JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

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.

Аннотация

С контролируемым высвобождением диоксида хлора (ClO 2) мешочек был разработан уплотнительный шламовый форму ClO 2 в полупроницаемой полимерной пленки; контролировало свойство высвобождения мешка в контейнерах с или без фруктов. Мешка была прикреплена к внутренней стороне перфорированной раскладушки, содержащей виноградные помидоры, и влияние на популяции микроорганизмов, твердость, и потеря веса оценивали в течение периода хранения 14 дней при 20 ° C. В течение 3 -х дней, концентрация ClO 2 в раскладушках составила 3,5 промилле и оставалась постоянная до дня 10. После этого, она снизилась до 2 частей на миллион дня 14. ClO 2 мешочка показал сильную антимикробную активность, снижение популяции кишечной палочки от 3.08 журнала КОЕГО / г и Alternaria alternata популяции по 2,85 журнала КОЕ / г после 14 дней хранения. Обработка ClO 2 также уменьшается размягчения и потеря веса и продлила общий срок хранения томатов. Наши результатыпредполагает , что лечение ClO 2 является полезным для продления срока хранения и улучшения микробной безопасности томатов при хранении без ухудшения их качества.

Введение

Диета , богатая свежими фруктами и овощами , может помочь снизить риск многих заболеваний, в том числе ишемической болезни сердца и конкретных видов рака 1. Тем не менее, существует целый ряд пищевых патогенных микроорганизмов, таких как кишечная палочка, сальмонелла энтерика и листерий, связанных с потреблением свежих фруктов и овощей , которые могут привести к болезни или даже смерти среди потребителей , которые едят загрязненных продуктов 2. Так , например, E.coli О157: H7 , были связаны с виноградом, томатами, клубникой и 3, 4, и вспышка гепатита А была связана с свежей черникой 5. Кроме того, микробное загрязнение может привести к существенной потере продукта через послеуборочной распада 6. Альтернария альтернат является важным растением патогенного грибка т шляпы , как известно, вызывают пятна листа и других заболеваний , в более чем 380 видов хозяев растений 7. Было показано, что причиной из Alternaria черного пятна 8, болезнь ризоктониоз и пятнистость листьев томатов 9. Таким образом, безопасное и эффективное лечение послеуборочной обеззараживание необходимо для обоего контрольных пищевых патогенов и предотвратить послеуборочное гниение свежих продуктов.

Низко и невычетом технологии новые тенденции для альтернативных дезинфицирующих. Разнообразие послеуборочных фунгицидов было использовано для уменьшения порчи организмов и предотвращение болезней пищевого происхождения. Озон, сильный антимикробный агент, как было показано , чтобы сохранить качество и свежесть клубники и черники 10, 11. Однако, озон может вызвать окисление поверхности плода ткани и может привести к изменению цвета и ухудшению качества ароматаs = "Xref"> 12. Хлор используется для дезинфекции свежих продуктов, таких как черника и яблоки 13. В то время как эффективные, хлор может вступать в реакцию с азотсодержащими соединениями или аммиаком, в результате чего канцерогенных побочных продуктов 14, особенно когда она используется для санитарной обработки свежих фруктов 15.

Диоксид хлора (ClO 2), альтернативный дезинфицирующее, был одобрен как Китай и США для послеуборочной обработки фруктов и овощей 16. ClO 2 представляет собой водорастворимый окислитель , с мощностью окисления в 2,5 раза больше , чем у свободного хлора 17. ClO 2 является весьма эффективным при низких концентрациях и с коротким временем контакта 18. ClO 2 имеет низкую токсичность и минимальное коррозионную в концентрациях , используемых для дезинфекции, и он признан одним из наиболее эффективных бактерицидныхи фунгицидные агенты для использования в различных условиях 19, 20, 21.

Многочисленные результаты исследования показали , что ClO 2 может контролировать пищевые патогены и послеуборочной распад 16. Например, ClO 2 газ был использован для инактивации L. моноцитогенес, сальмонеллы и кишечной палочки O157: H7 и предотвратить черники и клубники порчу 22, 23. ClO 2 газа снижает риск микробного загрязнения, сохраняя при этом атрибуты свежих фруктов, и это было эффективным при управлении послеуборочного распада клубники 24. Тем не менее, она нестабильна при высоких концентрациях и не транспортируемых, исторически требующей дорогостоящие генераторы на месте или неэффективных два частей смешивания порошка.

Тем не менее, новый ClO2 продукта с, композиции готового с контролируемым высвобождением (т.е. он не требует генератора или предварительного смешивания ингредиентов) было показано , что весьма эффективным при управлении порчу продуктов и патогенных организмов в предварительных экспериментах 25. Это безопасная, экономически эффективные, неагрессивная, легко транспортируются и контролируемое высвобождение форма ClO 2, без каких - либо неблагоприятных воздействий на окружающей среде. Предыдущие эксперименты показали , что это с медленным высвобождением ClO 2 порошок , завернутый в фильтрующего материала и помещают в грейферного упаковки значительно снижается распад свежей черники и клубники, уменьшенные потери воды ягоды, фрукты и поддерживать твердость при хранении послеуборочной 25, 26. В последнее время с контролируемым высвобождением ClO 2 пакет был разработан уплотнительным шламовым форму ClO 2 в полупроницаемой полимерной пленке. Цели данной работы были: 1) мониторинг CLO свойств высвобождения 2 газа в обоих закрытом контейнере и в перфорированных раскладушки, 2) исследовать влияние контролируемого высвобождения ClO 2 мешка , заключенного в контейнере на пищевых патогенов и распада виноградных помидоров, и 3) оценить эффекты контролируемого высвобождения ClO 2 на качество хранения виноградных помидоров.

протокол

1. Измерение газообразного ClO 2 в Headspace закрытой палаты

  1. Получение материалов: ClO 2 мешочка (0,5 г ClO 2 суспензии (9,5% AI) в полимерной пленке , выбранной для его скорости высвобождения (общую площадь поверхности 6 см 2); точные компоненты являются собственностью), стеклянной камеры (19,14 л), и крышка с переключаемым входом и выходом газа.
  2. Приложить мешочек ClO 2 к крышке с помощью двусторонней клейкой ленты.
  3. Закройте камеру путем герметизации крышки с вазелином.
  4. Подключите вход и выход детектора ClO 2 газа в камере.
    Примечание: Это система циркуляции газа, а также без потерь газа не произошли при проведении измерений.
  5. Переключатель на входе и на выходе газового потока и измерения концентрации ClO 2 в камере после инкубации в течение 0, 1, 2, 3, 4, 24, 26, 28, и 48 ч.
  6. Монитор температуры и относительной влажности (RH) в камере с характеромature и RH регистраторы данных.

2. Фрукты Приготовление и хранение

  1. Получают 15 кг свежих томатов винограда (Solanum Lycopersicum вар. Cerasiforme) от местного розничного продавца. Убедитесь в том, что плоды здоровы и не имеют никаких видимых недостатков.
  2. Приготовление инокулята
    1. Использование штаммов E.coli (дикого типа) и A. alternata из цитрусовых поверхностей 27 для инокуляции.
    2. Культура E.coli , на агаре кишечной палочки (ECA) при 35 ° С в течение 1 дня 27 , а затем повторно культуры организмов на новой пластине в течение 1 дня. Подтверждение организмов путем отбора проб пластин ECA с Bac-петли, штриховая бактерии на Levine эозином метиленовый синий (EMB) агар, и инкубировали в течение 24 ч при 35 ° С; Культуры , которые превращают отражающий металлический зеленый цвет являются позитивными для E.coli.
    3. Культура А. alternata на картофельный агар с декстрозой (PDA) , при 25 & deg ;С до появления спор.
    4. Выскоблите в клетки E.coli из чашки с агаром в 50 мл стерильной дистиллированной воды до тех пор , пока концентрация оценкам достигает 9 журнала КОЕ / мл , используя сравнение с Мак - Фарланда стандартов мутности эквивалентности. Добавить 1,950 мл стерильной воды, содержащей 0,1% твин-20, чтобы сделать 2 L общей конечной инокулята.
    5. Проверьте концентрацию клеток путем разбавления покрытия на чашки с агаром EC. Выскоблите споры А. alternata из культуральной среды и приостановить их в 2 л стерильной дистиллированной воды , содержащей 0,1% твин-20.
      Примечание: В последней E.coli , население составляло 7,5 журнала КОЕ / г, а население А. alternata составляло 5,5 журнала КОЕ / г.
  3. Поместите 7 кг томатов в 10 л кастрюлю из нержавеющей стали, полностью покрытая автоклавируемый мешок. Поместите мешок и панорамирование в защитном кожухе. Нанесите раствор инокулята (2 л) к плодам с помощью триггера распылителя применяется от верха при осторожном перемешиваниифрукты с рукой в ​​перчатке.
    1. Через 5 мин, поместить помидоры в один слой на стерилизованных листов и позволяют им высохнуть на воздухе в течение 2 ч. Помещенный около 200 г фруктов каждого в twent-четыре 1 фунт (~ 1,14 л) перфорированных раскладушки.
  4. Аккуратно сложите загрязненную фольгу и поместить их в стальной кастрюлю. Снимите перчатки и положить их в кастрюлю. Заверните автоклавируемый мешок и автоклав всех загрязненных материалов при 121 ° С в течение 25 мин.
  5. Приложить ClO 2 мешочки с крышками 12 раскладушки. Используйте другие 12 раскладушки в качестве контролей. Взвешивание каждой всей раскладушки. Хранить плоды при температуре 20 ° С в течение 14 дней.
  6. Взять образцы в дни 3, 7, 10 и 14. Примеры три раскладушки, представляющий 3 повторы, на обработку в день.

3. Мониторинг ClO 2 Концентрации в раскладушке

  1. Вставьте впускную и выпускную трубку детектора ClO 2 газа в центр раскладушки, Wiй расстояние 2 см между двумя концами, и принимать измерения ClO 2 на 3, 7, 10 и 14.

4. Определение микробного населения и фруктовые атрибуты качества

  1. Перемешивают 5 плодов (около 60 г) от каждой репликации при 100 оборотах в минуту в течение 1 ч в стерилизованную пробоотборник вместе с 99 мл стерильного калий - фосфатного буфера (0,01 М, рН 7,2) на орбитальном шейкере.
    1. Пластинчатые серийные разведения (1-, 10- и 100-кратный) промывочного буфера, 50 мкл каждая, на ECA (для E.coli) и PDA (для A. alternata) , используя спиральный Plater.
    2. Инкубируйте пластины ECA при 35 ° С в течение 24 ч и КПК пластины при 25 ° С в течение 3-х дней. Прочитайте микробное количество колоний с использованием оптического считывания планшетов. Санируйте все оборудование, которое контактирует загрязненные плоды после использования.
  2. Мера фруктов твердости с фруктовой твердостью тестером с использованием протокола производителя. Калибровка тестера перед темкаждое использование. Мера 20 плодов для каждой репликации и экспрессией результатов как силы давления, Ньютон (N), необходимых для сжатия плодов на 1 мм ( в пересчет на N · м - 1).
  3. Взвесить всю раскладушку с фруктами в начале и во время хранения и рассчитать потери веса по сравнению с начальным весом.

5. Статистический анализ

  1. Репликация всех экспериментов в трех экземплярах. Анализ данных с помощью дисперсионного анализа (ANOVA). Определить среднее расстояние при испытании множественного диапазона Дункан; значение определяется при р <0,05.

Результаты

Высвобождение ClO 2 обнаруживает линейную картину в течение первых нескольких часов. Концентрация увеличилась примерно 2,38 частей на миллион / час в течение первых 4 ч. Скорость высвобождения замедляется после 24 ч инкубации, а концентрация ClO 2 достигла 25,4 час?...

Обсуждение

Диоксид хлора является идеальным биоцидом для предотвращения распада пищи. Тем не менее, оно неустойчиво при высоких концентрациях и не-транспортабельны, требующих дорогостоящих генераторов или неэффективное двух частей смешивания порошка. В данном исследовании рассматривается при...

Раскрытие информации

The authors declare that they have no competing financial interests.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить за финансовую поддержку, предоставленную Уоррел Water Technologies, LLC. Упоминание товарного знака или патентованного продукта только для идентификации и не подразумевает гарантию или гарантию продукта со стороны Министерства сельского хозяйства США.

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
Curoxin® chlorine dioxide pouchWorrell Water TechnologiesSlurry, a.i. 9.5% in sealed semi-permeable polymer film
Grape tomatoSanta Sweets, IncSanta Sweets Authentic 
ClO2 gas detectorAnalytical Technology, Inc., Collegeville, PAPortaSens II 
Perforated clamshellPackaging Plus LLC, Yakima, WAOSU #1, 1 lb
Escherichia coli Wild Type (WT) from fruit surface
Alternaria alternatafrom fruit surface
E. coli agar EC Broth, Oxoid, UKEC Broth with 1.5% agar
Potato dextrose agar BD Difco, Sparks, MD
Levine eosin methylene blue agarBD 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, NJInnova 2100
IUL Instruments Neutec Eddy jet spiral plater inoculation plating systemNeutec Group Inc., Farmingdale, NY
EZ micro optical plate reader Synoptics, Ltd., Cambridge, UKProtoCOL
Fruit firmness tester Bioworks Inc, Wamego, KSFirmTech 2 
Tinytag temperature and RH data loggerGemini Data Loggers, West Sussex, UK
McFarland equivalence turbidity standardFisherbrand, Fisher Scientific, Pittsburgh, PA

Ссылки

  1. Van Duyn, M. S., Pivonka, E. Overview of the health benefits of fruit and vegetable consumption for the dietetics professional: Selected literature. J Am Diet Assoc. 100 (12), 1511-1521 (2000).
  2. Beuchat, L. R. Ecological factors influencing survival and growth of human pathogens on raw fruits and vegetables. Microbes Infect. 4 (4), 413-423 (2002).
  3. Mahmoud, B. S. M., Bhagat, A. R., Linton, R. H. Inactivation kinetics of inoculated Escherichia coli O157 : H7, Listeria monocytogenes and Salmonella enterica on strawberries by chlorine dioxide gas. Food Microbiol. 24 (7-8), 736-744 (2007).
  4. Bean, N. H., Griffin, P. M. Foodborne disease outbreaks in the United-States, 1973-1987 - pathogens, vehicles, and trends. J Food Protect. 53 (9), 804-817 (1990).
  5. Calder, L., et al. An outbreak of hepatitis A associated with consumption of raw blueberries. Epidemiol Infect. 131 (1), 745-751 (2003).
  6. Chen, Z., Zhu, C. H. Combined effects of aqueous chlorine dioxide and ultrasonic treatments on postharvest storage quality of plum fruit (Prunus salicina L.). Postharvest Biol Technol. 61 (2-3), 117-123 (2011).
  7. Mmbaga, M. T., Shi, A. N., Kim, M. S. Identification of Alternaria alternata as a causal agent for leaf blight in syringa species. Plant Pathology J. 27 (2), 120-127 (2011).
  8. Fagundes, C., Palou, L., Monteiro, A. R., Perez-Gago, M. B. Hydroxypropyl methylcellulose-beeswax edible coatings formulated with antifungal food additives to reduce alternaria black spot and maintain postharvest quality of cold-stored cherry tomatoes. Sci Hortic-Amsterdam. 193, 249-257 (2015).
  9. Akhtar, K. P., Saleem, M. Y., Asghar, M., Haq, M. A. New report of Alternaria alternata causing leaf blight of tomato in Pakistan. Plant Pathol. 53 (6), 816 (2004).
  10. Spalding, D. H. Effect of ozone on appearance and decay of strawberries peaches and lettuce. Phytopathology. 56, 586 (1966).
  11. Bialka, K. L., Demirci, A. Decontamination of Escherichia coli O157 : H7 and Salmonella enterica on blueberries using ozone and pulsed UV-Light. J Food Sci. 72 (9), M391-M396 (2007).
  12. Kim, J. G., Yousef, A. E., Dave, S. Application of ozone for enhancing the microbiological safety and quality of foods: A review. J Food Protect. 62 (9), 1071-1087 (1999).
  13. Crowe, K. M., Bushway, A., Davis-Dentici, K. Impact of postharvest treatments, chlorine and ozone, coupled with low-temperature frozen storage on the antimicrobial quality of lowbush blueberries (Vaccinium angustifolium). LWT-Food Sci Technol. 47 (1), 213-215 (2012).
  14. Richardson, S. D., Plewa, M. J., Wagner, E. D., Schoeny, R., DeMarini, D. M. Occurrence, genotoxicity, and carcinogenicity of regulated and emerging disinfection by-products in drinking water: A review and roadmap for research. Mutat Res-Rev Mutat. 636 (1-3), 178-242 (2007).
  15. Soliva-Fortuny, R. C., Martin-Belloso, O. New advances in extending the shelf-life of fresh-cut fruits: a review. Trends Food Sci Tech. 14 (9), 341-353 (2003).
  16. Zhu, C. H., Chen, Z., Yu, G. Y. Fungicidal mechanism of chlorine dioxide on Saccharomyces cerevisiae. Ann Microbiol. 63 (2), 495-502 (2013).
  17. Han, Y., Sherman, D. M., Linton, R. H., Nielsen, S. S., Nelson, P. E. The effects of washing and chlorine dioxide gas on survival and attachment of Escherichia coli O157 : H7 to green pepper surfaces. Food Microbiol. 17 (5), 521-533 (2000).
  18. Chen, Z., Zhu, C. H., Han, Z. Q. Effects of aqueous chlorine dioxide treatment on nutritional components and shelf-life of mulberry fruit (Morus alba L). J Biosci Bioeng. 111 (6), 675-681 (2011).
  19. Gordon, G., Rosenblatt, A. A. Chlorine dioxide: The current state of the art. Ozone-Sci Eng. 27 (3), 203-207 (2005).
  20. Park, S. H., Kang, D. H. Antimicrobial effect of chlorine dioxide gas against foodborne pathogens under differing conditions of relative humidity. LWT-Food Sci Technol. 60 (1), 186-191 (2015).
  21. Wu, V. C. H., Kim, B. Effect of a simple chlorine dioxide method for controlling five foodborne pathogens, yeasts and molds on blueberries. Food Microbiol. 24 (7-8), 794-800 (2007).
  22. Mahmoud, B. S., Bhagat, A. R., Linton, R. H. Inactivation kinetics of inoculated Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes and Salmonella enterica on strawberries by chlorine dioxide gas. Food Microbiol. 24 (7-8), 736-744 (2007).
  23. Popa, I., Hanson, E. J., Todd, E. C., Schilder, A. C., Ryser, E. T. Efficacy of chlorine dioxide gas sachets for enhancing the microbiological quality and safety of blueberries. J Food Protect. 70 (9), 2084-2088 (2007).
  24. Jin, Y. Y., Kim, Y. J., Chung, K. S., Won, M., Bin Song, ., K, Effect of aqueous chlorine dioxide treatment on the microbial growth and qualities of strawberries during storage. Food Sci Biotechnol. 16 (6), 1018-1022 (2007).
  25. Sun, X. X., et al. Antimicrobial activity of controlled-release chlorine dioxide gas on fresh blueberries. J Food Protect. 77 (7), 1127-1132 (2014).
  26. Wang, Z., et al. Improving storability of fresh strawberries with controlled release chlorine dioxide in perforated clamshell packaging. Food Bioprocess Technol. 7 (12), 3516-3524 (2014).
  27. Narciso, J. A., Ference, C. M., Ritenour, M. A., Widmer, W. W. Effect of copper hydroxide sprays for citrus canker control on wild-type Escherichia coli. Lett Appl Microbiol. 54 (2), 108-111 (2012).
  28. Lee, S. Y., Costello, M., Kang, D. H. Efficacy of chlorine dioxide gas as a sanitizer of lettuce leaves. J Food Protect. 67 (7), 1371-1376 (2004).
  29. Shinb, H. S., Jung, D. G. Determination of chlorine dioxide in water by gas chromatography-mass spectrometry. J Chromatogr A. 1123, 92-97 (2006).
  30. Tzanavaras, P. D., Themelis, D. G., Kika, F. S. Review of analytical methods for the determination of chlorine dioxide. Cent Eur J Chem. 5 (1), 1-12 (2007).
  31. Sy, K. V., Murray, M. B., Harrison, M. D., Beuchat, L. R. Evaluation of gaseous chlorine dioxide as a sanitizer for killing Salmonella, Escherichia coli O157 : H7, Listeria monocytogenes, and Yeasts and molds on fresh and fresh-cut produce. J Food Protect. 68 (6), 1176-1187 (2005).
  32. Du, J., Han, Y., Linton, R. H. Efficacy of chlorine dioxide gas in reducing Escherichia coli O157 : H7 on apple surfaces. Food Microbiol. 20 (5), 583-591 (2003).
  33. Wang, Y. Z., Wu, J., Ma, D. W., Ding, J. D. Preparation of a cross-linked gelatin/bacteriorhodopsin film and its photochromic properties. Sci China Chem. 54 (2), 405-409 (2011).
  34. Guo, Q., et al. Chlorine dioxide treatment decreases respiration and ethylene synthesis in fresh-cut 'Hami' melon fruit. Int J Food Sci Tech. 48 (9), 1775-1782 (2013).
  35. Aday, M. S., Caner, C. The applications of 'active packaging and chlorine dioxide' for extended shelf life of fresh strawberries. Packag Technol Sci. 24 (3), 123-136 (2011).
  36. Paniagua, A. C., East, A. R., Hindmarsh, J. P., Heyes, J. A. Moisture loss is the major cause of firmness change during postharvest storage of blueberry. Postharvest Biol Technol. 79, 13-19 (2013).
  37. Gomez-Lopez, V. M., Ragaert, P., Jeyachchandran, V., Debevere, J., Devlieghere, F. Shelf-life of minimally processed lettuce and cabbage treated with gaseous chlorine dioxide and cysteine. Int J Food Microbiol. 121 (1), 74-83 (2008).
  38. Mahovic, M. J., Tenney, J. D., Bartz, J. A. Applications of chlorine dioxide gas for control of bacterial soft rot in tomatoes. Plant Dis. 91 (10), 1316-1320 (2007).
  39. Tan, H. K., Wheeler, W. B., Wei, C. I. Reaction of chlorine dioxide with amino-acids and peptides - kinetics and mutagenicity studies. Mutat Res. 188 (4), 259-266 (1987).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

122

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены