Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Environment

Procedure di fumigazione di laboratorio per il controllo dei parassiti con Gas di ossido di azoto

doi: 10.3791/56309 Published: November 24, 2017

Summary

Questo articolo descrive l'ossido nitrico (NO) protocolli di fumigazione per controllo dei parassiti post-raccolta. Camere di fumigazione vengono scaricate con azoto (N2) stabilire condizioni di bassissima di ossigeno prima di NO viene iniettato. Alla fine, alloggiamenti vengono scaricate con N2 per diluire NO prima di esporre i prodotti all'aria ambiente per evitare l'esposizione a n.2.

Abstract

Ossido nitrico (NO) è un fumigante recentemente scoperto per controllo dei parassiti post-raccolta. Questo documento fornisce protocolli dettagliati per lo svolgimento senza fumigazione su prodotti freschi e le procedure per la valutazione di qualità di prodotto e analisi di residui. Una camera di fumigazione ermetico contenente frutta e verdura fresca viene svuotata prima con azoto (N2) per stabilire un ambiente di ossigeno bassissima (ULO) seguito dall'iniezione di NO. La camera di fumigazione è poi tenuta a bassa temperatura di 2-5 ° C per un periodo di tempo specificato necessaria per uccidere un parassita di destinazione per completare un trattamento di fumigazione. Alla fine di un trattamento di fumigazione, la camera di fumigazione viene svuotata con N2 per diluire NO prima dell'apertura della camera di aria ambiente per impedire la reazione tra n e O2, che produce NO2 e può danneggiare i delicati prodotti freschi. In tempi diversi dopo senza fumigazione, n.2 in spazio di testa e nitrato e nitrito in campioni liquidi sono stati misurati come residui. Qualità del prodotto è stata valutata dopo 2 settimane di conservazione a freddo post-trattamento per determinare gli effetti del NO fumigazione sulla qualità del prodotto. Impedisce di reagire con NO O2 è fondamentale per non fumigazione ed è una parte importante dei protocolli. NON ci sono livelli di misurazione è impegnativo e viene fornita una soluzione pratica. Protocollo possibili modifiche sono suggerite anche per non misurare livelli di in camere di fumigazione così come i residui. Fumigazione non ha il potenziale per essere un'alternativa pratica alla fumigazione di bromuro di metile per controllo dei parassiti post-raccolta su prodotti freschi e conservati. Questa pubblicazione è destinata per aiutare altri ricercatori a non condurre nessuna ricerca di fumigazione per controllo dei parassiti post-raccolta e accelerare lo sviluppo di nessuna fumigazione per applicazioni pratiche.

Introduction

L'ossido nitrico è una molecola messaggero cellulare onnipresente in tutti i sistemi biologici2. È rilasciata in grandi quantità come un inquinante comune della combustione di combustibili fossili da centrali elettriche e veicoli a motore e prodotto in grandi quantità come prodotto intermedio nella produzione di fertilizzanti. Intensa ricerca sul NO negli ultimi 20 anni ha prodotto una grande quantità di conoscenza sulla sua importanza, funzioni e meccanismi nella regolazione di processi biochimici e fisiologici in vari sistemi biologici. Questa conoscenza ha provocato varie applicazioni mediche di NO per il trattamento di malattie respiratorie e cardiache14,15,16. In agricoltura, NO è stato utilizzato più di 100 anni fa su prodotti carnei trasformati per pigmento rosso conservazione3. NO inoltre prolungano la durata e migliora la qualità post-raccolta di un'ampia varietà di prodotti freschi11,12,17,18,19,20. Più recentemente, non è stato trovato per essere un potente fumigante per postharvest pest controllo6.

NON è stato dimostrato di essere efficace contro tutti gli stadi vitali degli insetti testati (Figura 1). La specie di parassita testata rappresentano diversi tipi e stadi di vita dei parassiti e indicare il grande potenziale di nessuna fumigazione per controllare specie di parassiti diversi. L'efficacia di nessun fumigazione contro parassiti di insetto è simile a quello di fumigazione di bromuro di metile. Tuttavia, nessuna fumigazione possa essere condotte a temperature di conservazione frigorifera. Fumigazione di bromuro di metile richiede il riscaldamento del freddi prodotti immagazzinati e, pertanto, può influenzare la qualità del prodotto. Ad esempio, tripide occidentale fiore, Frankliniella occidentalise afide della lattuga, Nasonovia ribisnigri, può essere non controllato in 2 e 3 h con 2,0% e 1,0% fumigazione, rispettivamente, al 2 ° C6. Fumigazione non è anche molto più veloce di fumigazione di fosfina che è il trattamento contabile alternativo principale bromuro di metile e può prendere più di dieci giorni per controllare alcuni parassiti4,6,9,10.

Fumigazione di ossido di azoto è efficace contro insetti d'alimentazione interna ed esterna. Spotted ala Drosophila, Drosophila suzukii, larve in ciliege infestate sono controllate in 8 h con 2,5% NO fumigazione9. Larve di carpocapsa, Cydia pomonella, nelle mele infestate sono completamente controllate in una fumigazione di 24h con 5% NO a 2 ° C9,10. L'efficacia di nessun fumigazione aumenta con l'aumento di concentrazione, tempo di trattamento e temperatura6. Questi fattori possono essere utilizzati per non ottimizzare alcun trattamento di fumigazione per diverse specie di insetti sulle varie materie prime.

Tuttavia, non reagisce con O2 spontaneamente per produrre NO21. Questo non solo consuma NO, ma può anche causare danni ai prodotti freschi come la lattuga (Figura 2). Pertanto, nessuna fumigazione dovrà svolgersi in condizioni di bassissima ossigeno (ULO) per preservare NO. Per prodotti freschi, nessun fumigazioni devono anche essere terminato da vampate di calore con N2 per diluire NO prima di esporre i prodotti sottoposti a fumigazione all'aria ambiente per ridurre la loro esposizione al n.2. Questi severi requisiti aumentano la complessità e il costo senza fumigazione. Tuttavia, nessuna fumigazione dovrebbe essere tecnicamente fattibile e conveniente7. Tutti i componenti della grande non scala fumigazione o sono disponibili in commercio o può essere fatto in commercio tra cui attrezzature di generazione di azoto, NO alimentazione, apparecchiature di monitoraggio (O2 analyzer, senza indicatore) e fumigazione ermetici chambers. Conservazione in atmosfera controllata (CA) e spedizione sotto atmosfera di2 basso O sono stati utilizzati commercialmente. Il costo energetico della generazione N2 per nessuna fumigazione è anche modesto e varia a seconda posizione7.

Fumigazione di ossido di azoto è anche sicuro da frutta fresca e verdure quando terminato correttamente mediante flussaggio con N2 per diluire NO prima prima di esporre i prodotti all'ambiente aria8. Fumigazione non ha dimostrato di essere sicuro di tutte le frutta fresca e verdura testato fino ad oggi, tra cui la lattuga, broccoli, cetrioli, peperoni, pomodori, fragole, mele, pere, arance e limoni8. Una fumigazione di 4h con 1% NO a 2 ° C per il controllo dei tripidi occidentale fiore migliora anche la qualità della fragola. Una settimana dopo la fumigazione, trattate fragole sono più solide e hanno colore più luminoso e più ricco e, di conseguenza, meglio postharvest qualità rispetto il controllo8.

Fumigazione di ossido di azoto inoltre non lascia residui nocivi fumigato prodotti freschi. Come non reagisce con O2 per la produzione di NO2, fumigazione non può provocare deposizione di n.2 sui prodotti a causa del punto di ebollizione di 21 ° C di n.2. In presenza di acqua, NO2 idrolizza per formare l'acido nitrico (HNO3). Di conseguenza, nessuna fumigazione potrebbero potenzialmente in nitrati (NO3) e nitriti (NO.2) come residui sulle materie prime trattate. Quando fumigazione è terminato con N2 non svuotare, nessun risultato di fumigazione in nessuna o scarsa aumenti in nitrato o nitrito come residui a 24 h dopo fumigazione in materie prime fresche9,21.

La natura reattiva del NO con O2 richiede anche procedure rigorose per tenere fuori O2 durante il processo di non condurre alcun trattamento di fumigazione. La complessità e procedure rigorose sono meglio illustrate visivamente e dovrebbero essere seguite e masterizzate. In questa presentazione video journal, senza fumigazione di prodotti freschi è stato spiegato, illustrato e dimostrato per consentire altri ricercatori a non condurre nessuna ricerca di fumigazione e non sviluppare alcun trattamento di fumigazione per controllo dei parassiti post-raccolta. Questi sforzi verranno aiuterà ad per accelerare l'uso commerciale di nessuna fumigazione per controllare i parassiti post-raccolta su prodotti freschi e conservati.

Protocol

Nota: fumigazione di ossido di azoto dei prodotti freschi inizia stabilendo ossigeno bassissima condizioni nelle camere di fumigazione, seguito dall'iniezione di NO e che tiene gli alloggiamenti di fumigazione a determinate temperature per tutta la durata di un trattamento specifico e quindi è terminato lo svuotamento con N2 per diluire NO prima dell'apertura delle camere di fumigazione come illustrato (Figura 3). Misura di n.2 in spazio di testa di fumigazione chambers e nitrato e nitrito in campioni liquidi non utilizzando il modello 405 nm nessun monitor2/NO/NOx e analizzatore di ossido di azoto NOA, fare riferimento ai manuali utente dai produttori per dettagliate procedure di funzionamento.

Attenzione: l'ossido di azoto è un forte agente ossidante e reagisce con ossigeno spontaneamente per produrre biossido di azoto. Sia l'ossido di azoto e biossido di azoto sono tossici. Si prega di fare riferimento a loro MSDS per la manipolazione sicura e utilizzare. Per la sicurezza personale, tutti i passaggi di esperimenti di fumigazione di piccola scala che comportano un'esposizione di movimentazione e potenziale a NO o NO2 devono avvenire in una cappa aspirante. Un personal nessun allarme2 deve essere utilizzato per condurre grande scala niente esperimenti di fumigazione.

1. preparazione dei materiali e degli strumenti

  1. Strumenti, parti e materiali necessari per nessuna fumigazione
    1. Fare una busta di alluminio con una presa di tubatura per No.
      1. Sigillare l'apertura di una busta di alluminio attorno ad un tubo di politetrafluoroetilene (PTFE) utilizzando un sigillatore di calore.
      2. Quindi utilizzare colla a resina epossidica per sigillare le cuciture e giunto intorno al tubo di politetrafluoroetilene (PTFE) per produrre il sacchetto di stagnola.
      3. Aggiungere un rubinetto all'estremità del tubo.
        Nota: Foil borse con tubazione non sono commercialmente disponibili. Ma può essere fatto facilmente in laboratorio con i sacchetti di lamina da fonti commerciali utilizzando un sigillatore di calore.
        Nota: Azoto: azoto industria regolari in compressi cilindri ha una purezza del ≥99.99% ed è adatto per nessuna fumigazione. Due o più cilindri con regolatori possono essere impostati per avere prese diverse pressioni e collegati tra loro. Il cilindro con la più alta pressione di uscita verrà utilizzato per primo prima che il cilindro con la più bassa pressione di uscita verrà utilizzato. Questo sarà utile a fumigazione grandi prove.
    2. Camere di fumigazione ermetico.
      Nota: Ermeticità è fondamentale per non fumigazione perché NO reagirà con O2 trapelato nella camera. Questo ridurrà NO disponibile per controllo dei parassiti e anche produrre nessun2 che possono danneggiare i prodotti freschi.
      1. Vetro vaso chambers: ingrassare il bordo del coperchio leggermente con vaselina. Quindi sigillare il vaso con il coperchio che ha due punti vendita dopo il caricamento di oggetti quali prodotti infestati dell'insetto nel barattolo.
        Nota: Ogni coperchio del vaso ha due punti vendita e uno dei punti vendita ha un tubo di plastica esteso alla parte inferiore del vaso per aumentare l'efficienza del ricambio d'aria.
      2. Camere in pentole a pressione: ingrassare il bordo dell'alloggiamento con vaselina. Prodotti e insetti nel vano di carico e sigillarlo con il coperchio.
      3. Camere di fumigazione grande: ingrassare la guarnizione leggermente con vaselina. Quindi caricare i prodotti in aula. Chiudere la porta. Stringere i morsetti se necessario per mantenere una tenuta ermetica.
        Nota: Nessun gas è altamente volatile, pertanto non esiste nessuna necessità di avere un fan in una camera di fumigazione per mantenere l'aria nella camera di misto.

2. definizione delle condizioni ULO in camere di fumigazione

  1. Collegare un alloggiamento per la linea2 N e un analizzatore di2 O.
    Nota: Un connettore a T con un'estremità va all'analizzatore e l'altra estremità dotata di una valvola di ritegno unidirezionale può essere utilizzata per rilasciare l'aria per evitare ad alta portata per l'analizzatore di2 O.
  2. Uscita N2 attraverso un misuratore di portata per svuotare la camera per rimuovere l'ossigeno.
  3. Ridurre il tasso di flusso di N2 a 0,5 - 1 L/min quando O il livello2 è vicino a 30 ppm.

3. iniezione di Gas non

  1. Riempire il sacchetto senza gas.
    1. Riempire il sacchetto con N2 prima e poi il vuoto l'aria fuori per lavare fuori O2 dal sacchetto.
    2. Quindi non rilasciare nessun gas nel sacchetto in una cappa aspirante.
    3. Appendere il sacchetto in una cappa per essere utilizzato per nessuna fumigazione.
      Nota: Dopo un uso prolungato, la borsa può diventare degradata e il tubo può diventare fragile a causa degli effetti corrosivi di NO2. Così, le borse dovrà essere sostituito periodicamente.
  2. Iniettare NO negli alloggiamenti di fumigazione.
    1. Lavare la siringa e attaccato tubi con N2 per scovare O2.
    2. Prelevare un campione di n da nella custodia di alluminio NO e iniettarla nelle camere di fumigazione.
    3. Dopo l'iniezione, svuotare la siringa e attaccato tubi con N2.
    4. Posto camere di fumigazione a 2 ° C per tutta la durata del trattamento di fumigazione.

4. non misurare la concentrazione di in una camera di fumigazione

Nota: Non vi erano concentrazioni di fumigazione per controllo dei parassiti possono variare da 2.000 ppm (0,2%) a 50.000 ppm (5%). Questa gamma è "out of range" di corrente NO controlla. Ma, non ci sono livelli ancora può essere misurato nei campioni diluiti o utilizzando un dispositivo di diluizione.

  1. Fumigazioni di piccola camera
    1. Diluire i campioni di aria da vasetti di trattamento alla fine della fumigazione:
      1. Stabilire condizioni di ULO a ≤ 30 ppm O2 in vasetti.
      2. Prelevare campioni di gas da vasetti di trattamento a loro iniettare i barattoli ULO.
    2. Misurare i livelli di2 NO e NO nei campioni prediluiti facendo circolare l'aria attraverso un monitor di gas di scarico.
  2. Fumigazioni camera grande: le procedure sono illustrate nella Figura 4.
    1. Impostare un sistema di diluizione.
    2. Misurare i livelli di2 NO e NO.
      1. Accendere il monitor di gas di scarico e sciacquarlo con N2.
      2. Attivare il flusso di gas campione per misurare i livelli di2 NO e NO.
      3. Terminare la misurazione disattivando il flusso di gas campione.

5. non terminare fumigazione

  1. Fumigazione di insetti solo
    1. Posto camere di fumigazione in una cappa aspirante.
    2. Aprire gli alloggiamenti.
    3. Recuperare gli insetti per la valutazione di mortalità.
      Nota: Gli insetti in genere si svolgono in una camera climatica durante la notte dopo fumigazione per consentire tutti gli insetti vivi recuperare prima che venga segnata per la mortalità.
  2. Fumigazione di prodotti freschi
    1. Spostare camere di fumigazione in una cappa aspirante (per piccoli alloggiamenti).
    2. Lavare le camere di fumigazione con N2 per consentire uno scambio di aria numero specifico.
    3. Non monitorare nessun livello presso la porta di scarico.
      Nota: Il monitor di gas di scarico consente di non monitorare livelli durante lo svuotamento di2 N. In genere, siamo a filo camere di fumigazione per ridurre il livello di NO inferiore a 200 ppm prima di aprire gli alloggiamenti all'aria ambiente.
    4. Recuperare gli insetti per la valutazione di mortalità (se gli insetti sono inclusi).
    5. Conservare i prodotti sottoposte a fumigazione per la valutazione di qualità di analisi e post-trattamento dei residui.
      Nota: Consentire fumigati prodotti abbastanza tempo nella cappa fumi per NO e NO2 dissipare prima di spostarli per deposito. Prodotti fumigati vengono solitamente memorizzati a bassa temperatura insieme a controlli in un secchiello per un certo periodo prima di essere valutato per postharvest qualità e possibili lesioni.

6. analisi dei residui

  1. Misurazione del biossido di azoto (NO2) utilizzando una 405 nm n.2/n/NOX monitorare
    1. Attivare e consentire la 405 nm n.2/n/NOX monitorare per riscaldarsi per circa 20-30 min.
    2. Chiudere la camera di fumigazione contenente il prodotto.
      Nota: Dopo la fumigazione, fumigazione alloggiamenti erano aperti e posizionati ad una certa temperatura per consentire non2 dissipare. Al momento quando non è misurato rilascio di2 , tenuta la camera chiusa ermeticamente con un coperchio con due porte dotate di rubinetto di arresto. Una temperatura di 20 ° C è stata utilizzata nella dimostrazione del procedimento.
    3. Collegare il monitor di2 NO alla camera per far circolare l'aria attraverso il monitor2 NO.
    4. Avviare immediatamente la registrazione dati su NO2 monitorare e raccolgono dati per 1 min.
    5. Scollegare la camera dal monitor e mantenere la camera sigillata.
      Nota: La registrazione dei dati può essere avviata tramite MENU -> Dat -> Log sul monitor2 NO, o tramite il Software di grafico su un computer.
    6. Tenere le camere stagne a 20 ° C per 1 h, quindi ripetere il passaggio di raccolta dati.
      Nota: L'intervallo di tempo può essere regolata a seconda del tasso di rilascio di NO2 da fumigato prodotti.
    7. Calcolare la differenza tra i due non2 concentrazioni e convertire i dati in mg/kg/h.
  2. Nitrato e nitrito misurazioni con un analizzatore di NO GE Sievers 280i
    Nota: Fare riferimento al manuale del produttore e la carta21 da Yang e Liu (2017) per informazioni dettagliate.
    1. Preparazione del campione
      1. Omogeneizzare campioni di prodotto in un frullatore.
      2. 15 g di campione omogeneizzato di trasferimento dal frullatore in una fiala.
      3. Aggiungere 100 mL di acqua distillata di H2O a stabilirsi per 10 minuti nel flaconcino.
      4. Filtrare il campione e conservare la soluzione filtrata a 2 ° C fino all'utilizzo.
    2. Preparazione di agente riducente per la misura di nitrati con analizzatore di ossido di azoto
      Nota: Fare riferimento al manuale del produttore per informazioni dettagliate.
      1. Aggiungere 0,8 g di cloruro di vanadio (VCl3) in un pallone.
      2. Lentamente aggiungere 100 mL di acido di 1 M cloridrato (HCl) in un matraccio con la VCl3, la boccetta di cap e agitare più volte.
      3. Filtrare la soluzione utilizzando un imbuto e carta da filtro e sigillare la bottiglia di soluzione filtrata con carta stagnola e conservarlo in frigorifero.
    3. Misurazione di nitrato e nitrito con analizzatore di ossido di azoto
      Nota: Fare riferimento al manuale del produttore per informazioni dettagliate.
      1. Preriscaldare il sistema a bagnomaria a 95 ° C. Aggiungere 4-6 mL di nitrato riducente in un vaso di spurgo e regolare la portata di gas inerte ad un livello adeguato.
        Nota: Il gas inerte era lui. N2 gas può anche essere utilizzato.
      2. Iniettare 5 µ l di soluzione di esempio usando una siringa nel contenitore per l'eliminazione dei fogli inceppati.
      3. Procedere con la successiva iniezione del campione quando il picco di campione è finito.
    4. Misurazione di nitrito con analizzatore di ossido di azoto
      Nota: Fare riferimento al manuale del produttore per informazioni dettagliate.
      1. Regolare la valvola sulla nave di eliminazione dei fogli inceppati di avere 1-2 psi di pressione per gas inerte.
      2. Aggiungere 4-6 mL di acido acetico concentrato per riempire la prima lampadina del vaso di spurgo.
      3. Pesare 50 mg di ioduro di sodio (NaI) e dissolverlo in 1-2 mL H2O.
      4. Aggiungere la soluzione di NaI alla nave di eliminazione dei fogli inceppati e consentire la miscelazione per 1-2 minuti.
      5. Aumentare il tasso di flusso di gas inerte ad un livello adeguato.
      6. Iniettare 5 µ l di soluzione di esempio usando una siringa nel contenitore per l'eliminazione dei fogli inceppati.
      7. Procedere con la successiva iniezione del campione quando è finito il picco del campione.

7. valutazione postharvest qualità di frutta e verdura

Nota: Lesioni prodotto da nessuna fumigazione possono presentarsi immediatamente dopo fumigazione (Figura 5). Tuttavia, la qualità del prodotto viene valutata solitamente dopo 1-2 settimane di conservazione a freddo post-trattamento. Sintomi di lesioni progrediranno nel tempo e possono essere meglio identificati nella valutazione della qualità. Procedure per la valutazione di diversi prodotti freschi possono differire sostanzialmente. Solo le procedure per la valutazione della qualità di lattuga sono dimostrate qui come un esempio di utilizzo delle procedure stabilite5.

  1. Rimuovere lattuga da conservazione frigorifera due settimane dopo la fumigazione. Impacchi di rimuovere e ispezionare superfici per le macchie e lo scolorimento per tutti i trattamenti inclusi i controlli.
  2. Punteggio e record esterno di qualità visiva per tutti i trattamenti basati su procedure stabilite8.
  3. Tagliate la lattuga in metà e ispezionare eventuali macchie e discromie per tutti i trattamenti.
  4. Punteggio ottenuto e registrare punteggi di qualità visiva interna per tutti i trattamenti.

Representative Results

Fumigazione di ossido di azoto per prodotti freschi deve essere terminato con un N2 a filo per diluire NO prima apertura camere di fumigazione per esporre i prodotti all'aria ambiente. Quando un trattamento di fumigazione è terminato aprendo direttamente la camera di aria ambiente senza un N2 a filo, la reazione tra n e O2 si tradurrà in nessuna produzione di2 e l'esposizione di prodotti freschi a NO2 provoca spesso lesioni tra cui macchie marroni, decolorazione e macchie di tessuto morto8. Frutta e verdura come lattuga, zucchine e pere delicata è soggette a danni di NO2. Quando nessuna fumigazione viene terminato correttamente con un N2 a filo, il trattamento di fumigazione ha dimostrato di essere sicuro senza danni alla qualità del prodotto (Figura 6 e Figura 7). Infatti, fumigazione per controllo dei parassiti non è stato trovato per migliorare la qualità post-raccolta dei prodotti freschi rispetto ai comandi unfumigated come dimostrato sulle fragole. Fragole fumigate con n per il controllo dei tripidi occidentale fiore mantengono il colore più luminoso e più ricco e sono anche meno morbida e una settimana dopo fumigazione rispetto il controllo8. Teste di lattuga avvolte in plastica maniche potrebbero subire lesioni alle foglie superficie direttamente sotto i fori di ventilazione di avvolge a causa della reazione di NO con O2 per produrre NO2 se fumigazione non è terminato correttamente.

Flushing con N2 alla fine del senza fumigazione non colpite rilascio di2 da fumigato prodotti. Quando nessuna fumigazione è stata terminata con N2 a filo, non c'erano differenze significative in nessun tasso di rilascio2 fra il trattamento ed il controllo. NESSUN trattamento di fumigazione lavato con l'aria alla fine di fumigazione, tuttavia, ha avuto un più alto nessun tasso di rilascio di2 rispetto al controllo e il rilascio di n.2 è diminuito nel corso del tempo.

Per i prodotti più freschi tra cui lattuga, broccoli, fragola, mela, arancia, ecc., non c'erano differenze significative in n.3 o livelli di NO2 tra il trattamento che è stato terminato con un N2 incasso e il controllo. Solo quando nessun trattamento di fumigazione è stato terminato mediante flussaggio con aria normale, c'erano significativamente più alti NO3 e non vi erano concentrazioni2 in tutti i prodotti sottoposti a fumigazione che sia il controllo e N2 svuotate fumigazione prodotti. NESSUNA concentrazione di2 in generale non era rilevabile in entrambi sottoposti a fumigazione e controllo prodotti (tabella 1 e tabella 2). Di conseguenza, non c'erano nessun livelli significativi di residui non fumigato prodotti freschi a 24 h dopo fumigazione quando fumigazione è stata terminata correttamente con flussaggio di azoto.

Figure 1
Figura 1: gli effetti del NO fumigazione su insetti ed acari. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 2
Figura 2: Dimostrazione delle lesioni alla lattuga da n.2 dalla reazione fra n e O2 . Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3: Diagramma di flusso delle procedure senza fumigazione. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 4
Figura 4: Metodo di utilizzo di un dispositivo di diluizione e un gas influenza non monitorare senza sensore per non misurare nessun livello in larga scala nessun test di fumigazione. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 5
Figura 5: Confrontare gli effetti dei trattamenti di fumigazione terminati da N2 sciacquare e aria a filo su postharvest qualità di frutta e verdura fresca. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 6
Figura 6: Postharvest qualità di lattuga, broccoli e mele da tre trattamenti (C, T1, T2) 14 giorni dopo la fumigazione con controllo che rappresentano C, T1 e T2, fumigazione è terminato con un N2 a filo e fumigazione terminato con aria a filo, rispettivamente. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 7
Figura 7: Postharvest qualità di arance, pere e pesche da tre trattamenti (C, T1, T2) 14 giorni dopo la fumigazione con controllo che rappresentano C, T1 e T2, fumigazione è terminato con un N2 a filo e fumigazione terminato con aria a filo, rispettivamente. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Prodotto NO (%) Trattamento Nessun3 (mg/100 g) NO2 (mg/100 g)
Apple 5.0 NO-aria 1.60±0.12 un 0.50±0.16 un
NO-N.2 1.36±0.13 ab 0.03±0.01 b
Controllo 0.76±0.28 b 0 b
Albicocca 3.0 NO-aria 1.84±0.14 un 0.21±0.02 un
NO-N.2 0.92±0.17 b 0 b
Controllo 0.54±0.01 b 0 b
Asparagi 3.0 NO-aria 2.19±0.13 un 0.08±0.04 un
NO-N.2 0.70±0.03 b 0 un
Controllo 0.84±0.07 b 0 un
Mirtillo 3.0 NO-aria 2.74±0.46 un 0.14±0.02 un
NO-N.2 1.24±0.19 b 0 b
Controllo 1.22±0.15 b 0 b
Broccolo 3.0 NO-aria 18.69±3.75 un 0.17±0.06 un
NO-N.2 18.51±3.42 un 0 b
Controllo 12.26±2.31 un 0 b
Ciliegia 3.0 NO-aria 1.75±0.11 un 0
NO-N.2 0.56±0.09 b 0
Controllo 0.65±0.08 b 0
Aglio 3.0 NO-aria 5.05±0.45 un 0.14±0.02 un
NO-N.2 4.45±0.79 un 0 b
Controllo 5.01±0.69 un 0 b
Uva 3.0 NO-aria 6.32±0.68 un 0
NO-N.2 2.38±0.43 b 0
Controllo 2.74±0.25 b 0
Pepe 3.0 NO-aria 9.26±0.35 un 0.71±0.12 un
NO-N.2 6.75±0.68 b 0.02±0.01 b
Controllo 6.23±0.72 b 0 b
Kiwi 3.0 NO-aria 1.66±0.55 un 0
NO-N.2 1.25±0.09 un 0
Controllo 1.41±0.31 un 0
Lattuga 2.0 NO-aria 112.85±20.17a 7.99±2.02 un
NO-N.2 38.97±5.87 b 0.1±0.1 b
Controllo 40.64±10.81B 0 b
Orange 3.0 NO-aria 1.22±0.13 un 0.27±0.05 un
NO-N.2 1.05±0.05 un 0.02±0.01 b
Controllo 1.24±0.22 un 0 b
Prugna 3.0 NO-aria 1.04±0.08 un 0
NO-N.2 0.63±0.04 b 0
Controllo 0.84±0.11 ab 0
Fragola 2.5 NO-aria 6.01±0.62 un 0
NO-N.2 5.30±0.77 un 0
Controllo 6.16±1.06 un 0

Tabella 1: livelli di nitrato e nitrito come residui a 24 h dopo fumigazione di ossido nitrico 16 h su frutta e verdura fresca. Per ogni prodotto, sono significativamente differenti valori seguiti da diverse lettere basato su Tukey HSD test gamma multipla (P ≤ 0.05). Ristampato da Yang e Liu (2017).

Discussion

Mantenere O2 dalla camera di fumigazione è fondamentale per il successo NO fumigazione per controllo dei parassiti. Camere di fumigazione necessario hanno guarnizioni di tenuta d'aria e linee di connessione devono essere svuotati con N2 o altri gas inerti per rimuovere O2 prima di essere utilizzato per non rilasciare nessun gas nelle camere di fumigazione. Un altro aspetto critico di nessuna fumigazione è diluizione di NO con un N2 a filo alla fine della fumigazione. Questo previene la produzione di eccesso NO2 e relative possibili lesioni ai prodotti freschi. Come prodotti freschi diversi hanno diversi livelli di tolleranza a nessuna esposizione di2 , un trattamento di fumigazione NO può prevedere diversi livelli di N2 flush per prevenire gli infortuni. Perché NO2 ha un alto punto di ebollizione di circa 21 ° C e anche reagisce con acqua per formare acidi, nessuna produzione di2 sarà probabile risultato in aumentato di n.2 sui prodotti sottoposti a fumigazione come residuo e aumenti di nitrato e/o nitriti che vengono convertiti da NO2.

Il tipo di prodotti per essere sottoposto a fumigazione può anche complicare il processo di fumigazione, ad esempio un'operazione di scaricamento iniziale con N2 per stabilire condizioni ULO e un lavaggio finale con N2 per terminare il trattamento di fumigazione. Ortaggi a foglia grande in perforato gli involucri di plastica come lattuga testa avvolto rappresentano una grande barriera di ventilazione dell'aria e quindi una sfida per stanare O2 con N2 all'inizio della fumigazione e vampate di calore fuori n con N2 alla fine di fumigazione. Per questi prodotti, è preferibile non utilizzare combinazioni di inferiore concentrazioni e tempi di trattamento più lunghi per controllare i parassiti perché è più sicuro per qualità del prodotto.

Non monitoraggio livelli di in camere di fumigazione è un'altra sfida nella non conduzione fumigazione. Maggior parte degli strumenti non è possibile misurare l'alta senza concentrazioni utilizzate in nessuna suffumigi per controllo dei parassiti. Ci sono alcuni dispositivi di diluizione commercialmente disponibili, ma non è noto se essi saranno adatti senza fumigazione. Tuttavia, un dispositivo di diluizione può essere fatto come sopra descritto e utilizzato per alcun monitoraggio utilizzando un monitor di gas non dotato di un sensore NO.

Potranno subire ulteriori modifiche alle procedure per il monitoraggio non vi erano concentrazioni negli alloggiamenti di fumigazione. Ad esempio, un campione di aria in una camera di fumigazione può essere diluito in una busta di alluminio con un certo volume di azoto. Il campione diluito aria quindi non può essere distribuito attraverso un canna fumaria gas monitor dotato di un'alta concentrazione nessun sensore per non misurare la concentrazione di. Tuttavia, sarà difficile evitare l'ossidazione di NO nel processo e la diluizione processo probabilmente porterà in alcune perdite di NO. Di conseguenza, non calcolato basato sulla misurazione dell'aria diluita campioni da fumigazione chambers sarà probabilmente non inferiore rispetto l'attuale nessun livelli nelle camere di fumigazione.

Il processo di stabilire condizioni ULO in camere di fumigazione possono anche essere modificate basato su quali tipi di alloggiamenti di fumigazione sono disponibili. Per le camere di fumigazione che possono essere utilizzate in condizioni di vuoto, condizioni ULO possono essere stabilite tramite il processo di aspirazione ripetuta seguita dalla camera di riempimento con gas azoto. Questo processo sarà più efficiente nella creazione di condizioni di ULO rispetto il normale processo di consuntivazione descritto sopra. Per prodotti conservati, CO2 può anche essere utilizzato invece di N2 per stabilire condizioni ULO per nessuna fumigazione.

Per analisi dei residui, il 405 nm n2/n/nessun monitor dix è stato selezionato per non misurare rilascio di gas2 da campioni fumigati negli spazi testa e l'analizzatore di ossido di azoto è stato impostato per rilevare nitrati e nitriti nei campioni liquidi. Tuttavia, altri tipi di strumenti sono disponibili con adeguata sensibilità e specificità per misurazione n.2 in ci e nitrati e nitriti nei campioni di liquidi di misurazione. Di conseguenza, le procedure per le misure di residui possono essere modificate sulla base della disponibilità degli strumenti.

Come NO è altamente volatile con un punto di ebollizione di-152 ° C e reagisce immediatamente con O2, non è previsto che non sarebbe rimasto come residuo sui prodotti fumigati dopo fumigazione. Di conseguenza, solo n.2 è stata misurata in spazio di testa dei prodotti sottoposti a fumigazione. NO2 ha un alto punto di ebollizione di 21 ° C e dissipa molto più lentamente da prodotti e pertanto è probabile rimanere sui prodotti sottoposti a fumigazione per qualche tempo dopo fumigazione.

Per ortaggi a foglia, se NO fumigazione non viene svuotata con N2 alla fine, non avrebbe reagito con O2 per la produzione di NO2 e può causare la persistenza di n.2 per qualche tempo come prodotti freschi vengono in genere archiviati a basse temperature. Pertanto, dal punto in piedi di abbreviare il periodo di tempo reentering dopo fumigazione, fumigazione non deve essere lavata anche con N2 alla fine di fumigazione. Non monitoraggio rilascio di2 è, quindi, importante per determinare quanto tempo e come molto NO2 rimarranno sui prodotti dopo fumigazione. NESSUN livello2 su prodotti fumigati influirà potenzialmente come i prodotti fumigati saranno gestiti o archiviati.

Nitrato esiste naturalmente nel suolo e piante di frutta e verdura.  Alcune verdure di radice possono raccogliere le alte concentrazioni di nitrati. Le verdure sono la principale fonte dietetica di nitrati. Ad esempio, spinaci e lattuga fresca hanno livelli di nitrato medio di 786-1.080 e 1.420-3.400 mg/kg. Regolamento della Commissione europea imposta i livelli massimi di nitrato per lattuga e spinaci a 2.500-4.500 e 2.000-3.000 mg/kg13. Nitrito e nitrato sono anche frequentemente aggiunto ai salumi come pancetta, prosciutto, salsicce e hot dog e sono consumati come essi sono utilizzati come conservante in questi prodotti di carne. Misurazioni di nitrato e nitrito come residui di nessuna fumigazione erano destinati a fornire informazioni sull'entità che NO fumigazione possa alterare i livelli in fumigato prodotti e non può avere alcuna attinenza con la sicurezza alimentare. Pertanto, misure di nitrato e nitrito come residui dovrebbero essere considerate come optional a meno che non sono tenuti dalle agenzie regolatorie nella registrazione di NO come fumigante o altri processi normativi. Procedure dettagliate per le misurazioni di nitrati e nitriti sono anche disponibili21.

Fumigazione di ossido nitrico presenta i vantaggi di alta efficacia contro tutti gli stadi vitali degli insetti e degli acari e senza residui nocivi rispetto a molti altri fumiganti, come discusso in precedenza6,7,9. Dato che c'è una critica mancanza di efficaci alternative alla fumigazione di bromuro di metile per controllo dei parassiti post-raccolta e fumiganti alternativi più lasciano residui tossici in prodotti fumigati, fumigazione non garantisce molto estesa ricerca, sviluppo, e sforzi di registrazione per portare questa soluzione di controllo dei parassiti postharvest sicuro ed efficace sul mercato. Eppure, a causa della complessità e requisiti rigidi per condizioni ULO delle procedure di fumigazione, addestramento può essere richiesto per molti ricercatori non avviare nessuna ricerca di fumigazione. È nostra intenzione di fornire informativa e facile da seguire le procedure per il laboratorio alcun trattamento di fumigazione postharvest Pest controllo freschi e prodotti agricoli immagazzinati. I principi delle procedure possono essere utilizzati non sviluppare protocolli per su larga scala suffumigi per applicazioni pratiche.

Disclosures

Nessuno.

Acknowledgments

Questa ricerca è stata sostenuta in parte da TASC sovvenzioni da USDA Foreign Agricultural Services.

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).
Procedure di fumigazione di laboratorio per il controllo dei parassiti con Gas di ossido di azoto
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