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Verfahren der Labor-Begasung für die Schädlingsbekämpfung mit Gas Stickstoffmonoxid

doi: 10.3791/56309 Published: November 24, 2017

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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.

Protocol

Hinweis: Stickoxid-Begasung von frischen Produkten beginnt mit der Gründung von niedrigem Sauerstoff in Begasung Kammern, gefolgt von Injektion von NO und halten die Begasung Kammern bei bestimmten Temperaturen für die Dauer einer spezifischen Behandlung, und dann beendet durch Spülen mit N2 illustriert um NO vor dem Öffnen der Begasung Chambers als verdünnen (Abbildung 3). Messungen von Nr.2 in den Kopfraum der Begasung Kammern und Nitrat und Nitrit in flüssigen Proben mit der Modell 405 nm keine2/NO/NOx Monitor und NOA Stickoxid-Analysator entnehmen Sie bitte den Bedienungsanleitungen von den Herstellern für ausführliche Anleitung Verfahren.

Achtung: Stickoxid ist ein starkes Oxidationsmittel und reagiert mit Sauerstoff spontan zu Stickstoffdioxid zu produzieren. Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid sind giftig. Bitte lesen Sie ihre MSDS für den sicheren Umgang und verwenden. Für die persönliche Sicherheit sollten alle Schritte des kleinen Begasung Experimente mit Handling und potenziellen Exposition keine oder keine2 in einem Abzug durchgeführt werden. Eine persönliche, die keine2 Alarm verwendet werden soll, große durchzuführen Skalieren keine Begasung Experimente.

1. Vorbereitung von Materialien und Geräten

  1. Instrumente, Teile und Materialien, für die keine Begasung notwendig
    1. Machen Sie einen Folienbeutel mit einem Schlauch-Ventil für Nr.
      1. Verschließen der Öffnung von einem Folienbeutel um ein Polytetrafluorethylen (PTFE) Rohr mit einer Wärme-Versiegelung.
      2. Verwenden Sie dann Epoxid-Klebstoff zur Abdichtung von Nähten und Gelenk um das Rohr Polytetrafluorethylen (PTFE), Folienbeutel zu produzieren.
      3. Fügen Sie ein Absperrhahn am Ende des Rohres.
        Hinweis: Folienbeutel mit Schlauch sind nicht im Handel erhältlich. Aber sie können leicht im Labor mit Folienbeutel aus kommerziellen Quellen mit einer Wärme-Versiegelung erfolgen.
        Hinweis: Stickstoff: regelmäßige Industrie Stickstoff in komprimierte Zylinder hat eine Reinheit von ≥99.99 % und eignet sich für keine Begasung. Zwei oder mehr Zylinder mit den Aufsichtsbehörden können unterschiedliche Ausgangsdrücke haben und miteinander verbunden. Der Zylinder mit der höheren Ausgangsdruck wird zuerst verwendet werden, bevor der Zylinder mit der unteren Ausgangsdruck verwendet wird. Dies wird in großen Begasung Tests nützlich sein.
    2. Luftdichte Begasung Kammern.
      Hinweis: Luftdichtheit ist wichtig, keine Begasung da NO reagiert mit O2 sickerte in die Kammer. Dies reduziert verfügbar Nein zur Schädlingsbekämpfung und produzieren auch keine2 frische Produkte beschädigen könnte.
      1. Glas-Glas-Kammern: dem Deckelrand leicht mit Vaseline einfetten. Dann verschließen Sie das Glas mit dem Deckel, der zwei Ausgänge hat, nach dem Laden von Objekten wie z. B. Insekten befallene Produkte in das Glas.
        Hinweis: Jeder Deckel des Glases hat zwei Filialen und eine der Filialen verfügt über ein Kunststoffrohr erweitert, um den Boden des Glases, die Effizienz der Luft-Ersatz.
      2. Kammern der Schnellkochtöpfe gemacht: den Rand der Kammer mit Vaseline einfetten. Produkte und Insekten in der Kammer zu laden und mit dem Deckel verschließen.
      3. Großen Begasung Kammern: die Dichtung leicht mit Vaseline einfetten. Dann laden Sie Produkte in der Kammer. Schließen Sie die Tür. Ziehen Sie die Schellen gegebenenfalls eine luftdichte Versiegelung pflegen.
        Hinweis: Kein Gas ist sehr volatil, so gibt es keine Notwendigkeit, ein Fan in einer Begasung Luft in der Kammer gemischt zu halten haben.

2. Schaffung von ULO-Bedingungen in Begasung Kammern

  1. Verbinden Sie eine Kammer mit N2 Linien und eine O-2 -Analyzer.
    Hinweis: Ein T-Stück mit einem Ende geht in den Analysator und das andere Ende mit einem One-Way-Rückschlagventil ausgestattet kann verwendet werden, um Luft zur Vermeidung von hohen Durchfluss an den O-2 -Analysator freizugeben.
  2. Lassen Sie N2 durch einen Durchflussmesser, spülen Sie die Kammer um Sauerstoff zu entfernen.
  3. Reduzieren Sie N2 Durchfluss auf 0,5 - 1 L/min bei O-2 -Ebene in der Nähe von 30 ppm.

3. Injektion von kein Gas

  1. Füllen Sie den Folienbeutel ohne Gas.
    1. Füllen Sie den Beutel mit N2 zuerst und dann saugen Sie die Luft heraus O2 aus dem Beutel zu waschen.
    2. Lassen Sie dann kein Gas in den Beutel in einem Abzug.
    3. Hängen Sie die Tasche in einer Dampfhaube für keine Begasung verwendet werden.
      Hinweis: Nach längerer Nutzung die Tasche kann dekadent und der Schlauch kann verspröden durch die korrosive Wirkung der Nr.2. So müssen die Taschen in regelmäßigen Abständen ersetzt werden.
  2. Nein in Begasung Kammern zu injizieren.
    1. Waschen Sie die Spritze und Schläuche mit N2 O2spülen befestigt.
    2. Nehmen Sie eine NO-Probe aus der NO-Folienbeutel und injizieren sie in Begasung Kammern.
    3. Nach der Injektion, spülen Sie die Spritze und Schläuche mit N2befestigt.
    4. Platzieren Sie Begasung Kammern bei 2 ° C für die Dauer der Behandlung Begasung.

4. Messen Sie keine Konzentration in einer Begasung Kammer

Hinweis: Keine Konzentrationen in Begasung für Schädlingsbekämpfung reichen von 2.000 ppm (0,2 %) bis 50.000 ppm (5 %). Dieser Bereich ist "out of Range" von aktuellen NO überwacht. Aber keine Ebenen noch gemessen werden können, in verdünnten Proben oder mithilfe eines Geräts Verdünnung.

  1. Kleine Kammer Räucherungen
    1. Verdünnen Sie Luftproben aus Behandlung Gläser am Ende der Begasung:
      1. ULO-Bedingungen bei ≤30 ppm O2 in Gläsern zu etablieren.
      2. Nehmen Sie Gasproben von Behandlung Gläser in die ULO-Gläser zu injizieren.
    2. Messen Sie NO und NO2 Ebenen in den verdünnten Proben durch die Umluft durch einen Rauchfang Gasmonitor.
  2. Große Kammer Räucherungen: die Verfahren sind in Abbildung 4dargestellt.
    1. Richten Sie ein Verdünnungssystem.
    2. NO und NO2 Ebenen zu messen.
      1. Schalten Sie den Schornstein Gasmonitor und spülen Sie es mit N2.
      2. Biegen Sie auf der Probe Gasstrom, NO und NO2 Ebenen zu messen.
      3. Beenden Sie die Messung durch das Ausschalten des Probe Gasstroms.

5. beenden Sie keine Begasung

  1. Begasung von Insekten nur
    1. Legen Sie Begasung Kammern in einer Dampfhaube.
    2. Öffnen Sie die Kammern.
    3. Insekten für Mortalität Auswertung abrufen.
      Hinweis: Insekten sind in der Regel in einer Klimakammer über Nacht nach Begasung erlauben alle lebenden Insekten zu erholen, bevor für die Mortalität erzielt werden statt.
  2. Begasung von frischen Produkten
    1. Verschieben Sie Begasung Kammern in einem Abzug (für kleine Räume).
    2. Spülen Sie die Begasung Kammern mit N2 um eine bestimmte Anzahl Luftaustausch zu ermöglichen.
    3. KEINE Ebene auf die Abluftöffnung zu überwachen.
      Hinweis: Der Schornstein Gasmonitor lässt sich keine Ebenen während der N2 Flush zu überwachen. In der Regel spülen wir Begasung Kammern um die Nr. unter 200 ppm vor dem Öffnen der Kammern an Umgebungsluft zu reduzieren.
    4. Rufen Sie Insekten für Mortalität Bewertung ab, (wenn Insekten enthalten sind).
    5. Lagern Sie desinfizierte Produkte für die Analyse und Nachbehandlung Qualitätsbewertung Rückstände.
      Hinweis: Planen Sie genügend Zeit begasten Produkte in der Dunstabzugshaube für NO und NO2 , wechselte sie für die Lagerung zu zerstreuen. Desinfizierte Produkte werden in der Regel für einen bestimmten Zeitraum vor der auszuwertenden postharvest Qualität und mögliche Verletzungen bei einer niedrigen Temperatur zusammen mit Steuerelementen in einem Kühler gelagert.

6. die Rückstandsanalytik

  1. Stickstoffdioxid (NO2) Messung mit einem 405 nm überwachen keine2/Nein/NeinX
    1. Schalten und lassen die 405 nm keine2/NO/NOX überwachen um 20-30 min. warmlaufen.
    2. Schließen Sie die Begasung-Kammer mit dem Produkt.
      Hinweis: Nach der Begasung waren Begasung Kammern offen und platzierte bei einer bestimmten Temperatur erlauben keine2 zu zerstreuen. Zum Zeitpunkt, wenn keine2 -Freisetzung gemessen wird, Verschließen der Kammers mit zwei Anschlüssen ausgestattet mit Hähne mit einem Deckel luftdicht. Eine Temperatur von 20 ° C wurde in der Prozedur Demo verwendet.
    3. Anschließen Sie Nr.2 Monitor an die Kammer für die Luftzirkulation durch die Nr.2 Monitor.
    4. Sofort anmelden, Daten über die Nr.2 überwachen und erfassen Daten für 1 min.
    5. Trennen Sie die Kammer aus dem Monitor und halten Sie die Kammer verschlossen zu.
      Hinweis: Protokollierung gestartet werden kann entweder über Menü -> Dat -> Protokoll Nr.2 Monitor oder über die Grafik-Software auf einem Computer.
    6. Halten Sie die verschlossenen Kammern bei 20 ° C für 1 h, dann wiederholen Sie den Daten-Sammlung-Schritt.
      Hinweis: Das Zeitintervall kann abhängig von der Freisetzungsrate von Nr.2 von begasten Produkte angepasst werden.
    7. Berechnen Sie die Differenz zwischen den beiden keine2 Konzentrationen und konvertieren die Daten in mg/kg/h.
  2. Nitrat und Nitrit Messungen mit einem GE Sievers 280i NO-Analysator
    Hinweis: Finden Sie im Handbuch des Herstellers und die Papier-21 von Yang und Liu (2017) für detaillierte Informationen.
    1. Vorbereitung der Probe
      1. Produkt-Proben in einem Mixer zu homogenisieren.
      2. Übertragen Sie 15 g der homogenisierten Probe in ein Fläschchen von den Mixer.
      3. Fügen Sie 100 mL destilliertem H2O für 10 Minuten in der Durchstechflasche zu begleichen.
      4. Filtern Sie die Probe und speichern Sie die filtrierte Lösung bei 2 ° C bis zu seiner Verwendung zu.
    2. Reduktionsmittel Vorbereitung für Nitrat Messung mit Stickoxid-Analysator
      Hinweis: Finden Sie im Handbuch des Herstellers für detaillierte Informationen.
      1. 0,8 g von Vanadium-Chlorid (VCl3) in einem Kolben zugeben.
      2. Langsam hinzufügen 100 mL 1 M Hydrochlorid Säure (HCl) in den Kolben mit dem VCl-3, den Kolben Mütze und mehrmals schwenken.
      3. Filtern Sie die Lösung mit Filterpapier und einen Trichter und verschließen Sie die filtrierte Lösung Flasche mit Alufolie und im Kühlschrank aufbewahren.
    3. Messung von Nitrat und Nitrit mit Stickoxid-Analysator
      Hinweis: Finden Sie im Handbuch des Herstellers für detaillierte Informationen.
      1. Heizen Sie das Wasserbad bis 95 ° C. Fügen Sie 4-6 mL des Reduktionsmittels Nitrat in ein Gefäß Säuberung und passen Sie die inerten Gas-Durchfluss zu einem angemessenen Grad.
        Hinweis: Das Inertgas war er. N2 Gas kann auch verwendet werden.
      2. Injizieren Sie 5 µL Probelösung mit einer Spritze in das Gefäß entfernen.
      3. Fahren Sie mit der nächsten Probeninjektion nach Abschluss der Probe-Gipfel.
    4. Nitrit Messung mit Stickoxid-Analysator
      Hinweis: Finden Sie im Handbuch des Herstellers für detaillierte Informationen.
      1. Stellen Sie das Ventil auf dem Schiff Säuberung, 1-2 Psi Druck für das Schutzgas zu haben.
      2. Fügen Sie 4-6 mL konzentrierter Essigsäure, die erste Glühbirne des Schiffes Säuberung zu füllen.
      3. Wiegen von 50 mg Natriumiodid (NaI) und lösen Sie es in 1-2 mL H2O.
      4. Die NaI-Lösung zum Bereinigen Behälter und mischen für 1-2 Minuten.
      5. Inertes Gas-Durchfluss zu einem angemessenen Grad zu erhöhen.
      6. Injizieren Sie 5 µL Probelösung mit einer Spritze in das Gefäß entfernen.
      7. Fahren Sie mit der nächsten Probeninjektion wenn Probe Höhepunkt abgeschlossen ist.

(7) Postharvest Qualitätsbewertung von Obst und Gemüse

Hinweis: Produkt Verletzungen keine Begasung können unmittelbar nach der Begasung (Abbildung 5) auftauchen. Produktqualität ist jedoch in der Regel nach 1-2 Wochen nach der Behandlung Kühllagerung ausgewertet. Symptome der Verletzungen werden im Laufe der Zeit Fortschritte und Qualitätsbewertung besser identifiziert werden können. Verfahren für die Bewertung der verschiedenen frischer Produkten können erheblich abweichen. Nur Verfahren zur Evaluation Salat Qualität demonstriert hier beispielhaft mit etablierten Verfahren5.

  1. Entfernen Sie zwei Wochen nach der Begasung Salat aus Kühlhaus. Packungen zu entfernen und Oberflächen für Flecken und Verfärbungen für alle Behandlungen einschließlich Kontrollen zu überprüfen.
  2. Gäste und externe visuelle Aufnahmequalität für alle Behandlungen basierend auf etablierten Verfahren8.
  3. Schneiden Sie Salat in Hälften und prüfen Sie alle Flecken und Verfärbungen für alle Behandlungen.
  4. Gäste und interne visuelle Qualität Noten für alle Behandlungen aufzeichnen.

Representative Results

Stickoxid-Begasung für frische Produkte muss mit einem N-2 beendet werden bündig, um Nein, vor dem Öffnen Begasung Kammern um Produkte der Umgebungsluft ausgesetzt zu verdünnen. Wann wird eine Begasung Behandlung durch direkt öffnen der Kammer an Umgebungsluft ohne eine N-2 beendet spülen, die Reaktion zwischen NO und O2 führt keine2 -Produktion und Exposition von frischen Produkten gegenüber Nr.2 führt oft zu Verletzungen wie braune Flecken, Verfärbungen und abgestorbenes Gewebe Flecken8. Zarte Obst und Gemüse wie Salat, Zucchini und Birnen sind anfällig für Schäden durch Nr.2. Wenn keine Begasung mit N2 bündig ordnungsgemäß beendet wird, wurde die Begasung Behandlung nachgewiesen sicher ohne Verletzungen auf die Produktqualität (Abbildung 6 und Abbildung 7). In der Tat wurde keine Begasung für Schädlingsbekämpfung, um postharvest Qualität von frischen Produkten im Vergleich zu unfumigated Kontrollen zu verbessern, wie gezeigt auf Erdbeeren gefunden. Erdbeeren mit Nein für die Kontrolle der westlichen Blume Thripse begast eine hellere und reichere Farbe behalten und sind auch weniger weichen eine Woche nach der Begasung im Vergleich die8. Salat-Köpfe in Kunststoffhülsen gewickelt kann erleiden Verletzungen zur Oberfläche Blätter direkt unter Lüftungsöffnungen der Packungen durch Reaktion von NO mit O2 , Nr.2 zu produzieren, wenn Begasung nicht ordnungsgemäß beendet wird.

Spülen mit N2 am Ende keine Begasung betroffen keine2 -Version von begasten Produkte. Wenn keine Begasung mit N2 bündig beendet wurde, gab es keine signifikanten Unterschiede in keine2 Freisetzungsrate zwischen der Behandlung und der Kontrolle. KEINE Begasung Behandlung mit Luft am Ende der Begasung, gespült hatte jedoch eine höhere keine2 Freisetzungsrate im Vergleich zu der Kontrolle und die Freisetzung von NO2 im Laufe der Zeit zurückgegangen.

Für die frischsten Produkte wie Salat, Brokkoli, Erdbeere, Apfel, Orange, etc.gab es keine signifikanten Unterschiede in Nr.3 oder keine2 -Ebenen zwischen der Behandlung, die mit einem N-2 beendet wurde Flush und der Steuerung. Nur wenn keine Begasung Behandlung durch Spülen mit normaler Luft beendet war, gab es deutlich höhere begast Nr.3 und keine2 -Konzentrationen in allen begasten Produkten als beide Steuern und N2 gespült Produkte. KEINE2 -Konzentration war in der Regel nicht nachweisbar in beiden begast und kontrollieren Produkte (Tabelle 1 und Tabelle 2). Daher gab es keine bedeutende Gehalte an Rückständen von keine begasten frische Produkte bei 24 h nach der Begasung bei Begasung mit Stickstoff zu spülen ordnungsgemäß beendet wurde.

Figure 1
Abb. 1: Auswirkungen von keine Begasung auf Insekten und Milben. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 2
Abbildung 2: Demonstration von Verletzungen an Salat von Nr.2 aus der Reaktion zwischen NO und O2 . Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 3
Abbildung 3: Flow-Chart keine Begasung Verfahren. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 4
Abbildung 4: Methode der Verwendung von einer Verdünnung-Gerät und eine Grippe Gas zu überwachen ohne Sensor, ohne in eine groß angelegte messen keine Begasung-Test Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 5
Abbildung 5: Vergleichen Auswirkungen der Begasung Behandlungen von N2 beendet spülen und bündig am postharvest Qualität von frischem Obst und Gemüse Luft. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 6
Abbildung 6: Postharvest Qualität von Salat, Brokkoli und Äpfel aus drei Behandlungen (C, T1, T2) 14 Tage nach der Begasung mit C, T1 und T2 die Kontrolle, Begasung mit N2 bündig beendet und Begasung mit Luft bündig, bzw. gekündigt. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 7
Abbildung 7: Postharvest Qualität von Orangen, Birnen und Pfirsiche von drei Behandlungen (C, T1, T2) 14 Tage nach der Begasung mit C, T1 und T2 die Kontrolle, Begasung mit N2 bündig beendet und Begasung mit Luft bündig, bzw. gekündigt. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Produkt KEINE (%) Behandlung Nr.3 (mg/100 g) Nr.2 (mg/100 g)
Apple 5.0 NO-Air 1.60±0.12 ein 0.50±0.16 ein
NO-N-2 1.36±0.13 Ab 0.03±0.01 b
Kontrolle 0.76±0.28 b 0 b
Aprikose 3.0 NO-Air 1.84±0.14 ein 0.21±0.02 ein
NO-N-2 0.92±0.17 b 0 b
Kontrolle 0.54±0.01 b 0 b
Spargel 3.0 NO-Air 2.19±0.13 ein 0.08±0.04 ein
NO-N-2 0.70±0.03 b 0 ein
Kontrolle 0.84±0.07 b 0 ein
Heidelbeere 3.0 NO-Air 2.74±0.46 ein 0.14±0.02 ein
NO-N-2 1.24±0.19 b 0 b
Kontrolle 1.22±0.15 b 0 b
Brokkoli 3.0 NO-Air 18.69±3.75 ein 0.17±0.06 ein
NO-N-2 18.51±3.42 ein 0 b
Kontrolle 12.26±2.31 ein 0 b
Kirsche 3.0 NO-Air 1.75±0.11 ein 0
NO-N-2 0.56±0.09 b 0
Kontrolle 0.65±0.08 b 0
Knoblauch 3.0 NO-Air 5.05±0.45 ein 0.14±0.02 ein
NO-N-2 4.45±0.79 ein 0 b
Kontrolle 5.01±0.69 ein 0 b
Traube 3.0 NO-Air 6.32±0.68 ein 0
NO-N-2 2.38±0.43 b 0
Kontrolle 2.74±0.25 b 0
Pfeffer 3.0 NO-Air 9.26±0.35 ein 0.71±0.12 ein
NO-N-2 6.75±0.68 b 0.02±0.01 b
Kontrolle 6.23±0.72 b 0 b
Kiwi 3.0 NO-Air 1.66±0.55 ein 0
NO-N-2 1.25±0.09 ein 0
Kontrolle 1.41±0.31 ein 0
Salat 2.0 NO-Air 112.85±20.17a 7.99±2.02 ein
NO-N-2 38.97±5.87 b 0.1±0.1 b
Kontrolle 40.64±10.81b 0 b
Orange 3.0 NO-Air 1.22±0.13 ein 0.27±0.05 ein
NO-N-2 1.05±0.05 ein 0.02±0.01 b
Kontrolle 1.24±0.22 ein 0 b
Pflaume 3.0 NO-Air 1.04±0.08 ein 0
NO-N-2 0.63±0.04 b 0
Kontrolle 0.84±0.11 Ab 0
Erdbeere 2.5 NO-Air 6.01±0.62 ein 0
NO-N-2 5.30±0.77 ein 0
Kontrolle 6.16±1.06 ein 0

Tabelle 1: Nitrat und Nitrit Ebenen als Rückstände bei 24 h nach 16 h Stickoxid-Begasung auf frisches Obst und Gemüse. Für jedes Produkt, Werte, gefolgt von verschiedenen Buchstaben unterscheiden sich wesentlich basierend auf Tukey HSD mehrere Reichweitentest (P ≤0.05). Nachdruck aus Yang und Liu (2017).

Discussion

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.

Disclosures

Keine.

Acknowledgments

Diese Forschung wurde zum Teil durch USDA landwirtschaftlichen Auslandsdienste TASC Zuschüsse unterstützt.

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.

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References

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Verfahren der Labor-Begasung für die Schädlingsbekämpfung mit Gas Stickstoffmonoxid
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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).

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