JoVE Journal > Environment
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Automatic Translation
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Environment

تسيطر عليها الافراج عن ثاني أكسيد الكلور في نظام تغليف مثقوبة لتمديد حياة التخزين وتحسين سلامة العنب الطماطم

Published: April 07, 2017
doi:
10.3791/55400
, , , , , , , ,
1USDA, ARS, USHRL, 2Indian River Research and Education Center,University of Florida, 3Worrell Water Technologies, LLC

Summary

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.

Abstract

A تسيطر عليها الافراج عن ثاني أكسيد الكلور (CLO 2) وقد وضعت الحقيبة الختم شكل الطين من CLO 2 في فيلم البوليمر نصف نافذ. تم رصد خصائص الإفراج عن الحقيبة في حاويات مع أو بلا ثمر. تم اضافته الحقيبة إلى داخل المحارة مثقبة التي تحتوي على الطماطم العنب، والتأثير على السكان الميكروبية والحزم، وجرى تقييم فقدان الوزن خلال فترة التخزين 14 يوم عند 20 درجة مئوية. في غضون 3 أيام، وصلت تركيز CLO 2 في أصداف المحار 3.5 جزء في المليون وثابتا حتى يوم 10. وبعد ذلك، انخفض إلى 2 جزء في المليون بعد يوم 14. CLO 2 الحقيبة أظهرت النشاط المضادة للجراثيم قوية، والحد من الإشريكية القولونية السكان من 3.08 سجل كفو / ز والنوباء السكان المتناوبة 2.85 سجل كفو / ز بعد 14 يوما من التخزين. كما خفضت علاج CLO 2 فقدان تليين والوزن وتمديد مدة الصلاحية الشاملة للالطماطم. نتائجناأقترح أن CLO 2 العلاج مفيد لتمديد مدة الصلاحية وتحسين السلامة الميكروبية الطماطم أثناء التخزين دون المساس بجودتها.

Introduction

واتباع نظام غذائي غني بالفواكه والخضروات الطازجة قد يساعد على الحد من خطر العديد من الأمراض، بما في ذلك مرض القلب التاجي وأنواع معينة من السرطان 1. ومع ذلك، هناك عدد من مسببات الأمراض الجرثومية المنقولة بالغذاء، مثل الإشريكية القولونية، السالمونيلا، والليستيريا monocytogenes، ويرتبط مع استهلاك الفواكه والخضروات الطازجة التي يمكن أن تسبب المرض أو حتى الموت بين المستهلكين الذين يتناولون ملوثة تنتج 2. على سبيل المثال، كولاي O157: ارتبطت تفشي H7 مع العنب والطماطم، والفراولة 3 و 4، وارتبطت تفشي التهاب الكبد A مع التوت الطازج 5. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن التلوث الميكروبي يسبب فقدان المنتج كبيرة من خلال ما بعد الحصاد تسوس 6. النوباء المتناوبة هو نبات المهم الفطر الممرض ر ومن المعروف قبعة أن يسبب بقع الأوراق وغيرها من الأمراض في أكثر من 380 نوعا مجموعة من النباتات 7. فقد تبين أن سبب وجود بقعة سوداء النوباء 8، وهو مرض آفة الجذعية ومرض اللفحة ورقة من الطماطم (البندورة) 9. لذلك، هناك حاجة إلى العلاج ما بعد الحصاد إزالة التلوث آمنة وفعالة لكلا مسببات الأمراض المنقولة بالأغذية السيطرة ومنع تسوس ما بعد الحصاد في الفواكه والخضروات الطازجة.

تقنيات منخفضة وغير بقايا هي الاتجاهات الجديدة للمطهرات بديلة. وقد استخدمت مجموعة متنوعة من مبيدات الفطريات بعد الحصاد للحد من الكائنات التلف والوقاية من الأمراض المنقولة بالغذاء. الأوزون، وهو عامل مضاد للميكروبات قوية، وقد تبين للحفاظ على جودة ونضارة من الفراولة والعنب البري 10 و 11. ومع ذلك، قد يسبب الأوزون أكسدة الأنسجة سطح الثمرة ويمكن أن يؤدي إلى تلون وتدهور نكهة الجودةالصورة = "XREF"> 12. وقد استخدم الكلور لتعقيم المنتجات الطازجة، مثل العنب والتفاح 13. في حين فعالة، يمكن أن الكلور يتفاعل مع المركبات المحتوية على النيتروجين أو الأمونيا، مما أدى إلى ثانوية مسرطنة 14، وخصوصا عندما تستخدم لالإبراء من الفواكه الطازجة 15.

وتمت الموافقة ثاني أكسيد الكلور (CLO 2)، بديلا المطهر، من قبل كل من الصين والولايات المتحدة لعلاج ما بعد الحصاد من الفواكه والخضروات (16). CLO 2 هو عامل مؤكسد للذوبان في الماء مع قدرة أكسدة 2.5 مرة أكبر من ذلك من الكلور الحر 17. CLO 2 غير فعالة للغاية في تركيزات منخفضة مع وجود وقت الاتصال القصير 18. CLO 2 ديها منخفضة السمية والحد الأدنى من التآكل في تركيزات المستخدمة في التطهير، والتعرف على أنها واحدة من جراثيم أكثر فعاليةوكلاء فطريات للاستخدام في مجموعة متنوعة من إعدادات 19، 20، 21.

وقد أظهرت نتائج البحوث العديدة التي CLO 2 يمكن السيطرة على مسببات الأمراض المنقولة بالغذاء وما بعد الحصاد تسوس 16. على سبيل المثال، تم استخدام CLO 2 الغاز لتعطيل المستوحدة L.، السالمونيلا، وE. القولونية O157: H7 ومنع توت والفراولة تلف 22 و 23. CLO يقلل غاز 2 من مخاطر التلوث الميكروبي مع الحفاظ على سمات من الفواكه الطازجة، وكان فعالا في السيطرة على تسوس ما بعد الحصاد من الفراولة (24). ومع ذلك، فمن غير مستقر في تركيزات عالية وغير منقولة، والتي تتطلب مولدات مكلفة في الموقع أو عدم كفاءة من جزئين مسحوق خلط تاريخيا.

ومع ذلك، CLO جديدوقد تبين أن 2 المنتج مع الجاهزة، تسيطر عليها الافراج عن صياغة (أي أنها لا تتطلب مولد أو premixing من المكونات) لتكون فعالة للغاية في السيطرة على الكائنات تلف المواد الغذائية ومسببات الأمراض في التجارب الأولية 25. ومن آمنة وفعالة من حيث التكلفة، غير قابلة للتآكل، يسهل نقلها، وشكل تسيطر عليها الافراج عن CLO 2، مع عدم وجود آثار سلبية على البيئة. وقد أثبتت التجارب السابقة أن هذا بطيئة الافراج CLO 2 مسحوق ملفوفة في المواد الترشيح وضعت في التعبئة والتغليف صدفي إلى خفض كبير في اضمحلال التوت الطازجة والفراولة، وانخفض فقدان المياه التوت، والحفاظ على ثبات الفاكهة أثناء التخزين بعد الحصاد 25 و 26. مؤخرا، تم تطوير تسيطر عليها الافراج عن CLO 2 حزمة من ختم شكل الطين من CLO 2 في فيلم البوليمر نصف نافذ. وكان الهدف من هذا العملإلى: 1) مراقبة CLO خصائص إطلاق غاز 2 في كل حاوية مغلقة وفي أصداف المحار مثقبة، 2) التحقيق في تأثير تسيطر عليها الافراج عن CLO 2 الحقيبة المغلقة في وعاء على مسببات الأمراض المنقولة بالغذاء واضمحلال الطماطم العنب، و3) تقييم الآثار المترتبة على CLO 2 تسيطر عليها الافراج عن على نوعية تخزين الطماطم العنب.

Protocol

1. قياس غاز CLO 2 في فراغ الرأس من غرفة مقفلة الحصول على المواد: CLO 2 الحقيبة (0.5 غرام من CLO 2 الطين (9.5٪ منظمة العفو الدولية) في فيلم البوليمر تم اختيارها لمعدل صدوره (مجموع مساحة 6 سم 2)، والمكونات الدقي…

Representative Results

الافراج عن CLO 2 أظهرت نمطا الخطي خلال الساعات القليلة الأولى. زيادة تركيز حوالي 2.38 جزء في المليون / ساعة على أول ح 4. تباطأت سرعة الإفراج بعد 24 ساعة من الحضانة، وبلغ تركيز CLO 2 25.4 جزء في المليون. ومع ذلك، اتجه تركيز لتكون مستقرة بعد 24 ساعة من ا?…

Discussion

ثاني أكسيد الكلور هو كمبيد بيولوجي المثالي لمنع تسوس الطعام. ومع ذلك، فمن غير مستقر في تركيزات عالية وغير منقولة، والتي تتطلب مولدات مكلفة أو غير فعالة من جزئين مسحوق الاختلاط. بحثت هذه الدراسة تطبيق، شكل مستقر جاهزة للاستخدام ثاني أكسيد الكلور للحد من تلف المواد ال?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

ونود أن نشكر الدعم المالي المقدم من وريل تقنيات المياه، LLC. ذكر علامة تجارية أو منتج الملكية هو التعريف فقط، لا يعني ضمانة أو ضمان للمنتج من قبل وزارة الزراعة الأمريكية.

Materials

Curoxin chlorine dioxide pouch Worrell Water Technologies Slurry, a.i. 9.5% in sealed 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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  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).

Tags

Chlorine DioxideControlled ReleaseFood PreservationGrape TomatoesShelf LifeE. ColiAlternaria AlternataAntimicrobialPost-harvestProduce Storage
check_url/55400?article_type=t

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Sun, X., Baldwin, E., Plotto, A., Narciso, J., Ference, C., Ritenour, M., Harrison, K., Gangemi, J., Bai, J. Controlled-release of Chlorine Dioxide in a Perforated Packaging System to Extend the Storage Life and Improve the Safety of Grape Tomatoes. J. Vis. Exp. (122), e55400, doi:10.3791/55400 (2017).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image