Sievers 280i NO Analyzer
    Opmerking: Raadpleeg de handleiding van de fabrikant en de papier-21 door Yang en Liu (2017) voor gedetailleerde informatie.
    1. Bereiding van de monsters
      1. Meng productmonsters in een blender.
      2. Pipetteer 15 g van het gehomogeniseerde monster uit de blender in een flesje.
      3. Voeg 100 mL gedestilleerd H2O te regelen voor 10 minuten in het flesje.
      4. Filteren van het monster en de gefilterde oplossing bij 2 ° C bewaren tot gebruik.
    2. Reductiemiddel voorbereiding voor nitraat meten met stikstofmonoxide analyzer
      Opmerking: Raadpleeg de handleiding van de fabrikant voor meer informatie.
      1. Voeg 0.8 g vanadium chloride (VCl3) in een maatkolf.
      2. Langzaam Voeg 100 mL 1 M zuur, waterstofchloride (HCl) in de kolf met de VCl3, cap de kolf, en meerdere malen wervelen.
      3. Filtreer de oplossing met behulp van koffiefilter en een trechter en sluit de fles van de gefilterde oplossing met aluminiumfolie en sla het in een koelkast.
    3. Meting van zowel nitraat en nitriet met stikstofmonoxide analyzer
      Opmerking: Raadpleeg de handleiding van de fabrikant voor meer informatie.
      1. Verwarm het waterbad tot 95 ° C. Voeg 4-6 mL nitraat reducerende agent in een vaartuig purge en aanpassen van het debiet van inert gas naar een goed niveau.
        Opmerking: Het inert gas was hij. N2 gas kan ook worden gebruikt.
      2. Injecteren 5 µL van de oplossing van het monster met behulp van een spuit in de purge-schip.
      3. Ga naar de volgende monster injectie wanneer de steekproef piek is voltooid.
    4. Nitriet meting met stikstofmonoxide analyzer
      Opmerking: Raadpleeg de handleiding van de fabrikant voor meer informatie.
      1. Pas de klep op het schip van de zuivering dat 1-2 psi druk voor het inert gas.
      2. Voeg 4-6 mL geconcentreerd azijnzuur te vullen de eerste lamp purge vessel.
      3. Weeg 50 mg Natriumjodide (NaI) en los het op in 1-2 mL H2O.
      4. Voeg de NaI-oplossing aan het vaartuig purge en laat mengen gedurende 1-2 minuten.
      5. Het debiet van inert gas naar een goed niveau te verhogen.
      6. Injecteren 5 µL van de oplossing van het monster met behulp van een spuit in de purge-schip.
      7. Ga naar de volgende monster injectie als monster piek is voltooid.

7. Sensortechnologiegroep van de kwaliteitsevaluatie van groenten en fruit

Opmerking: Product verwondingen van geen fumigatie kunnen verschijnen onmiddellijk na fumigatie (Figuur 5). Kwaliteit van het product is echter meestal na 1-2 weken nabehandeling BVBVK geëvalueerd. Symptomen van verwondingen na verloop van tijd zullen vorderen en kunnen beter worden geïdentificeerd inzake kwaliteitsevaluatie. Procedures voor de evaluatie van verschillende verse producten kunnen aanzienlijk verschillen. Alleen de procedures voor de evaluatie van de kwaliteit van de sla zijn aangetoond hier als voorbeeld met behulp van vastgestelde procedures5.

  1. Twee weken na fumigatie Sla uit koude opslag verwijderen. Verwijderen van omslagen en inspecteren van oppervlakken voor vlekken en verkleuring voor alle behandelingen met inbegrip van controles.
  2. Score en externe visuele kwaliteit voor alle behandelingen op basis van vastgestelde procedures8.
  3. Sla in helften gesneden en inspecteren alle vlekken en verkleuringen voor alle behandelingen.
  4. Scoren en opnemen van interne visuele kwaliteitsscores voor alle behandelingen.

Representative Results

Stikstofmonoxide fumigatie voor verse producten moeten worden afgesloten met een N2 spoelen om te verdunnen Nee alvorens fumigatie kamers te openen om te bloot producten aan de lucht. Wanneer een fumigatie behandeling wordt beëindigd door de zaal aan de lucht zonder een N2 rechtstreeks te openen flush, de reactie tussen NO en O2 zal resulteren in geen2 productie en blootstelling van versproducten aan geen2 resulteert vaak in verwondingen met inbegrip van dood weefsel plekken8, bruine vlekken en verkleuring. Fijne groenten en fruit zoals sla, courgette en peren zijn gevoelig voor schade door2. Wanneer geen fumigatie wordt correct beëindigd met een N2 spoelen, de fumigatie behandeling blijkt veilig zonder eventuele verwondingen aan de kwaliteit van het product (Figuur 6 en Figuur 7). In feite is geen fumigatie voor ongediertebestrijding gebleken dat postharvest om kwaliteit te verbeteren van verse producten ten opzichte van unfumigated besturingselementen zoals aangetoond op aardbeien. Aardbeien worden gefumigeerd met Nee voor controle van westerse bloem trips behouden een helderder en rijkere kleur en zijn ook minder zacht één week na fumigatie ten opzichte van de controle-8. Sla hoofden verpakt in plastic mouwen kan het ondersteunen van verwondingen aan oppervlakte bladeren direct onder de ventilatieopeningen van de wraps als gevolg van de reactie van NO met O2 tot2 als fumigatie niet goed is afgesloten.

Flushing met N2 aan het einde van geen fumigatie beïnvloed geen2 release van gefumigeerde producten. Wanneer geen fumigatie werd beëindigd met N2 spoelen, er waren geen significante verschillen in geen2 release tarief tussen de behandeling en de controle. GEEN fumigatie behandeling gespoeld met lucht aan het einde van fumigatie, had echter een hoger geen2 release tarief ten opzichte van de controle en de vrijlating van2 na verloop van tijd daalde.

Voor de meest verse producten, met inbegrip van sla, broccoli, aardbei, appel, sinaasappel, etc., waren er geen significante verschillen in3- of geen2- -niveaus tussen de behandeling die werd beëindigd met een N-2 flush en het besturingselement. Alleen wanneer geen behandeling fumigatie werd beëindigd door te spoelen met normale lucht, er significant hoger waren geen3- en geen2- -concentraties in alle gefumigeerde producten dan beide besturen en N2 gespoeld worden gefumigeerd producten. NO2- -concentratie was over het algemeen niet waarneembaar zijn in beide worden gefumigeerd en controle van de producten (tabel 1 en tabel 2). Er waren dus geen aanzienlijke niveaus van residuen uit geen gefumigeerde versproducten bij 24 h na ontsmetting wanneer fumigatie naar behoren was beëindigd met stikstof blozen.

Figure 1
Figuur 1: effecten van geen fumigatie op insecten en mijten. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 2
Figuur 2: Demonstratie van verwondingen aan sla door2 van de reactie tussen NO en O2 . Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 3
Figuur 3: Stroomschema van geen procedures begassing. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 4
Figuur 4: Methode van het gebruik van een verdunning-apparaat en een griep gas controleren met geen sensor voor het meten van geen niveau in een grootschalige geen fumigatie-test Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 5
Figuur 5: Vergelijk effecten van fumigatie behandelingen beëindigd door N2 leegmaken en lucht flush op postharvest kwaliteit van verse groenten en fruit. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 6
Figuur 6: Sensortechnologiegroep kwaliteit van sla, broccoli en appels uit drie behandelingen (C, T1, T2) 14 dagen na de ontsmetting met C, T1 en T2 vertegenwoordigen controle, fumigatie beëindigd met een N2 flush en beëindigd met lucht flush, respectievelijk fumigatie. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 7
Figuur 7: Sensortechnologiegroep kwaliteit van sinaasappels, peren en perziken uit drie behandelingen (C, T1, T2) 14 dagen na de ontsmetting met C, T1 en T2 vertegenwoordigen controle, fumigatie beëindigd met een N2 flush en beëindigd met lucht flush, respectievelijk fumigatie. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Product GEEN (%) Behandeling 3- (mg/100 g) GEEN2- (mg/100 g)
Apple 5.0 NO-Air 1.60±0.12 een 0.50±0.16 een
NO-N2 1.36±0.13 ab 0.03±0.01 b
Controle 0.76±0.28 b 0 b
Abrikoos 3.0 NO-Air 1.84±0.14 een 0.21±0.02 een
NO-N2 0.92±0.17 b 0 b
Controle 0.54±0.01 b 0 b
Asperges 3.0 NO-Air 2.19±0.13 een 0.08±0.04 een
NO-N2 0.70±0.03 b 0 een
Controle 0.84±0.07 b 0 een
Blueberry 3.0 NO-Air 2.74±0.46 een 0.14±0.02 een
NO-N2 1.24±0.19 b 0 b
Controle 1.22±0.15 b 0 b
Broccoli 3.0 NO-Air 18.69±3.75 een 0.17±0.06 een
NO-N2 18.51±3.42 een 0 b
Controle 12.26±2.31 een 0 b
Cherry 3.0 NO-Air 1.75±0.11 een 0
NO-N2 0.56±0.09 b 0
Controle 0.65±0.08 b 0
Knoflook 3.0 NO-Air 5.05±0.45 een 0.14±0.02 een
NO-N2 4.45±0.79 een 0 b
Controle 5.01±0.69 een 0 b
Druif 3.0 NO-Air 6.32±0.68 een 0
NO-N2 2.38±0.43 b 0
Controle 2.74±0.25 b 0
Peper 3.0 NO-Air 9.26±0.35 een 0.71±0.12 een
NO-N2 6.75±0.68 b 0.02±0.01 b
Controle 6.23±0.72 b 0 b
Kiwi 3.0 NO-Air 1.66±0.55 een 0
NO-N2 1.25±0.09 een 0
Controle 1.41±0.31 een 0
Sla 2.0 NO-Air 112.85±20.17a 7.99±2.02 een
NO-N2 38.97±5.87 b 0.1±0.1 b
Controle 40.64±10.81b 0 b
Oranje 3.0 NO-Air 1.22±0.13 een 0.27±0.05 een
NO-N2 1.05±0.05 een 0.02±0.01 b
Controle 1.24±0.22 een 0 b
Plum 3.0 NO-Air 1.04±0.08 een 0
NO-N2 0.63±0.04 b 0
Controle 0.84±0.11 ab 0
Aardbei 2.5 NO-Air 6.01±0.62 een 0
NO-N2 5.30±0.77 een 0
Controle 6.16±1.06 een 0

Tabel 1: nitraat en nitriet niveau als residuen bij 24 h na 16u stikstofmonoxide fumigatie op verse groenten en fruit. Voor elk product, waarden gevolgd door verschillende letters zijn aanzienlijk verschillend gebaseerd op Tukey HSD meerdere bereik test (P ≤0.05). Herdruk van Yang en Liu (2017).

Discussion

O2 houden uit de zaal fumigatie is cruciaal voor succesvolle NO fumigatie voor ongediertebestrijding. Begassing kamers moeten luchtdicht zeehonden en verbindingslijnen moeten worden gespoeld met N2 of andere inerte gassen O2 verwijderen alvorens te worden gebruikt om geen gas in fumigatie kamers vrij te geven. Een ander cruciaal aspect van geen fumigatie is verdunning van Nee met een N2 flush aan het einde van de ontsmetting. Dit voorkomt de productie van teveel2 en de mogelijke verwondingen op verse producten. Als verschillende verse producten verschillende niveaus van tolerantie-doorbraak tot geen2 blootstelling hebben, verlangen een NO fumigatie behandeling verschillende niveaus van N2 flush om verwondingen te verhinderen. Omdat geen2 een hoog kookpunt van ongeveer 21 ° C heeft en ook met water voor formulier zuren reageert, zal geen2 productie waarschijnlijk resulteren in verhoogde2 gefumigeerde productgebonden als residu en verhogingen van nitraat en/of nitriet die zijn geconverteerd van2.

De aard van de producten te worden worden gefumigeerd kan ook de fumigatie proces, zoals een eerste flush met N2 om ULO omstandigheden en een definitieve flush met N2 tot beëindiging van de behandeling van fumigatie bemoeilijken. Grote bladgroenten in geperforeerd plastic verpakkingen zoals verpakt hoofd Sla een grote belemmering voor lucht ventilatie en dus een uitdaging om te spoelen uit O2 met N2 aan het begin van fumigatie en blozen uit NO met N2 aan het einde van de ontsmetting. Voor deze producten is het beter om het gebruik van combinaties van lagere geen concentraties en langere behandeling tijden om te bepalen van ongedierte omdat het is veiliger voor productkwaliteit.

GEEN niveaus in fumigatie chambers toezicht is een andere uitdaging bij het uitvoeren van geen begassing. De meeste instrumenten meten niet de hoge geen concentraties gebruikt in geen gifsproeien voor ongediertebestrijding. Er zijn een paar verdunning apparaten die commercieel beschikbaar zijn, maar het is onbekend of ze geschikt voor geen begassing zullen. Echter een verdunning apparaat kan worden gemaakt zoals hierboven beschreven en gebruikt voor een NO-sensor geen controle met behulp van een gas-monitor voorzien.

Meer wijzigingen kunnen worden aangebracht aan de procedures voor het toezicht op geen concentraties in fumigatie kamers. Bijvoorbeeld, kan een monster van de lucht in een kamer fumigatie worden verdund in een zakje van folie met een bepaalde hoeveelheid stikstof. Het monster van de verdunde lucht kan vervolgens worden verspreid via een flue gas monitor met een hoge concentratie geen sensor voor het meten van de NO-concentratie. Het zal wel moeilijk om te voorkomen dat de oxidatie van NO in het proces en de verdunning proces zal waarschijnlijk resulteren in enkele verliezen van nr. Dus, de niet berekend op basis van de meting van de verdunde lucht monsters uit de fumigatie kamers waarschijnlijk zullen lager dan de werkelijke geen niveaus in de fumigatie kamers.

Het proces tot oprichting van de ULO voorwaarden in fumigatie kamers kunnen ook worden gewijzigd op basis van welke soorten fumigatie kamers beschikbaar zijn. Voor de fumigatie kamers die kunnen worden gebruikt onder vacuüm voorwaarden, kunnen ULO voorwaarden worden vastgesteld door het proces van herhaalde stofzuigen gevolgd door de kamer vullen met stikstofgas. Dit proces zal worden efficiënter ULO voorwaarden dan de normale Afboekingsmethode hierboven beschreven proces tot stand te brengen. Voor de opgeslagen producten, kan CO2 ook gebruikt worden voor de vaststelling van ULO geen fumigatie voorwaarden in plaats van N2 .

Residu analyse, de 405 nm geen2/NO/geenx -monitor was geselecteerd om te meten geen2 gas release van gefumigeerde monsters in de hoofd ruimten en de stikstofmonoxide analyzer is ingesteld op het detecteren van nitraat en nitriet in vloeibare monsters. Andere soorten instrumenten zijn echter beschikbaar met geschikte gevoeligheden en specifieke eigenschappen voor het meten van2 in headspaces en meten van nitraat en nitriet in vloeibare monsters. Dus, de procedures voor residu metingen kunnen worden gewijzigd op basis van de beschikbaarheid van instrumenten.

Als nr is zeer vluchtige met een kookpunt van-152 ° C en reageert direct met O2, het is niet te verwachten dat nee zou blijven als een residu op gefumigeerde producten na ontsmetting. Dus, alleen geen2 werd gemeten in de headspace gefumigeerde producten. GEEN2 heeft een hoog kookpunt van 21 ° C en veel meer langzaam verdwijnt uit producten en daarom naar verwachting gedurende enige tijd na fumigatie gefumigeerde productgebonden.

Voor bladgroenten, als geen fumigatie is niet gespoeld met N2 aan het eind, niet zou reageren met O2 tot2 en kan resulteren in de persistentie van2 voor enige tijd, zoals verse producten meestal bij lage temperaturen opgeslagen worden. Daarom, uit het vaste punt van verkorting van de reentering periode na fumigatie, geen fumigatie moet ook worden gespoeld met N2 aan het einde van fumigatie. Controle geen2 release is dus belangrijk om te bepalen hoe lang en hoe veel NO2 op producten na ontsmetting blijft. GEEN2 niveaus gefumigeerde productgebonden zal mogelijk van invloed op hoe de gefumigeerde producten zullen worden verwerkt of opgeslagen.

Nitraat bestaat natuurlijk in bodem en planten, met inbegrip van groenten en fruit.  Sommige wortelgroenten kunnen verzamelen hoge concentraties nitraten. Groenten zijn de grootste dieet bron van nitraten. Bijvoorbeeld, zijn verse sla en spinazie gemiddelde nitraatgehalten 786-1.080 en 1,420-3400 mg/kg. Verordening van de Europese Commissie stelt de maximumgehalten van nitraat voor sla en spinazie op 2500-4500 en 2.000-3.000 mg/kg13. Zowel nitraat en nitriet zijn ook vaak toegevoegd aan verwerkte vlees zoals spek, ham, worstjes en hot dogs en aangezien zij worden gebruikt als conserveermiddel in deze vleesproducten worden verbruikt. Metingen van nitraat en nitriet als residuen van geen fumigatie waren bedoeld om informatie te verstrekken over de mate waarin dat NO fumigatie kwalificatieniveaus in gefumigeerde producten wijzigen kunt en geen enkele relevantie voor de voedselveiligheid hebben. Metingen van nitraat en nitriet als residuen moeten worden derhalve als optionele tenzij ze zijn verplicht door regelgevende agentschappen in registratie van Nee als een fumigatiemiddel of andere regelgevende processen. Gedetailleerde procedures voor nitraat en nitriet metingen zijn ook beschikbaar21.

Stikstofmonoxide fumigatie heeft voordelen van hoge werkzaamheid tegen alle levensfasen van insecten en mijten en geen schadelijke residuen ten opzichte van de meeste andere ontsmettingsmiddelen, zoals besproken vóór6,7,9. Gezien het feit dat er een kritische gebrek aan doeltreffende alternatieven voor methylbromide fumigatie voor postharvest ongediertebestrijding en de meeste alternatieve fumiganten toxische residuen in gefumigeerde producten laat, geen fumigatie garandeert veel uitgebreide onderzoek, ontwikkeling, en registratie inspanningen om dit veilig en effectief postharvest pest control-oplossing op de markt brengen. Nog, vanwege de complexiteit en de strikte eis voor ULO voorwaarden van fumigatie procedures, opleiding kan worden verlangd voor veel onderzoekers om geen fumigatie onderzoek te starten. Het is onze bedoeling om het bieden van informatieve en makkelijk te volgen procedures voor laboratorium geen fumigatie behandelingen voor postharvest pest control op fresh en opgeslagen landbouwproducten. De beginselenvan de procedures kunnen worden gebruikt ontwikkelen protocollen voor grootschalige geen gifsproeien voor praktische toepassingen.

Disclosures

Geen.

Acknowledgments

Dit onderzoek werd gedeeltelijk ondersteund door TASC subsidies uit USDA buitenlandse landbouwdiensten.

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.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Ashmore, P. G., Burnett, M. G., Tyler, B. J. Reaction of nitric oxide and oxygen. Trans. Faraday Soc. 58, 685-691 (1962).
  2. Culotta, E., Koshland, D. E. Jr NO news is good news. Sci. 258, 1862-1865 (1992).
  3. Haldane, J. The red colour of salted meat. J. Hyg. 1, 115-122 (1901).
  4. 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).
  5. Kader, A. A., Lipton, W. J., Morris, L. L. Systems for scoring quality of harvested lettuce. HortScience. 8, 408-409 (1973).
  6. Liu, Y. -B. Nitric oxide as a potent fumigant for postharvest pest control. J. Econ. Entomol. 106, 2267-2274 (2013).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Liu, Y. -B., Yang, X., Simmons, G. Efficacy of nitric oxide fumigation for controlling codling moth in apples. Insects. 7, 71 (2016).
  11. Manjunatha, G., Lokesh, V., Neelwarne, B. Nitric oxide in fruit ripening: trends and opportunities. Biotechnol. Adv. 28, 489-499 (2010).
  12. Manjunatha, G., Lokesh, V., Bhagyalashmi, N. Nitric oxide-induced enhancement of banana fruit attributes and keeping quality. Acta Hort. 934, 799-806 (2012).
  13. Muramoto, J. Comparison of nitrate content in leafy vegetables from organic and conventional farms in California. UC Santa Cruz. Research project report (1999).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. Yang, X., Liu, Y. -B. Residual analysis of nitric oxide fumigation on fresh fruit and vegetables. Posth. Biol. Technol. 132, 105-108 (2017).
Procedures van laboratorium fumigatie voor ongediertebestrijding met stikstofmonoxide Gas
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Liu, Y. B., Yang, X., Masuda, T. Procedures of Laboratory Fumigation for Pest Control with Nitric Oxide Gas. J. Vis. Exp. (129), e56309, doi:10.3791/56309 (2017).More

Liu, Y. B., Yang, X., Masuda, T. Procedures of Laboratory Fumigation for Pest Control with Nitric Oxide Gas. J. Vis. Exp. (129), e56309, doi:10.3791/56309 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter