Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Environment

Процедуры лабораторных фумигации вредителями с газом окиси азота

doi: 10.3791/56309 Published: November 24, 2017

Summary

Этот документ описывает оксид азота (NO) для фумигации протоколы для послеуборочной вредителями. Фумигация камеры сбрасываются с азотом (N2) установить сверхнизких кислородные условия перед NO вводят. В конце камеры сбрасываются с N2 для разбавления NO перед разоблачение продуктов для окружающего воздуха для предотвращения воздействия NO2.

Abstract

Оксид азота (NO) является недавно обнаруженных фумигант для послеуборочной вредителями. Этот документ содержит подробные протоколы для проведения не фумигации на свежих продуктов и процедур оценки качества продукции и анализ остатков. Герметичные фумигации камеры, содержащий свежие фрукты и овощи сначала промыть азота (N2) установить сверхнизких кислорода (ULO) среды, следуют инъекций № Фумигации палата затем хранится при низкой температуре 2-5 ° c для определенного периода времени необходимо убить вредителей целевой для завершения лечения фумигации. В конце лечения фумигации, фумигации камера очищается с N2 для разбавления NO до открытия камеры для окружающего воздуха для предотвращения реакции между NO и O2, которая производит не2 и могут повредить деликатные свежих продуктов. В разное время после не фумигации NO2 в headspace и нитратов и нитритов в жидких проб были измерены как остатков. Качество продукции оценивалась после 2 недель после лечения холодного хранения для определения последствий не фумигации на качество продукции. O2 от реакции с NO имеет решающее значение для не фумигации и является важной частью протоколов. Измерение уровня не является сложной задачей и обеспечивается практическое решение. Возможный протокол изменений также предложено для измерения не уровней в камерах фумигации, а также остатков. НЕ фумигации имеет потенциал, чтобы быть практической альтернативой фумигации бромистого метила для послеуборочной вредителями на свежих и хранимых продуктов. Эта публикация предназначена для оказания помощи исследователям в проведении исследований не фумигации для послеуборочной вредителями и ускорения развития не фумигации для практического применения.

Introduction

Оксид азота является молекула посланник повсеместно клеток всех биологических систем2. Она выпущена в больших количествах как общих загрязнителей сжигания ископаемого топлива на электростанциях и автотранспортных средств и производятся в больших количествах как промежуточный продукт в производстве удобрений. Интенсивные исследования на нет в течение последних 20 лет принесло большой объем знаний о его важности, функции и механизмы регулирования биохимических и физиологических процессов в различных биологических систем. Это знание привела к различных медицинских применений нет для лечения респираторных и сердечных заболеваний14,,1516. В сельском хозяйстве, не был использован более 100 лет назад на переработанных мясных продуктов для красного пигмента сохранение3. НЕТ также расширяет срок годности и улучшает послеуборочной качество разнообразных свежих продуктов11,12,,1718,19,20. Совсем недавно, не было установлено быть мощным фумигант для послеуборочной вредителей управления6.

НЕ продемонстрировал эффективным против всех этапах жизни насекомых, испытания (рис. 1). Вредителей испытания представляют различные типы и этапов жизни вредителей и свидетельствуют о большой потенциал для управления различных вредителей не фумигации. Эффективность не фумигации против насекомых-вредителей близка бромистого метила для фумигации. Однако не фумигации может проводиться при температуре холодного хранения. Бромистого метила для фумигации требует разогрева холодного хранимых продуктов и, таким образом, может повлиять на качество продукции. Например, Западный цветочный ТРИПС, Западная цветови салата тля, Nasonovia ribisnigri, можно управлять в 2 и 3 ч с 2,0% и 1,0% не фумигации, соответственно, на 2 ° C6. НЕ фумигации гораздо быстре чем фумигации фосфина, который является основным бромистого метила альтернативных лечения и может занять более десяти дней для управления некоторых вредителей4,6,9,10.

Оксид азота фумигации эффективна против внешней и внутренней кормления насекомых. Пятнистый крыло дрозофилы, дрозофила suzukii, личинки в пораженную вишни контролируются в 8 h с 2,5% не фумигации9. Личинки яблонной плодожорки, Cydia плодожорка, в пораженную яблоки полностью контролируется 24 h фумигации с 5% не в 2 ° C9,10. Эффективность не фумигации возрастает с увеличением концентрации, время лечения и температуры6. Эти факторы могут использоваться для оптимизации лечения не фумигации для разных видов насекомых на различных товаров.

Однако не реагирует с2 O спонтанно производить №21. Это не только потребляет нет, но также может вызвать ущерб для свежих продуктов, таких как салат (рис. 2). Таким образом, не фумигацию должны проводиться в условиях сверхнизких кислорода (ULO) для сохранения № Для свежих продуктов не окуриванию также должны быть прекращены, перемещая с N2 для разбавления NO прежде чем подвергать фумигированные продуктов для окружающего воздуха для уменьшения их воздействия не2. Эти строгие требования увеличить сложность и стоимость не фумигации. Однако не фумигации, как ожидается, будет технически осуществимым и экономически эффективным7. Все компоненты большого масштаба не фумигации или коммерчески доступны или могут быть сделаны коммерчески включая азота поколения оборудования, не питания, оборудование для мониторинга (O2 анализатор, без метра) и герметичный фумигации камер. Контролируемая атмосфера (CA) для хранения и судоходства под низким O2 атмосферы были использованы коммерчески. Стоимость энергии генерирующих N2 для не фумигации также скромный и будут варьироваться в зависимости от местоположения7.

Оксид азота фумигации также является безопасным для свежих фруктов и овощей, когда должным образом расторгнут промывка с N2 для разбавления NO сначала прежде чем подвергать продукцию для окружающего воздуха8. Безопасны для всех свежих фруктов и овощей, испытания на сегодняшний день, включая салат, брокколи, огурцы, перец, помидоры, клубника, яблоки, груши, апельсины и лимоны8была продемонстрирована не фумигации. 4 h фумигации с 1% не на 2 ° C для контроля трипсов Западной цветок также повышает качество клубники. Через одну неделю после фумигации, лечение Клубника тверже и цвета ярче и богаче и, таким образом, лучше Послеуборочная качества по сравнению с управления8.

Оксид азота фумигации также не оставляет вредных остатков на фумигированные свежих продуктов. Как не реагирует с2 O производить без2без фумигации может привести к осаждения не2 на продукцию из-за 21 ° C Температура кипения не2. В присутствии воды NO2 гидролизует формы азотной кислоты (3HNO). Поэтому не фумигации потенциально может привести к нитратов (не3) и нитратов (NO2) как остатков на обработанных сырьевых товаров. При фумигации прекращается с N2 флеш, результаты не фумигации в нет или очень мало увеличивается в нитрат или нитрит остатков на 24 ч после фумигации в свежих товаров9,21.

Реактивный характер NO с O2 также требует строгие процедуры держать вне O2 в процессе проведения лечения не фумигации. Сложность и строгие процедуры лучше всего иллюстрируется визуально и должны следовать и освоил. В этом видео журнал презентации не фумигации свежих продуктов объяснил, иллюстрированный и продемонстрировал чтобы позволить другим исследователям проводить не фумигации исследования и разработки не фумигации лечения для послеуборочной вредителями. Эти усилия помогут ускорить коммерческое использование не фумигации для управления послеуборочной вредителей на свежих и хранимых продуктов.

Protocol

Примечание: оксид азота фумигации свежих продуктов начинается путем создания сверхнизких кислорода условия в палатах фумигации, следуют инъекций NO и проведения фумигации камер при определенных температурах в течение специфического лечения и затем прекращена перемещая с N2 для разбавления NO до открытия фумигации камер как иллюстрированные (рис. 3). Для измерения NO2 в голову пространстве фумигации камер и нитратов и нитритов в жидких проб, используя модель 405 нм не2/NO/NOx монитор и Ноа оксида азота анализатор пожалуйста, обратитесь к руководства пользователя от производителей для подробные процедуры функционирования.

Предупреждение: оксид азота является сильным окислителем и будет реагировать с кислородом спонтанно диоксида азота. Окись азота и диоксид азота являются токсичными. Пожалуйста, обратитесь к их MSDS для безопасного обращения и использования. Для личной безопасности все шаги малого масштаба фумигации экспериментов с обработки и потенциального воздействия нет или нет2 должно осуществляться в зонта. Личный, без сигнализации2 должны использоваться для проведения крупных масштаб экспериментов фумигации.

1. Подготовка материалов и инструментов

  1. Инструменты, детали и материалы, необходимые для не фумигации
    1. Сделать фольге с трубки розетки для NO.
      1. Уплотнение открытие фольге вокруг трубки из политетрафторэтилена (ПТФЭ), используя герметик тепла.
      2. Затем используйте эпоксидный клей для уплотнения швов и совместных вокруг трубки из политетрафторэтилена (ПТФЭ) производить фольге.
      3. Добавление краном в конце трубки.
        Примечание: Фольги мешки с трубки не коммерчески доступных. Но они могут быть сделаны в лаборатории с фольги мешки из коммерческих источников, используя герметик тепла.
        Примечание: Азота: регулярные промышленности азота в сжатых цилиндров имеет чистоту ≥99.99% и подходит для не фумигации. Два или несколько цилиндров с регуляторы можно установить для имеют различные выход давления и соединены вместе. Цилиндр с выше давление на выходе будет использоваться в первую очередь перед цилиндр с нижней давление на выходе будет использоваться. Это будет полезно в больших фумигации тесты.
    2. Герметичные фумигации камер.
      Примечание: Герметичность имеет решающее значение для фумигации не потому что не будет реагировать с O2 утечка в камеру. Это будет уменьшить доступны не для борьбы с вредителями, а также производить не2 , которые могут повредить свежих продуктов.
      1. Стеклянный кувшин камер: смазка обода крышку слегка с вазелином. Затем печать банку с крышкой, которая имеет два выхода после загрузки объектов, таких как насекомых зараженных продуктов в банку.
        Примечание: Каждая крышка кувшина имеет два выхода и один из торговых точек имеет пластиковую трубку, продлен на дно банки, чтобы увеличить эффективность замены воздуха.
      2. Камеры изготовлены из скороварки: смазка обода камеры с вазелином. Загрузка продуктов и насекомых в камере и запечатать его с крышкой.
      3. Большие фумигации камер: Смажьте прокладку слегка с вазелином. Затем загрузите продукты в камере. Закройте дверь. Затяните хомуты, если необходимо поддерживать герметичное уплотнение.
        Примечание: Газ не является крайне неустойчивым, поэтому нет необходимости иметь вентилятор в камере фумигации держать воздух в камере смешиваются.

2. создание условий ULO в камерах фумигации

  1. Подключите камеру к линии2 N и O2 анализатора.
    Примечание: Т-разъем с одного конца идет к анализатору и другой конец с односторонним клапаном может использоваться для выпуска воздуха, чтобы избежать высокого потока к анализатору2 O.
  2. Выпуск N2 через расходомер для очистки камеры для удаления кислорода.
  3. Уменьшите скорость потока2 N до 0,5 - 1 Л/мин при O2 уровень близок к 30 ppm.

3. инъекции без газа

  1. Заполните фольге без газа.
    1. Сначала заполните мешок с N2 , а затем вакуумной воздух промыть2 O из мешка.
    2. Затем отпустите газ не в сумку в зонта.
    3. Повесьте сумку в Зонта использоваться для не фумигации.
      Примечание: После длительного использования, сумка может стать деградированных и трубы могут стать ломкими вследствие коррозионных эффектов не2. Таким образом мешки нужно будет заменить периодически.
  2. Придать NO фумигации палат.
    1. Вымойте шприц и придает трубки с N2 для промывки O2.
    2. Взять образец NO от NO фольге и вставляют его палат фумигации.
    3. После инъекции, флеш шприц и придает трубки с N2.
    4. Место фумигации камеры на 2 ° C для продолжительность фумигации лечения.

4. Измерьте концентрация NO в камере фумигации

Примечание: Не концентрации фумигации для борьбы с вредителями может варьироваться от 2000 ppm (0,2%) до 50 000 ppm (5%). Этот диапазон является «пределы» из текущей не контролирует. Но, не уровни все еще может быть измерена в разбавленных пробах или с помощью устройства разрежения.

  1. Небольшие камеры задымления
    1. Разбавления пробы воздуха от лечения банки в конце фумигации:
      1. Создание условий ULO ≤30 ppm O2 баночки.
      2. Отбора проб газа от лечения баночки для вставки их в банки ULO.
    2. Измерения не и не2 уровней в разбавленных пробах путем циркуляции воздуха через монитор дымовых газов.
  2. Большая палата задымления: процедуры приведены на рисунке 4.
    1. Настройка системы разрежения.
    2. Измерения уровней2 нет и нет.
      1. Включите монитор дымовых газов и промойте N2.
      2. Включите пробы потока газов для измерения уровней2 нет и нет.
      3. Закончите измерение, отключив потока анализируемого газа.

5. прекратить не фумигации

  1. Фумигация только насекомых
    1. Место фумигации камер в зонта.
    2. Откройте камер.
    3. Извлеките насекомых для оценки смертности.
      Примечание: Насекомые обычно проводятся в экологической палаты на ночь после фумигации разрешить всех живых насекомых для восстановления перед забил для смертности.
  2. Фумигация свежих продуктов
    1. Перемещение камеры фумигации в вытяжного шкафа (для малых камер).
    2. Потолочные камеры фумигации с N2 , чтобы разрешить конкретные количество воздухообмена.
    3. Контролировать уровень не в порту выхлопных газов.
      Примечание: Монитор дымовых газов может использоваться для мониторинга не уровня во время скрытой N2 . Как правило мы флеш фумигации камер для снижения уровня не ниже 200 ppm до открытия камеры для атмосферного воздуха.
    4. Извлекать насекомых для оценки смертности (если включены насекомых).
    5. Храните фумигированные продуктов для оценки качества остатков анализа и после лечения.
      Примечание: Разрешить фумигированные продуктов достаточно времени в вытяжной шкаф для2 не и не рассеивать перед перемещением их для хранения. Фумигированные продукты обычно хранятся при низкой температуре вместе с элементами управления в кулер на определенный период до оцениванными для послеуборочной качества и возможных травм.

6. остатки анализ

  1. Диоксид азота (NO2) измерения с помощью 405 нм не2/нет/нетX контролировать
    1. Включите и позволяют 405 нм не2/нет/нетX контролировать тепло за 20-30 мин.
    2. Закройте камеру фумигации, содержащие продукт.
      Примечание: После фумигации, фумигации камер были открытыми и размещены при определенной температуре разрешить NO2 для рассеивания. В то время, когда измеряется не2 релиз уплотнение камеры герметичной крышкой с двумя портами оснащены запорные краны. Температура 20 ° C был использован в порядке демонстрации.
    3. Подключите монитор NO2 в палату для циркуляции воздуха через NO2 монитора.
    4. Сразу же начните протоколирование данных о NO2 мониторинг и сбор данных за 1 мин.
    5. Отключите камеру от монитора и держать палата опечатаны.
      Примечание: Регистрация данных может быть запущен либо через меню -> Dat -> Журнал NO2 монитора, или через графического программного обеспечения на компьютере.
    6. Держите герметичных камер при 20 ° C для 1 h, а затем повторите шаг сбора данных.
      Примечание: Интервал времени может быть скорректирована в зависимости от выпуска скорость не2 из фумигированных продуктов.
    7. Вычислить разницу между двумя не2 концентрации и преобразовать данные в мг/кг/ч.
  2. Измерения нитратов и нитритов с анализатор NO Сиверс GE 280i
    Примечание: Пожалуйста, обратитесь к руководству производителя и бумага21 Ян и Лю (2017) для получения подробной информации.
    1. Подготовка образца
      1. Однородный образцы продукции в блендере.
      2. Передача 15 g гомогенизированных образцов из blender в ампулу.
      3. Добавьте 100 мл дистиллированной H2O соглашаться на 10 минут в пузырек.
      4. Образец фильтра и хранить отфильтрованный раствор на 2 ° C до использования.
    2. Подготовка восстанавливающего агента для измерения нитратов с анализатором оксида азота
      Примечание: Пожалуйста, обратитесь к руководству производителя для получения подробной информации.
      1. Добавление 0,8 г хлорида (3VCl) ванадия в колбе.
      2. Медленно добавьте 100 мл кислоты гидрохлорид 1 М (HCl) в колбу с VCl3, крышка колбу и вихрем несколько раз.
      3. Фильтр решения с помощью фильтровальной бумаги и воронку и уплотнение отфильтрованный раствор бутылка с алюминиевой фольгой и хранить его в холодильнике.
    3. Измерение нитратов и нитритов с анализатором оксида азота
      Примечание: Пожалуйста, обратитесь к руководству производителя для получения подробной информации.
      1. Разогреть на водяной бане до 95 ° C. Добавьте 4-6 мл нитрата восстанавливающего агента в сосуд продувки и отрегулировать скорость потока инертного газа до должного уровня.
        Примечание: Он был инертного газа. N2 газ может также использоваться.
      2. Придать 5 мкл пример решения с помощью шприца в Очистка сосуд.
      3. Перейти к следующей инъекции образца по завершении пик образца.
    4. Нитриты измерение с помощью анализатора оксида азота
      Примечание: Пожалуйста, обратитесь к руководству производителя для получения подробной информации.
      1. Отрегулируйте клапана продувки судно иметь 1-2 psi давление для инертного газа.
      2. Добавьте 4-6 мл концентрированной уксусной кислоты для заполнения первый луковицы очистить судна.
      3. Весят 50 мг йодида натрия (NaI) и растворить его в 1-2 мл H2O.
      4. Добавьте решение Най очистка судна и позволяют смешивания для 1-2 минуты.
      5. Увеличьте скорость потока инертного газа до должного уровня.
      6. Придать 5 мкл пример решения с помощью шприца в Очистка сосуд.
      7. Перейти к следующей инъекции образца по завершении образца пик.

7. Оценка послеуборочной качества фруктов и овощей

Примечание: Продукт травм не фумигации может появляться сразу после фумигации (рис. 5). Однако после 1-2 недели после лечения холодного хранения обычно оценивается качество продукта. Симптоматика повреждений будет развиваться с течением времени и могут быть лучше определены в оценке качества. Процедуры для оценки различных свежих продуктов может существенно отличаться. Только процедуры оценки качества салата демонстрируются здесь как пример с использованием установленных процедур5.

  1. Удалите листья салата из холодного хранения через две недели после фумигации. Извлеките обертывания и осмотрите поверхностей для удаления пятен и обесцвечивания для всех процедур, включая элементы управления.
  2. Оценка и записывать внешние визуальное качество для всех процедур, на основе установленных процедур8.
  3. Салат нарезать половинки и инспектировать любые пятна и пятна для всех процедур.
  4. Оценка и записывать результаты внутреннего визуального качества для всех процедур.

Representative Results

Оксид азота фумигации для свежих продуктов должно быть прекращено с N2 флеш для разбавления NO перед открытием фумигации камер подвергать продукты для атмосферного воздуха. Когда лечение фумигации прекращается открыв непосредственно к камере окружающего воздуха без N2 флеша, реакции между NO и O2 приведет к не2 производства и подверженности NO2 свежих продуктов часто приводит к травмы, в том числе коричневые пятна, обесцвечивание и мертвые ткани пятна8. Деликатный овощи и фрукты, такие как салат, цуккини и груши подвержены повреждениям, №2. Когда не фумигации завершается должным образом, с N2 скрытой, фумигации лечения была продемонстрирована быть безопасной без каких-либо травм к качеству продукции (Рисунок 6 и рис. 7). В самом деле было установлено не фумигации вредителями повышения послеуборочной качества свежих продуктов по сравнению с unfumigated элементы управления, как показано на клубнику. Быть указаны с NO для контроля трипсов западных Цветок клубники сохраняют цвет ярче и богаче и также менее мягкой через одну неделю после фумигации по сравнению с управления8. Головок салата, завернутые в пластиковые рукава могут поддерживать повреждений на поверхности листьев непосредственно под вентиляционные отверстия накидки из-за реакции не с O2 производить не2 , если должным образом не прекращается фумигации.

Промывка с N2 в конце не фумигации пострадавших не2 освобождение от фумигированные продуктов. Когда не фумигации была прекращена с N2 флеш, там не было значительной разницы в показатель выпуска не2 между лечения и управления. Лечение не фумигации, вспыхнул с воздуха в конце фумигации, однако, был выше не2 выпуска по сравнению с элементом управления и выпуск №2 снизился с течением времени.

Для самых свежих продуктов, включая салат, брокколи, клубника, яблоко, апельсин и т.д.были статистически значимых различий без3 или нет2 уровней между лечение, которое было прекращено с N2 флеш и элемента управления. Только когда лечение не фумигации была прекращена перемещая с нормальной воздухом, были значительно выше не3 и не2 концентрации во всех продуктах фумигированные чем оба управления и покраснел N2 быть указаны продукты. Концентрация NO2 в целом не обнаружено в оба быть указаны и контроля продукции (Таблица 1 и Таблица 2). Таким образом были не значительные уровни остатков от не фумигированные свежих продуктов на 24 ч после фумигации когда фумигации была прекращена надлежащим образом с промывкой азота.

Figure 1
Рисунок 1: воздействия на насекомых и клещей не фумигации. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2: Демонстрация травм для салата,2 от реакции между NO и O2 . Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3: Схема процедур не фумигации. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4: Метод с использованием устройства разрежения и гриппа газ монитор с не датчик для измерения не уровня в крупномасштабных не test. фумигации Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 5
Рисунок 5: Сравнить эффекты лечения фумигации, расторгнут N2 флеш и воздуха заподлицо на послеуборочной качества свежих фруктов и овощей. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 6
Рисунок 6: Послеуборочная через 14 дней после фумигации с C, T1 и T2 представляет элемент управления, фумигации, с N2 скрытой и фумигации, завершенной с воздухом заподлицо, соответственно качество салата, брокколи и яблоки от трех обработок (C, T1, T2). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 7
Рисунок 7: Послеуборочная качества апельсинов, груши и персики из трех видов лечения (C, T1, T2) через 14 дней после фумигации с C, T1 и T2 представляет элемент управления, фумигации, с N2 скрытой и фумигации, завершенной с воздухом заподлицо, соответственно. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Продукта НЕТ (%) Лечение 3 (мг/100 г) 2 (мг/100 г)
Яблоко 5.0 NO-Air 1.60±0.12 0.50±0.16
NO-N2 1.36±0.13 АВ 0.03±0.01 b
Управления 0.76±0.28 b 0 b
Абрикос 3.0 NO-Air 1.84±0.14 0.21±0.02
NO-N2 0.92±0.17 b 0 b
Управления 0.54±0.01 b 0 b
Спаржа 3.0 NO-Air 2.19±0.13 0.08±0.04
NO-N2 0.70±0.03 b 0
Управления 0.84±0.07 b 0
Блуберри 3.0 NO-Air 2.74±0.46 0.14±0.02
NO-N2 1.24±0.19 b 0 b
Управления 1.22±0.15 b 0 b
Брокколи 3.0 NO-Air 18.69±3.75 0.17±0.06
NO-N2 18.51±3.42 0 b
Управления 12.26±2.31 0 b
Вишня 3.0 NO-Air 1.75±0.11 0
NO-N2 0.56±0.09 b 0
Управления 0.65±0.08 b 0
Чеснок 3.0 NO-Air 5.05±0.45 0.14±0.02
NO-N2 4.45±0.79 0 b
Управления 5.01±0.69 0 b
Виноград 3.0 NO-Air 6.32±0.68 0
NO-N2 2.38±0.43 b 0
Управления 2.74±0.25 b 0
Перец 3.0 NO-Air 9.26±0.35 0.71±0.12
NO-N2 6.75±0.68 b 0.02±0.01 b
Управления 6.23±0.72 b 0 b
Киви 3.0 NO-Air 1.66±0.55 0
NO-N2 1.25±0.09 0
Управления 1.41±0.31 0
Салат 2,0 NO-Air 112.85±20.17A 7.99±2.02
NO-N2 38.97±5.87 b 0.1±0.1 b
Управления 40.64±10.81b 0 b
Оранжевый 3.0 NO-Air 1.22±0.13 0.27±0.05
NO-N2 1.05±0.05 0.02±0.01 b
Управления 1.24±0.22 0 b
Слива 3.0 NO-Air 1.04±0.08 0
NO-N2 0.63±0.04 b 0
Управления 0.84±0.11 АВ 0
Клубника 2.5 NO-Air 6.01±0.62 0
NO-N2 5.30±0.77 0
Управления 6.16±1.06 0

Таблица 1: уровни нитратов и нитритов как остатки на 24 ч после фумигации 16 h оксида азота на свежие фрукты и овощи. Для каждого продукта, значительно отличаются значения следуют различные буквы основе Тьюки HSD несколько диапазон испытаний (Р ≤0.05). Перепечатано из Ян и Лю (2017).

Discussion

Сохраняя O2 из камеры фумигации имеет решающее значение для успешного NO фумигации для борьбы с вредителями. Фумигация камеры должны иметь герметичные уплотнения и линий связи необходимо промыть N2 или других инертных газов для удаления O2 перед использованием выпустить газ не в камерах фумигации. Еще один важный аспект не фумигации является разведение NO с N2 скрытой в конце фумигации. Это предотвращает производство избыток NO2 и его возможных травм для свежих продуктов. Как различные свежие продукты имеют различные уровни толерантности к экспозиции не2 , NO фумигации лечение может потребовать различных уровней N2 флеш для предотвращения травм. Потому что нет2 имеет высокую температуру кипения около 21 ° c и также реагирует с водой для формы кислот, производства нет2 будет что вероятный результат в №2 на фумигированные продукции увеличением остатков и увеличивает нитратов и нитритов, которые преобразуются с №2.

Тип продуктов, чтобы быть быть указаны может также осложнить процесс фумигации, например первоначального заподлицо с N2 учредить ULO условий и окончательный заподлицо с N2 прекратить лечение фумигации. Большие листовые овощи в перфорированные пластиковые обертывания, таких как завернутый головы салата представляют большой барьер для вентиляции воздуха и, следовательно, вызов смыв O2 с N2 в начале фумигации и очищать NO с N2 в конце фумигации. Для этих продуктов это лучше использовать комбинации нижней не концентрации и времени лечения для контроля вредителей, потому что это безопаснее для качества продукции.

Мониторинг не уровней в камерах фумигации является еще одной проблемой в проведении не фумигации. Большинство инструментов нельзя измерить высокое не концентрациях, используемых в не окуриванию для борьбы с вредителями. Есть несколько устройств разрежения, которые являются коммерчески доступных, но неизвестно, будут ли они подходят для не фумигации. Однако, устройство разрежения могут быть сделаны как описано выше и использованы для не мониторинг с помощью газа монитора оснащены датчиком нет.

Более изменения могут быть сделаны к процедурам контроля не концентрации в камерах фумигации. Например образец воздуха в камере Фумигацию могут быть ослаблены в фольге с определенным объемом азота. Пробы разреженных воздуха может затем распространен через монитор дымовых газов с высокой концентрацией не датчик для измерения не концентрации. Однако это будет трудно избежать окисления NO в процессе и разбавления процесс воля вероятный результат в некоторых потерь № Таким образом, не рассчитанные на основе измерения разреженного воздуха образцы из фумигации, камеры, вероятно, будет ниже, чем фактические не уровни в камерах фумигации.

Процесс создания что ULO условия в палатах фумигации также могут быть изменены на основании какие типы фумигации камер доступны. Для фумигации камер, которые могут использоваться в условиях вакуума ULO условия могут создаваться в процессе неоднократные очистки после заполнения камеры с газом азота. Этот процесс будет более эффективным в создании условий ULO чем нормальный промывки процесс, описанный выше. Для хранимых продуктов CO2 может также использоваться вместо N2 для определения условий ULO не фумигации.

Для анализа остатков, 405 нм не2/нет/нетx монитор был выбран для измерения газовыделения не2 из фумигированных образцов в голову пространств и анализатор оксида азота был установлен для определения нитратов и нитритов в жидких проб. Однако другие виды инструментов доступны с подходящим особенностей и специфики для измерения NO2 в headspaces и измерения нитратов и нитритов в жидких проб. Таким образом процедуры для остатков измерений могут быть изменены на основании наличия инструментов.

Как NO крайне нестабильной с точки кипения-152 ° C и реагирует мгновенно с O2, не ожидается, что не будет оставаться в качестве остатка на фумигированные продукции после фумигации. Таким образом только не2 была измерена в headspace фумигированные продуктов. NO2 имеет высокую температуру кипения 21 ° c и гораздо более медленно рассеивается от продуктов и поэтому, вероятно, останется на фумигированные продуктов для некоторое время после фумигации.

Для листовых овощей, если не фумигации не очищается с N2 в конце, не будет реагировать с2 O производить не2 и может привести к сохраняемости NO2 для некоторое время как свежие продукты обычно хранятся при низких температурах. Таким образом с точки постоянного сокращения reentering периода времени после фумигации, не фумигации также должны быть очищены с N2 в конце фумигации. Мониторинг не2 релиз, таким образом, важно определить, как долго и как много NO2 будет оставаться на продукцию после фумигации. НЕТ2 уровней на фумигированные продукции потенциально повлияет как фумигированная продуктов будет обрабатываться или хранится.

Нитрат естественно существует в почве и растений, включая фрукты и овощи.  Некоторые корнеплоды можно собирать высокие концентрации нитратов. Овощи являются крупнейшим источником диетического нитратов. К примеру свежий салат и шпинат имеют средний нитратов 786-1,080 и 1420-3400 мг/кг. Постановление Европейской Комиссии устанавливает максимальный уровень нитратов для салат и шпинат132500-4500 и 2000-3000 мг/кг. Нитратов и нитритов также часто добавляются для обработанного мяса, как бекон, ветчина, колбасы и сосиски и потребляются как они используются в качестве консерванта в этих мясных продуктов. Измерения нитратов и нитритов как остатки не фумигации были призваны предоставить информацию о степени NO фумигации может изменить их уровень в фумигированных продукции и могут не иметь никакого отношения к безопасности пищевых продуктов. Таким образом измерения нитратов и нитритов как остатки следует рассматривать как необязательный, если они требуются регулирующими органами в регистрации NO как фумигант или других регуляторных процессов. Подробные процедуры для измерения нитратов и нитритов, также доступна21.

Оксид азота фумигации имеет преимущества высокую эффективность против всех этапах жизни насекомых и клещей и без вредных остатков по сравнению с большинством других фумиганты, как уже говорилось ранее6,7,9. Учитывая, что существует острая нехватка эффективных альтернатив бромистого метила для фумигации для послеуборочной вредителями и большинство альтернативных фумигантов оставить токсичных остатков в фумигированных продукции, не фумигации гарантирует значительно расширенного исследования, разработки и регистрация усилия довести это решение управления безопасной и эффективной послеуборочной Пешт на рынок. Тем не менее из-за сложности и строгие требования для условий ULO фумигации процедур, обучение может потребоваться для многих исследователей, чтобы начать исследования не фумигации. Это наше намерение предоставлять информативными и легко следовать процедурам для лаборатории не фумигации лечения для послеуборочной вредителей управления на свежий и хранения сельскохозяйственной продукции. Принципы процедуры могут быть использованы разработать протоколы для больших масштабах не окуриванию для практического применения.

Disclosures

Нет.

Acknowledgments

Это исследование было поддержано в части TASC грантов от USDA зарубежных сельскохозяйственных услуг.

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).
Процедуры лабораторных фумигации вредителями с газом окиси азота
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