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Procedimentos de laboratório de fumigação para controle de pragas com gás de óxido nítrico

doi: 10.3791/56309 Published: November 24, 2017

Summary

Este paper descreve os protocolos de fumigação de óxido nítrico (NO) para controle de pragas pós-colheita. Câmaras de fumigação são liberadas com nitrogênio (N2) para estabelecer as condições de oxigênio ultralow antes não é injetado. No final, câmaras são liberadas com N2 para diluir n antes de expor produtos para ar ambiente, para evitar a exposição ao n. º2.

Abstract

Óxido nítrico (NO) é um fumigante recém-descoberto para controle de pragas pós-colheita. Este documento fornece protocolos detalhados para a realização de nenhum fumigação em produtos frescos e procedimentos para avaliação de qualidade de produto e análise de resíduo. Uma câmara de fumigação hermético contendo frutas frescas e vegetais é liberada primeiro com nitrogênio (N2) para estabelecer um ambiente de oxigênio ultralow (UIO) seguido por injeção de n º. Câmara de fumigação é então mantida em uma baixa temperatura de 2-5 ° C durante um período especificado de tempo necessária para matar uma praga alvo para concluir um tratamento de fumigação. No final de um tratamento de fumigação, câmara de fumigação é liberada com N2 para diluir NO antes da abertura da câmara de ar ambiente para impedir a reação entre n e O2, que produz não2 e pode danificar o delicado produtos frescos. Em diferentes momentos depois sem fumigação, n º2 no headspace e nitrato e nitrito em amostras líquidas foram medidos como resíduos. Qualidade do produto foi avaliada após duas semanas de armazenagem frigorífica de pós-tratamento para determinar os efeitos de nenhum fumigação na qualidade do produto. Mantendo O2 de reagir com n é fundamental para não fumigação e é uma parte importante dos protocolos. Não há níveis de medição é um desafio e uma solução prática é fornecida. As modificações possíveis de protocolo também são sugeridas para medição sem níveis em câmaras de fumigação, bem como resíduos. SEM fumigação tem potencial para ser uma alternativa prática para fumigação de brometo de metilo para controle de pragas pós-colheita em produtos frescos e armazenados. Esta publicação destina-se a auxiliar outros pesquisadores na não realização de nenhuma pesquisa de fumigação para controle de pragas pós-colheita e acelerando o desenvolvimento do não fumigação para aplicações práticas.

Introduction

O óxido nítrico é uma molécula de Mensageiro de célula onipresente em todos os sistemas biológicos2. É lançado em grandes quantidades, como um poluente comum de combustão de combustíveis fósseis de usinas e veículos a motor e produzido em grandes quantidades, como um produto intermediário na produção de fertilizantes. Intensas pesquisas sobre não nos últimos 20 anos produziu uma grande quantidade de conhecimento sobre sua importância, funções e mecanismos na regulação de processos bioquímicos e fisiológicos em diferentes sistemas biológicos. Este conhecimento, resultou em várias aplicações médicas de n para o tratamento de doenças respiratórias e cardíacas14,15,16. Na agricultura, não era usado há mais de 100 anos em produtos de carne processada para preservação de pigmento vermelho3. Também não se estende a vida útil e melhora a qualidade pós-colheita de uma grande variedade de produtos frescos,11,12,17,18,19,20. Mais recentemente, não foi encontrado para ser um potente fumigante para o controle de pragas pós-colheita6.

Não tem demonstrado para ser eficaz contra todas as fases da vida dos insetos testados (Figura 1). As espécies de pragas testadas representam diversos tipos e estágios de vida das pragas e indicam grande potencial de nenhuma fumigação para controlar pragas de diversas espécies. A eficácia de nenhum fumigação contra insetos-pragas é próximo ao de fumigação de brometo de metilo. No entanto, nenhum fumigação pode ser conduzida em temperaturas de refrigeração. Brometo de metila fumigação requer o aquecer do frios produtos armazenados e, portanto, pode afetar a qualidade do produto. Por exemplo, tripes flor ocidental, Frankliniella occidentalise pulgão da alface, Nasonovia ribisnigri, podem ser controlada em 2 e 3 h com 2,0% e 1,0% sem fumigação, respectivamente, em 2 ° C6. SEM fumigação é também muito mais rápida que a fumigação de fosfina, qual é o tratamento alternativo principal brometo de metilo e pode levar mais de dez dias para controlar algumas pragas4,6,9,10.

Fumigação de óxido nítrico é eficaz contra externa e interna de alimentação de insetos. Avistou a asa da drosófila, Drosophila suzukii, larvas em cerejas infestadas são controladas em 8 h com 2,5% da fumigação9. Larvas de mariposa codling, Cydia pomonella, nas maçãs infestadas são completamente controladas em uma fumigação de 24 h com 5%, não no 2 ° C9,10. A eficácia de fumigação não aumenta com o aumento da concentração, tempo de tratamento e de temperatura6. Estes fatores podem ser usados para não otimizar a nenhum tratamento de fumigação para diferentes espécies de insetos nas várias commodities.

No entanto, não reage com O2 espontaneamente para produzir21. Isto não só consome n, mas também pode causar danos aos produtos frescos como alface (Figura 2). Portanto, nenhum fumigação deve ser conduzida sob condições de oxigênio ultralow (UIO) para preservar não. Para produtos frescos, não fumigações também precisam ser denunciado por lavagem com N2 para diluir n antes de expor produtos fumigados para ar ambiente para reduzir sua exposição ao n. º2. Estas exigências estritas aumentam a complexidade e o custo de não fumigação. No entanto, nenhum fumigação é esperada para ser tecnicamente viável e rentável do7. Todos os componentes de grande escala sem fumigação ou são comercialmente disponíveis ou podem ser feitas comercialmente, incluindo equipamentos de geração de nitrogênio, sem alimentação, equipamento de monitorização (analisador de O2 , nenhum medidor) e câmaras de fumigação estanque. Atmosfera controlada (CA) armazenamento e transporte sob atmosfera de2 O baixa foram usados comercialmente. O custo de energia de geração N2 para nenhum fumigação também é modesto e irá variar dependendo do local7.

Fumigação de óxido nítrico também é segura para frutas frescas e vegetais quando finalizado corretamente por lavagem com N2 para diluir n primeiro antes de expor os produtos para ambiente de ar8. SEM fumigação tem demonstrada para ser seguro para todas as frutas e legumes frescos testados até à data, incluindo alface, brócolis, pepinos, pimentos, tomates, morangos, maçãs, peras, laranjas e limões8. Uma fumigação de 4h com 1% não a 2 ° C, para controlar o tripes flor ocidental também melhora a qualidade da morango. Uma semana após a fumigação, morangos tratados são mais firmes e têm cor mais brilhante e rica e, portanto, melhor pós-colheita qualidade em comparação com o de controle8.

Fumigação de óxido nítrico também não deixa resíduos nocivos no fumigadas produtos frescos. Como não reage com O2 para produzir n º2, sem fumigação pode resultar em deposição de n º2 , sobre os produtos devido o 21 ° C ponto de ebulição do n º2. Na presença de água,2 hidrolisa para formar ácido nítrico (HNO3). Portanto, nenhum fumigação potencialmente pode resultar em nitratos (n º3) e nitritos (n º2) como resíduos em commodities tratados. Quando fumigação é encerrada com N2 não flush, nenhum resultado de fumigação em nenhum ou muito pouco aumento de nitrato ou nitrito como resíduos em 24 h após a fumigação em commodities fresco9,21.

A natureza reativa de n com O2 também requer rigorosos procedimentos para manter para fora O2 durante o processo de não realização de nenhum tratamento de fumigação. A complexidade e rigorosos procedimentos são melhor ilustrados visualmente e devem ser seguidos e masterizados. Nesta apresentação do jornal de vídeo, sem fumigação de produtos frescos foi explicada, ilustrada e demonstrada para permitir que outros pesquisadores não realizar nenhuma pesquisa de fumigação e não desenvolver nenhum tratamento de fumigação para controle de pragas pós-colheita. Estes esforços vão ajudar a acelerar o uso comercial de nenhuma fumigação para controlar pragas pós-colheita em produtos frescos e armazenados.

Protocol

Nota: óxido nítrico fumigação de produtos frescos começa estabelecendo ultralow oxigênio condições nas câmaras de fumigação, seguido por injeção de n e segurando as câmaras de fumigação em determinadas temperaturas para a duração de um tratamento específico e então é denunciado por lavagem com N2 diluir NO antes da abertura de câmaras de fumigação, como ilustrado (Figura 3). Para medições de n º2 , no comprimento de câmaras de fumigação e de nitrato e nitrito em amostras líquidas, usando o modelo 405 nm não2/n/NOx monitor e analisador de óxido nítrico NOA, por favor, consulte os manuais de usuário dos fabricantes para procedimentos de operação detalhado.

Atenção: o óxido nítrico é um agente oxidante forte e vai reagir com o oxigênio espontaneamente para produzir o dióxido de azoto. Óxido nítrico e o dióxido de nitrogênio são tóxicos. Por favor consulte seu MSDS para um manuseamento seguro e usar. Para a segurança pessoal, todas as etapas de experimentos de fumigação de pequena escala envolvendo a movimentação e potencial exposição a nenhum ou nenhuma2 devem proceder em uma coifa. Um pessoal sem alarme2 deve ser usado para realizar a grande escala sem experimentos de fumigação.

1. preparação de materiais e instrumentos

  1. Instrumentos, peças e materiais necessários para nenhum fumigação
    1. Fazer um saco de folha com uma saída de tubulação para n.
      1. Selar a abertura de um saco de folha em torno de um tubo de politetrafluoretileno (PTFE) usando um aferidor de calor.
      2. Em seguida, use cola epóxi para selar as costuras e articulação ao redor do tubo de politetrafluoretileno (PTFE) para produzir o saco de papel alumínio.
      3. Adicione uma torneira na extremidade do tubo.
        Nota: Os sacos da folha com tubos não estão disponíveis comercialmente. Mas podem ser facilmente feitos em laboratório com sacos de fontes comerciais usando um aferidor de calor.
        Nota: Nitrogênio: nitrogênio indústria Regular em cilindros compactados tem uma pureza de ≥99.99% e é apropriado para nenhuma fumigação. Dois ou mais cilindros com reguladores podem ser definidos para ter pressões de saída diferentes e ligados entre si. O cilindro com a maior pressão de saída será usado primeiro antes do cilindro com a pressão de saída inferior será usado. Isso será útil em testes de grande fumigação.
    2. Câmaras de fumigação hermético.
      Nota: Hermeticidade é essencial para a fumigação não porque não reagirá com O2 vazada na câmara. Isto reduzirá não disponível para o controle de pragas e também produzir2 pois pode danificar os produtos frescos.
      1. Câmaras de jarra de vidro: untar a borda da tampa levemente com vaselina. Então feche o frasco com a tampa que tem duas tomadas após o carregamento de objetos como produtos infestados de insetos dentro do frasco.
        Nota: Cada tampa do frasco tem duas tomadas e uma das saídas tem um tubo de plástico estendido no fundo do frasco para aumentar a eficiência da substituição do ar.
      2. Câmaras feitas de panelas de pressão: untar a borda da câmara com vaselina. Carregar produtos e insetos na câmara e selá-lo com a tampa.
      3. Câmaras de fumigação grandes: lubrificar a junta levemente com vaselina. Em seguida, carrega produtos na câmara. Feche a porta. Aperte os grampos se necessário para manter um selo hermético.
        Nota: Sem gás é altamente volátil, então não há nenhuma necessidade de ter um ventilador em uma câmara de fumigação para manter o ar na câmara de mistura.

2. estabelecimento de condições ULO em câmaras de fumigação

  1. Conecte uma câmara para a linha de2 N e um analisador de2 O.
    Nota: Um conector em T com uma extremidade vai para o analisador e a outra extremidade, equipada com uma válvula de sentido único pode ser usada para liberar o ar para evitar fluxo elevado ao analisador O2 .
  2. Versão N2 através de um medidor de vazão para lavar a câmara para remover o oxigênio.
  3. Reduza a taxa de fluxo de2 N a 0,5 - 1 L/min, quando O nível2 está perto de 30 ppm.

3. injeção de gás não

  1. Encha o saco da folha sem gasolina.
    1. Encher o saco com N2 primeiro e depois aspirar o ar para fora para lavar O2 , do saco.
    2. Em seguida, solte sem gás dentro do saco em uma coifa.
    3. Pendure o saco em uma coifa para ser usado para nenhum fumigação.
      Nota: Após uso prolongado, o saco pode tornar-se degradado e a tubagem pode tornar-se frágil devido aos efeitos corrosivos do n º2. Portanto, os sacos precisará ser substituído periodicamente.
  2. Injete n em câmaras de fumigação.
    1. Lave a seringa e anexado a um tubo com N2 para expulsar O2.
    2. Pegue uma amostra de n do saco da folha n e injetá-lo em câmaras de fumigação.
    3. Após a injeção, lave a seringa e anexado a um tubo com N2.
    4. Coloca câmaras de fumigação entre 2 ° C para a duração do tratamento a fumigação.

4. medir a concentração sem em uma câmara de fumigação

Nota: Não há concentrações de fumigação para controle de pragas podem variar de 2.000 ppm (0,2%) para 50.000 ppm (5%). Esta escala é "fora do intervalo" do atual não monitora. Mas, não há níveis ainda podem ser medidos em amostras diluídas ou usando um dispositivo de diluição.

  1. Fumigações pequena câmara
    1. Dilua as amostras de ar de frascos de tratamento no final de fumigação:
      1. Estabelece condições ULO em ≤ 30 ppm O2 em frascos.
      2. Recolher amostras de gás de frascos de tratamento para injetar-lhes os vidrinhos ULO.
    2. Medir níveis de2 não e não nas amostras diluídas por circular o ar através de um monitor de gás de conduto.
  2. Fumigações câmara grande: os procedimentos são ilustrados na Figura 4.
    1. Criar um sistema de diluição.
    2. Medir os níveis de2 não e não.
      1. Ligue o monitor de gás de conduto e nivelá-lo com N2.
      2. Liga o fluxo de gás para medir os níveis de2 não e não.
      3. Termine a medição, desligando-se o fluxo de gás.

5. não encerrar nenhuma fumigação

  1. Fumigação de insetos só
    1. Coloca câmaras de fumigação em uma coifa.
    2. Abra as câmaras.
    3. Recupere os insetos para avaliação de mortalidade.
      Nota: Insetos são mantidos tipicamente em uma câmara ambiental durante a noite após a fumigação para permitir que todos os insectos vivos recuperar antes sendo marcou para a mortalidade.
  2. Fumigação de produtos frescos
    1. Mova a câmaras de fumigação em uma coifa (para pequenas câmaras).
    2. Lave as câmaras de fumigação com N2 para permitir uma troca de ar número específico.
    3. Não monitore a nenhum nível na porta de escape.
      Nota: O monitor de gás de combustão pode ser usado para monitorar sem níveis durante a descarga de2 N. Normalmente, jogamos câmaras de fumigação para reduzir o nível de n abaixo de 200 ppm antes de abrir as câmaras de ar ambiente.
    4. Recupere os insetos para a avaliação da mortalidade (se insetos estão incluídos).
    5. Armazene produtos fumigados para avaliação de qualidade de análise e pós-tratamento de resíduos.
      Nota: Permitir que produtos fumigados tempo suficiente na coifa para não e não2 a dissipar-se antes de movê-los para o armazenamento. Fumigadas produtos geralmente são armazenados em uma baixa temperatura juntamente com controles em um refrigerador durante um certo período antes de ser avaliado pela qualidade pós-colheita e possíveis lesões.

6. análise de resíduos

  1. Medição de dióxido de azoto (NO2) usando um 405 nm não2/n/monitorar nenhumX
    1. E deixe a 405 nm não2/n/semX monitorar para aquecer durante 20-30 min.
    2. Feche a câmara de fumigação que contém o produto.
      Nota: Após a fumigação, câmaras de fumigação foram abertos e colocado a uma determinada temperatura para permitir que o n º2 , a dissipar-se. No momento quando nenhum lançamento2 é medido, sele a câmara hermética com uma tampa com duas portas, equipadas com torneiras. Utilizou-se uma temperatura de 20 ° C na demonstração de procedimento.
    3. Conecte o monitor de2 n à câmara para circular o ar através do monitor de2 n.
    4. Inicie imediatamente o registro de dados sobre o n º2 monitorar e coletam dados para 1 min.
    5. Desconecte o monitor da câmara e manter a câmara selada.
      Nota: O registro de dados pode ser iniciado via MENU -> Dat -> Log no monitor2 n, ou através do Software gráfico em um computador.
    6. Manter as câmaras seladas a 20 ° C, durante 1 h e, em seguida, repita a etapa de coleta de dados.
      Nota: O intervalo de tempo pode ser ajustado dependendo da taxa de liberação do n º2 de produtos fumigados.
    7. Calcular a diferença entre os dois não2 concentrações e converter os dados para mg/kg/h.
  2. Medições de nitrato e nitrito com um analisador de n GE Sievers 280i
    Nota: Por favor, consulte o manual do fabricante e o papel21 por Yang e Liu (2017) para obter informações detalhadas.
    1. Preparação da amostra
      1. Homogeneizar as amostras do produto em um liquidificador.
      2. 15 g de amostra homogeneizada de transferência do liquidificador dentro de um frasco.
      3. Adicione 100 mL de água destilada H2O repousar por 10 minutos no frasco.
      4. Filtrar a amostra e armazenar a solução filtrada entre 2 ° C até o uso.
    2. Preparação do agente redutor para medição de nitrato com analisador de óxido nítrico
      Nota: Por favor, consulte o manual do fabricante para obter informações detalhadas.
      1. Adicione 0,8 g de cloreto de vanádio (VCl3) num balão.
      2. Adicionar 100 mL de ácido clorídrico de 1 M (HCl) no frasco com o VCl3lentamente, tampar o frasco e agite várias vezes.
      3. Filtrar a solução usando papel de filtro e um funil e tapar o frasco da solução filtrada com papel alumínio e armazená-lo no frigorífico.
    3. Medição de nitrato e nitrito com analisador de óxido nítrico
      Nota: Por favor, consulte o manual do fabricante para obter informações detalhadas.
      1. Pré-aqueça o banho-maria a 95 ° C. Adicionar 4 a 6 mL de agente redutor de nitrato em um vaso de purga e ajustar a taxa de fluxo de gás inerte a um nível adequado.
        Nota: O gás inerte era ele. Gás de2 N também podem ser usado.
      2. Injete 5 µ l da solução de amostra usando uma seringa dentro do vaso de purga.
      3. Prossiga para a próxima injeção de amostra quando o pico de amostra for concluído.
    4. Medição de nitrito com analisador de óxido nítrico
      Nota: Por favor, consulte o manual do fabricante para obter informações detalhadas.
      1. Ajuste a válvula de purga navio ter pressão 1-2 libras por polegada quadrada para o gás inerte.
      2. Adicione 4 a 6 mL de ácido acético concentrado para preencher a primeira lâmpada do navio expurgo.
      3. Pesar 50 mg de iodeto de sódio (NaI) e dissolvê-lo em mL de 1-2 H2O.
      4. Adicionar a solução de NaI para o vaso de purga e permitir a mistura por 1-2 minutos.
      5. Aumente a taxa de fluxo de gás inerte a um nível adequado.
      6. Injete 5 µ l da solução de amostra usando uma seringa dentro do vaso de purga.
      7. Prossiga para a próxima injeção de amostra quando pico de amostra for concluído.

7. avaliação da qualidade pós-colheita de frutas e produtos hortícolas

Nota: Lesões de produto de fumigação não podem aparecer imediatamente após a fumigação (Figura 5). No entanto, a qualidade do produto é geralmente avaliada após 1-2 semanas de armazenagem frigorífica de pós-tratamento. Sintomas de lesões vão progredir ao longo do tempo e podem ser melhor identificados na avaliação de qualidade. Procedimentos para avaliação de diferentes produtos frescos podem diferir substancialmente. Apenas os procedimentos para avaliação da qualidade de alface são demonstrados aqui como um exemplo usando os procedimentos estabelecidos5.

  1. Remova alface do armazenamento frio, duas semanas após a fumigação. Remover os envoltórios e inspecionar as superfícies para manchas e descoloração para todos os tratamentos, incluindo controles.
  2. Pontuação e histórico qualidade visual externa para todos os tratamentos com base em procedimentos estabelecidos8.
  3. Corte a alface em metades e inspecionar qualquer manchas e descolorações para todos os tratamentos.
  4. Marcar e registrar partituras de qualidade visual interna para todos os tratamentos.

Representative Results

Fumigação de óxido nítrico para produtos frescos precisa ser terminado com um N2 liberado para diluir n antes da abertura de câmaras de fumigação para expor produtos para ar ambiente. Quando um tratamento de fumigação é encerrado, abrindo diretamente a câmara de ar ambiente sem um N2 flush, a reação entre n e O2 irá resultar em nenhuma produção2 e exposição de produtos frescos ao n. º2 , muitas vezes, resulta em lesões incluindo manchas marrons, descoloração e manchas de tecido morto8. Delicado legumes e frutas, tais como a alface, abobrinha e peras são propensas a danos provocados pelo n º2. Quando nenhum fumigação é encerrada correctamente com um N2 nivelado, o tratamento de fumigação tem demonstrado para ser segura sem ferimentos para a qualidade do produto (Figura 6 e Figura 7). Na verdade, nenhum fumigação para controle de pragas foi encontrada para melhorar a qualidade pós-colheita de produtos frescos em comparação aos controles unfumigated como demonstrado em morangos. Morangos fumigados com n para controle de tripes ocidental flor mantém uma cor mais brilhante e rica e são também menos macia, uma semana após a fumigação em comparação com o de controle8. Cabeças de alface envolvidas em mangas de plástico podem sustentar lesões de superfície folhas diretamente debaixo de orifícios de ventilação dos envoltórios devido a reação de n com O2 para produzir2 se fumigação não é finalizada corretamente.

Flushing com N2 no final de fumigação não afetou nenhum2 lançamento de produtos fumigados. Quando nenhum fumigação foi finalizada com N2 nivelado, lá não houve diferenças significativas em nenhuma taxa de liberação de2 entre o tratamento e o controle. NENHUM tratamento de fumigação com ar na extremidade da fumigação, no entanto, tinha um maior sem taxa de liberação de2 em comparação com o controle e o lançamento do n º2 declinou ao longo do tempo.

Para os produtos mais frescos, incluindo alface, brócolis, morango, maçã, laranja, etc., não havia diferenças significativas no n º3 ou nenhum nível2 entre o tratamento que foi encerrado com um N2 flush e o controle. Somente quando nenhum tratamento de fumigação foi denunciado por lavagem com ar normal, foram significativamente mais elevados, não há3 e sem concentrações2 em todos os produtos fumigadas que ambos controlam e N2 liberado fumigado produtos. Não há concentração de2 geralmente não era detectável em ambos fumigado e controle de produtos (tabela 1 e tabela 2). Portanto, não havia sem níveis significativos de resíduos de nenhum fumigados produtos frescos em 24h após a fumigação quando fumigação foi finalizada corretamente com nitrogênio rubor.

Figure 1
Figura 1: efeitos de nenhuma fumigação de insetos e ácaros. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 2
Figura 2: Demonstração das lesões de alface pelo n º2 da reação entre n e O2 . Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 3
Figura 3: Fluxograma de procedimentos sem fumigação. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 4
Figura 4: Método de usar um dispositivo de diluição e um gás de gripe monitorar com nenhum sensor para medir o nível sem em larga escala sem teste de fumigação Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 5
Figura 5: Comparar os efeitos de tratamentos de fumigação denunciados por N2 descarga e descarga do ar na qualidade pós-colheita de frutas e legumes frescos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 6
Figura 6: Pós-colheita qualidade de alface, brócolis e maçãs de três tratamentos (C, T1, T2) 14 dias depois de fumigação com controle representando C, T1 e T2, fumigação, finalizado com um N2 nivelado e fumigação finalizado com ar nivelado, respectivamente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 7
Figura 7: Pós-colheita qualidade de laranjas, peras e pêssegos de três tratamentos (C, T1, T2) 14 dias depois de fumigação com controle representando C, T1 e T2, fumigação, finalizado com um N2 nivelado e fumigação finalizado com ar nivelado, respectivamente. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Produto NÃO (%) Tratamento Não há3 (mg/100 g) Não há2 (mg/100 g)
Apple 5.0 Não-ar 1.60±0.12 um 0.50±0.16 um
Não-N2 1.36±0.13 Aguiar 0.03±0.01 b
Controle 0.76±0.28 b 0 b
Alperce 3.0 Não-ar 1.84±0.14 um 0.21±0.02 um
Não-N2 0.92±0.17 b 0 b
Controle 0.54±0.01 b 0 b
Espargos 3.0 Não-ar 2.19±0.13 um 0.08±0.04 um
Não-N2 0.70±0.03 b 0 um
Controle 0.84±0.07 b 0 um
Mirtilo 3.0 Não-ar 2.74±0.46 um 0.14±0.02 um
Não-N2 1.24±0.19 b 0 b
Controle 1.22±0.15 b 0 b
Brócolis 3.0 Não-ar 18.69±3.75 um 0.17±0.06 um
Não-N2 18.51±3.42 um 0 b
Controle 12.26±2.31 um 0 b
Cereja 3.0 Não-ar 1.75±0.11 um 0
Não-N2 0.56±0.09 b 0
Controle 0.65±0.08 b 0
Alho 3.0 Não-ar 5.05±0.45 um 0.14±0.02 um
Não-N2 4.45±0.79 um 0 b
Controle 5.01±0.69 um 0 b
Uva 3.0 Não-ar 6.32±0.68 um 0
Não-N2 2.38±0.43 b 0
Controle 2.74±0.25 b 0
Pimenta 3.0 Não-ar 9.26±0.35 um 0.71±0.12 um
Não-N2 6.75±0.68 b 0.02±0.01 b
Controle 6.23±0.72 b 0 b
Quivi 3.0 Não-ar 1.66±0.55 um 0
Não-N2 1.25±0.09 um 0
Controle 1.41±0.31 um 0
Alface 2.0 Não-ar 112.85±20.17a 7.99±2.02 um
Não-N2 38.97±5.87 b 0.1±0.1 b
Controle 40.64±10.81B 0 b
Laranja 3.0 Não-ar 1.22±0.13 um 0.27±0.05 um
Não-N2 1.05±0.05 um 0.02±0.01 b
Controle 1.24±0.22 um 0 b
Ameixa 3.0 Não-ar 1.04±0.08 um 0
Não-N2 0.63±0.04 b 0
Controle 0.84±0.11 Aguiar 0
Morango 2.5 Não-ar 6.01±0.62 um 0
Não-N2 5.30±0.77 um 0
Controle 6.16±1.06 um 0

Tabela 1: níveis de nitratos e nitritos como resíduos em 24 h após a fumigação de óxido nítrico 16 h na fruta e legumes frescos. Para cada produto, valores seguidos por letras diferentes são significativamente diferentes com base em Tukey HSD (≤0.05 P) teste de múltipla escala. Reproduzido do Yang e Liu (2017).

Discussion

Manter O2 fora da câmara de fumigação é fundamental para o sucesso n fumigação para controle de pragas. Câmaras de fumigação precisam ter selos herméticos e linhas de conexão precisam ser lavada com N2 ou outros gases inertes para remover O2 antes de serem utilizados para não liberar nenhum gás em câmaras de fumigação. Outro aspecto crítico nenhum fumigação é diluição de n com um N2 embutida no final de fumigação. Isso impede que a produção de excesso não2 e suas possíveis lesões de produtos frescos. Como diferentes produtos frescos têm vários níveis de tolerância para exposição não2 , um tratamento de fumigação não pode exigir diferentes níveis de flush de2 N para evitar lesões. Porque não2 tem um alto ponto de ebulição de cerca de 21 ° C e também reage com a água para ácidos de forma, não há produção de2 irá provavelmente resultar em aumento2 produtos fumigadas como resíduo e aumentos de nitrato ou nitrito que são convertidos de não2.

O tipo de produtos a ser fumigado também pode complicar o processo de fumigação, como uma descarga inicial com N2 para estabelecer condições ULO e um final flush com N2 para finalizar o tratamento de fumigação. Vegetais de folhas grandes em perfurado envolturas plásticas tais como a alface de cabeça embrulhado representam uma grande barreira para a ventilação do ar e, portanto, um desafio para expulsando O2 , com N2 no início da fumigação e expulsando n com N2 no final de fumigação. Para estes produtos, é melhor usar combinações de inferior sem concentrações e tempos de tratamento mais para controlar pragas, porque é mais seguro para a qualidade do produto.

Monitoramento sem níveis nas câmaras de fumigação é outro desafio na condução sem fumigação. A maioria dos instrumentos não podem medir a alta sem concentrações utilizadas em nenhum fumigações para controle de pragas. Existem alguns dispositivos de diluição que estão comercialmente disponíveis, mas desconhece-se se eles será apropriados para nenhum fumigação. No entanto, um dispositivo de diluição pode ser feito como descrito acima e usado para nenhum monitoramento usando um monitor de gás equipado de um sensor de n.

Mais modificações podem ser feitas para os processos de controlo sem concentrações nas câmaras de fumigação. Por exemplo, uma amostra do ar em uma câmara de fumigação pode ser diluída em um saco de papel com um certo volume de nitrogênio. A amostra de ar diluído pode então ser divulgada através de um monitor de gás de conduto equipado com uma alta concentração sem sensor para medir a concentração sem. No entanto, será difícil evitar a oxidação do n no processo e a diluição processo irá provavelmente resultar em algumas perdas de n º. Portanto, o não calculado baseado na medição do ar diluído amostras de fumigação câmaras provavelmente será níveis mais baixos do que o real não em câmaras de fumigação.

O processo de estabelecer condições ULO em câmaras de fumigação também podem ser modificadas com base em quais tipos de câmaras de fumigação estão disponíveis. Para câmaras de fumigação que podem ser usadas sob condições de vácuo, podem ser estabelecidas condições ULO pelo processo de aspiração repetida seguido de enchimento da câmara com gás nitrogênio. Este processo será mais eficiente no estabelecimento de condições ULO do que o processo de lavagem normal acima descrito. Para produtos armazenados, CO2 também pode ser utilizado em vez de N2 para estabelecer condições ULO para nenhum fumigação.

Para análise de resíduos, a 405 nm não2/n/sem monitorx foi selecionado para medir sem liberação de gás2 de amostras fumigadas em espaços a cabeça e o analisador de óxido nítrico foi definido para detectar o nitrato e nitrito em amostras líquidas. No entanto, outros tipos de instrumentos estão disponíveis com adequado sensibilidades e especificidades para medir2 em "headspace" e medição de nitrato e nitrito em amostras líquidas. Portanto, os procedimentos para medições de resíduo podem ser modificados com base na disponibilidade de instrumentos.

Como não é altamente volátil, com um ponto de ebulição de-152 ° C e reage instantaneamente com O2, não é esperado que não permaneceria como um resíduo sobre os produtos fumigados depois de fumigação. Portanto, só há2 foi medido no headspace de produtos fumigados. Não2 tem um alto ponto de ebulição de 21 ° C e dissipa-se muito mais lentamente de produtos e, portanto, é provável que se mantenha em produtos fumigados durante algum tempo após a fumigação.

Para vegetais folhosos, se nenhum fumigação não é liberada com N2 no final, não reagiria com O2 para produzir n º2 e pode resultar na persistência de2 por algum tempo, como produtos frescos são normalmente armazenados a baixas temperaturas. Portanto, do ponto de encurtar o período de tempo a cápsula espacial depois de fumigação em pé, sem fumigação também deve ser lavada com N2 no final de fumigação. Monitoramento sem versão2 é, portanto, importante para determinar quanto tempo e como muito NO2 permanecerá em produtos após a fumigação. Não há níveis de2 produtos fumigadas potencialmente afetará como os produtos fumigados serão manuseados ou armazenados.

Nitrato existe naturalmente no solo e plantas, incluindo frutas e produtos hortícolas.  Alguns vegetais de raiz podem coletar a altas concentrações de nitratos. Os vegetais são a maior fonte alimentar de nitratos. Por exemplo, espinafre e alface fresca têm níveis de nitrato médio de 786-1.080 e 1.420-3.400 mg/kg. Regulamento da Comissão Europeia define os níveis máximos de nitrato para alface e espinafres para 2.500-4.500 e 2.000-3.000 mg/kg13. Tanto o nitrato e o nitrito são também frequentemente adicionados a carnes processadas como bacon, presunto, salsichas e cachorros-quentes e são consumidos como eles são usados como conservante nestes produtos de carne. Medições de nitratos e nitritos como resíduos de fumigação não destinavam-se a fornecer informações sobre a extensão que a fumigação não pode alterar seus níveis em produtos fumigados e pode não ter qualquer relevância para a segurança alimentar. Portanto, medições de nitratos e nitritos como resíduos devem ser consideradas como opcionais, a menos que eles são obrigados por agências reguladoras no registro de n como um fumigante ou outros processos regulatórios. Os procedimentos detalhados para medições de nitrato e nitrito também estão disponíveis21.

Fumigação de óxido nítrico tem vantagens da alta eficácia contra todas as fases da vida dos insetos e ácaros e sem resíduos nocivos em comparação com a maioria dos outros fumigantes, conforme discutido antes de7,6,9. Dado que há uma crítica falta de alternativas eficazes para fumigação de brometo de metilo para controle de pragas pós-colheita e fumigantes alternativos mais deixar resíduos tóxicos em produtos fumigados, nenhum fumigação garante mais expandida de pesquisa, desenvolvimento, e registo os esforços para trazer esta solução de controle de pragas pós-colheita segura e eficaz para o mercado. Ainda, devido à complexidade e exigência rigorosa condições ULO dos procedimentos de fumigação, treinamento pode ser exigido por muitos pesquisadores não iniciar nenhuma pesquisa de fumigação. É nossa intenção fornecer informativo e fácil de seguir os procedimentos de laboratório sem tratamentos de fumigação para pragas pós-colheita controlam em fresco e armazenados produtos agrícolas. Os princípios dos procedimentos podem ser usados desenvolver protocolos para grande escala não fumigações para aplicações práticas.

Disclosures

Nenhum.

Acknowledgments

Esta pesquisa foi apoiada em parte por TASC concessões do USDA serviços agrícolas estrangeiros.

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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Procedimentos de laboratório de fumigação para controle de pragas com gás de óxido nítrico
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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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