À libération contrôlée de dioxyde de chlore dans un système d'emballage perforé pour prolonger la vie de stockage et améliorer la sécurité des tomates raisin

Résumé

Here, we describe a protocol for the application of a novel, slow-release ClO₂ product that reduces spoilage and extends the shelf life of fresh fruit. The slow-release ClO₂ product was added to standard commercial grape tomato packaging and tested against Escherichia coli and Alternaria alternata.

Résumé

Une poche de dioxyde de chlore à libération contrôlée (ClO ₂₎ a été développé par scellement d' une forme de suspension de ClO ₂ dans le film de polymère semi - perméable; les propriétés de libération de la poche ont été surveillées dans des récipients avec ou sans fruits. Le sachet a été fixé à l'intérieur d'une coquille perforée contenant des tomates de raisin, et l'effet sur la population microbienne, la fermeté et la perte de poids a été évalué au cours d'une période de stockage de 14 jours à 20 ° C. Dans les 3 jours, la concentration de ClO ₂ dans les coquilles atteint 3,5 ppm et reste constante jusqu'à ce jour 10. Par la suite, il a diminué de 2 ppm par jour 14. La poche ClO ₂ présentait une forte activité anti - microbienne, la réduction des populations d ' Escherichia coli par 3,08 log UFC / g et Alternaria populations alternata par 2,85 log UFC / g après 14 jours de stockage. Le traitement ClO ₂ a également réduit la perte de poids et de ramollissement et a prolongé la durée de vie globale des tomates. nos résultatssuggèrent que le traitement ClO ₂ est utile pour prolonger la durée de vie et l' amélioration de la sécurité microbienne des tomates pendant le stockage sans nuire à leur qualité.

Introduction

Une alimentation riche en fruits et légumes frais peut aider à réduire le risque de nombreuses maladies, y compris les maladies coronariennes et certains types de cancers ^1. Cependant, il y a un certain nombre de micro - organismes pathogènes d' origine alimentaire, tels que Escherichia coli, Salmonella enterica et Listeria monocytogenes, associés à la consommation de fruits et légumes frais qui peuvent causer la maladie ou même la mort chez les consommateurs qui mangent des produits contaminés ^2. Par exemple, E. coli O157: H7 ont été associés avec des raisins, les tomates, les fraises et les ^{3, 4,} et des épidémies d' hépatite A ont été associés à des bleuets frais ^5. En outre, la contamination microbienne peut entraîner une perte de produit importante par la décomposition post - récolte ^6. Alternaria alternata est une plante importante champignon pathogène t chapeau est connu pour provoquer des taches de feuilles et d' autres maladies dans plus de 380 espèces de plantes hôtes ^7. Il a été démontré que la cause d'une tache noire Alternaria ^8, une maladie du chancre de la tige et une brûlure des feuilles de tomates ^9. Par conséquent, un traitement de décontamination post-récolte sûr et efficace est nécessaire pour les deux agents pathogènes d'origine alimentaire et de contrôle pour prévenir la carie post-récolte des produits frais.

technologies peu polluantes et sans résidus sont les nouvelles tendances pour assainisseurs alternatives. Une variété de fongicides post-récolte ont été utilisés pour réduire les organismes d'altération et de prévenir les maladies d'origine alimentaire. L' ozone, un puissant agent anti - microbien, a été montré pour préserver la qualité et la fraîcheur des fraises et les bleuets ^{10, 11.} Cependant, l'ozone peut provoquer l'oxydation des tissus de surface de fruits et peut entraîner une décoloration et la détérioration de la qualité de saveurs = "xref"> 12. Le chlore a été utilisé pour désinfecter les fruits et légumes frais, tels que les myrtilles et les pommes ^13. Bien qu'efficace, le chlore peut réagir avec des composés contenant de l' azote ou de l' ammoniac, ce qui entraîne des sous - produits cancérogènes ^14, en particulier lorsqu'il est utilisé pour la désinfection de fruits frais ^15.

Le dioxyde de chlore (ClO _2), une solution de rechange désinfectant pour les mains, a été approuvé par la Chine et les Etats - Unis pour le traitement post - récolte des fruits et légumes ^16. ClO ₂ est un agent oxydant soluble dans l'eau ayant une capacité d'oxydation de 2,5 fois supérieure à celle du chlore libre ^17. ClO ₂ est très efficace à de faibles concentrations et avec un court temps de contact ^18. ClO ₂ a une faible toxicité et corrosivité minimale aux concentrations utilisées pour la désinfection, et il est reconnu comme l' un des plus efficaces bactéricideet des agents fongicides utilisés dans une variété de paramètres ^{19, 20, 21.}

De nombreux résultats de recherche ont montré que _CIO2 peut contrôler les agents pathogènes d'origine alimentaire et la carie post - récolte ^16. Par exemple, le gaz ClO ₂ a été utilisé pour inactiver les L. monocytogenes, Salmonella et E. coli O157: H7 et pour empêcher la détérioration du bleuet et la fraise ^{22, 23.} Gaz ClO ₂ réduit le risque de contamination microbienne , tout en maintenant les caractéristiques de fruits frais, et il était efficace pour contrôler la désintégration post - récolte de fraises ^24. Cependant, il est instable à des concentrations élevées et non transportable, nécessitant traditionnellement générateurs coûteux sur le site ou inefficace mélange de poudres en deux parties.

Cependant, une nouvelle ClO2 produit avec un ready-made, la formulation à libération contrôlée (elle ne nécessite pas un générateur ou pré - mélange d'ingrédients) a été montré très efficace pour lutter contre les organismes responsables de la détérioration des aliments et des agents pathogènes dans des expériences préliminaires ^25. Il est un coffre - fort, rentable, non corrosif, facilement transportable et forme à libération contrôlée de ClO _2, sans effets négatifs sur l'environnement. Des expériences antérieures ont démontré que cette libération lente poudre ClO ₂ enveloppé dans un matériau de filtration et placé dans un emballage double coque réduit de manière significative la décomposition de myrtilles fraîches et des fraises, une diminution de la perte d'eau de la baie, et maintient la fermeté des fruits au cours du stockage après récolte ^{25, 26.} Récemment, on a élaboré un paquet à libération contrôlée ClO ₂ par scellement d' une forme de suspension de ClO ₂ dans un film de polymère semi - perméable. Les objectifs de ce travail étaient: 1) de contrôler les propriétés de libération de gaz ClO ₂ à la fois dans un récipient fermé et en coquilles perforées, 2) examiner l'effet d'une libération contrôlée poche ClO ₂ enfermé dans un récipient sur les agents pathogènes d'origine alimentaire et la décomposition des tomates en grappe, et 3) évaluer les effets de la libération contrôlée ClO ₂ sur la qualité de stockage des tomates raisins.

Protocole

1. Mesure de _CIO2 Gazeuse dans l'espace vide d'une chambre fermée

1. Obtenir les matériaux: ClO ₂ sachet (0,5 g de suspension ClO ₂ (9,5% de matière active) dans un film de polymère choisi pour son taux de libération (surface totale de 6 cm ^2), les composants exacts sont exclusifs), une chambre de verre (19,14 L), et un couvercle avec entrée de gaz et la sortie commutable.
2. Attacher la poche ClO ₂ au couvercle en utilisant un adhésif double face.
3. Fermer la chambre en scellant le couvercle avec de la vaseline.
4. Connecter l'entrée et la sortie d'un détecteur de gaz ClO ₂ à la chambre.
   NOTE: Ce système de circulation de gaz, et aucune perte de gaz a eu lieu lors de la prise des mesures.
5. Mettre en marche l'écoulement d' entrée et de sortie de gaz et de mesurer la concentration de ClO ₂ dans la chambre après une incubation de 0, 1, 2, 3, 4, 24, 26, 28 et 48 h.
6. Surveiller la température et l'humidité relative (RH) dans la chambre de trempedonnées ature et RH enregistreurs.

2. Préparation de fruits et de stockage

1. Obtenir 15 kg de tomates raisins frais (Solanum lycopersicum var. De cerasiforme) auprès d' un détaillant local. Assurez-vous que les fruits sont en bonne santé et ont pas de défauts visuels.
2. Préparation de l' inoculum
   1. Utiliser des souches de E. coli (type sauvage) et A. alternata de surfaces d'agrumes ²⁷ pour l' inoculation.
   2. Culture de E. coli sur gélose de E. coli (ECA) à 35 ° C pendant 1 jour ^27, puis re-culture des organismes sur une nouvelle plaque pendant 1 jour. Confirmer les organismes en échantillonnant les plaques ECA avec une boucle de bac, strie les bactéries sur Levine éosine bleu de méthylène (EMB) la gélose, et l'incubation pendant 24 h à 35 ° C; cultures qui se transforment réfléchissant, vert métallique sont positifs pour E. coli.
   3. Culture A. alternata sur gélose au dextrose de pomme de terre (PDA) à 25 ° C; C jusqu'à l'apparition de spores.
   4. Racler les cellules de E. coli à partir de la plaque de gélose dans 50 ml d'eau distillée stérile jusqu'à ce que la concentration estimée atteint 9 log CFU / ml en utilisant une comparaison avec des étalons de turbidité McFarland d'équivalence. Ajouter 1,950 ml d'eau stérile contenant 0,1% de Tween-20 pour faire 2 L totale de l'inoculum final.
   5. Vérifier la concentration cellulaire par dépôt de dilution sur des plaques d'agar CE. Racler les spores de A. alternata de partir du milieu de culture et de les suspendre dans 2 litres d'eau distillée stérile contenant 0,1% de Tween-20.
      NOTE: La population E. coli finale était de 7,5 log UFC / g, et la population Alternaria A. était de 5,5 log UFC / g.
3. Placer 7 kg de tomates dans une casserole en acier inoxydable de 10 L qui est complètement couvert par un sac autoclavable. Placez le sac et le bac dans une hotte de sécurité. Appliquer la solution d'inoculum (2 L) pour les fruits à l' aide d' un pulvérisateur à gâchette appliqué à partir du haut , tout en agitant doucement lefruits avec une main gantée.
   1. Après 5 min, placer les tomates en une seule couche sur des plaques stériles et de les sécher à l'air pendant 2 h. Mettre environ 200 g de fruits dans chaque Twent-quatre 1 lb (~ 1,14 L) clamshells perforées.
4. Incorporer délicatement les feuilles contaminées et les placer dans la casserole en acier. Retirez les gants et les mettre dans la casserole. Envelopper le sac autoclavable et l'autoclave toutes les fournitures contaminées à 121 ° C pendant 25 min.
5. Fixer ClO ₂ poches aux paupières de 12 clamshells. Utilisez les autres 12 clamshells comme témoins. Peser chaque double coque entière. Conservez les fruits à 20 ° C pendant 14 jours.
6. Prélever des échantillons sur les jours 3, 7, 10 et 14. Exemples trois clamshells, ce qui représente 3 répétitions, par traitement par jour.

3. Suivi de ClO ₂ Concentration dans les Clamshells

1. Introduire le tuyau d'entrée et de sortie du détecteur de gaz ClO ₂ dans le centre des coquilles, with une distance de 2 cm entre les deux extrémités, et prendre la mesure ClO ₂ jours 3, 7, 10 et 14.

4. Détermination de la flore microbienne et des fruits Attributs de qualité

1. Agiter 5 fruits (environ 60 g) à partir de chaque répétition à 100 tpm pendant 1 h dans un sac de prélèvement stérilisé ainsi que 99 ml de tampon phosphate de potassium stérile (0,01 M, pH 7,2) sur un agitateur orbital.
   1. Plaque des dilutions en série (1, 10, et 100 fois) du lavage de la mémoire tampon, 50 ul chacune, CEA (pour E. coli) et PDA (pour A. alternata) en utilisant un ensemenceur spirale.
   2. Incuber les plaques CEA à 35 ° C pendant 24 h et les plaques de PDA à 25 ° C pendant 3 jours. Lire le nombre de colonies microbiennes en utilisant un lecteur de plaque optique. Désinfectez tout le matériel qui a contacté le fruit contaminé après utilisation.
2. Mesurer la fermeté des fruits avec un testeur de la fermeté des fruits en utilisant le protocole du fabricant. Calibrer le testeur avantchaque utilisation. Mesurer pour chaque fruit 20 répliquer et exprimer les résultats sous la force de pression, Newton (N), nécessaire pour comprimer le fruit de 1 mm (converti en N · m ^{- 1).}
3. Peser la double coque entière avec le fruit au début et pendant le stockage et le calcul de la perte de poids par rapport au poids initial.

5. Analyse statistique

1. Répliquer toutes les expériences en triple exemplaire. Analyser les données en utilisant une analyse de variance (Anova). Déterminer la séparation moyenne par le test de gamme multiple de Duncan; la valeur qui est définie à p <0,05.

Résultats

La libération de ClO ₂ présentait un motif linéaire au cours des premières heures. La concentration a augmenté d'environ 2,38 ppm / h au cours de la première 4 h. La vitesse de libération est ralentie après 24 h d'incubation, et la concentration de ClO ₂ a atteint 25,4 ppm. Cependant, la concentration tend à être stable après 24 heures d'incubation (figure 1).

La co...

Discussion

Le dioxyde de chlore est un biocide idéal pour prévenir la carie alimentaire. Cependant, il est instable à des concentrations élevées et non transportable, ce qui nécessite des générateurs coûteux ou inefficaces mélange de poudres en deux parties. Cette étude a examiné l'application d'une écurie, forme prête à l'emploi de dioxyde de chlore pour réduire la détérioration des aliments et l'incidence des maladies d'origine alimentaire. Contrairement aux autres technologies d'applica...

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
Curoxin® chlorine dioxide pouch	Worrell Water Technologies		Slurry, a.i. 9.5% in sealed semi-permeable polymer film
Grape tomato	Santa Sweets, Inc		Santa Sweets Authentic
ClO2 gas detector	Analytical Technology, Inc., Collegeville, PA		PortaSens II
Perforated clamshell	Packaging Plus LLC, Yakima, WA		OSU #1, 1 lb
Escherichia coli			Wild Type (WT) from fruit surface
Alternaria alternata			from fruit surface
E. coli agar	EC Broth, Oxoid, UK		EC Broth with 1.5% agar
Potato dextrose agar	BD Difco, Sparks, MD
Levine eosin methylene blue agar	BD Difco, Sparks, MD
Trigger spray bottle	Impact Products, LLC., Toledo, OH
Sterilized sampling bag	Fisherbrand, Fisher Scientific, Pittsburgh, PA
Orbit shaker	New Brunswick Scientific, New Brunswick, NJ		Innova 2100
IUL Instruments Neutec Eddy jet spiral plater inoculation plating system	Neutec Group Inc., Farmingdale, NY
EZ micro optical plate reader	Synoptics, Ltd., Cambridge, UK		ProtoCOL
Fruit firmness tester	Bioworks Inc, Wamego, KS		FirmTech 2
Tinytag temperature and RH data logger	Gemini Data Loggers, West Sussex, UK
McFarland equivalence turbidity standard	Fisherbrand, Fisher Scientific, Pittsburgh, PA