Kontrolleret frigivelse af chlordioxid i en perforeret Packaging System til Forlæng holdbarhed og forbedre sikkerheden for Grape Tomater

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

En kontrolleret frigivelse chlordioxid (ClO ₂₎ Posen blev udviklet ved at forsegle en opslæmning form af ClO ₂ ind semipermeabel polymer film; frigivelsesegenskaber posen blev overvåget i beholdere med eller uden frugt. Posen blev anbragt på indersiden af ​​en perforeret clamshell indeholdende drue tomater, og virkningen på mikrobielle population, fasthed og vægttab blev evalueret i løbet af en 14 dages lagringsperiode ved 20 ° C. Inden for 3 dage, koncentrationen ClO ₂ i skallerne nåede 3,5 ppm og forblev konstant indtil dag 10. Derefter faldt den til 2 ppm ved dag 14. ClO ₂ pose udviste stærk antimikrobiel aktivitet, hvilket reducerer Escherichia coli befolkninger ved 3,08 log CFU / g og Alternaria alternata populationer ved 2,85 log CFU / g efter 14 dages opbevaring. Den ClO ₂ behandling også reduceret blødgøring og vægttab og udvidet den samlede holdbarhed tomaterne. Vores resultatertyder på, at ClO ₂ behandling er anvendelig til at forlænge holdbarheden og forbedre den mikrobielle sikkerhed tomater under opbevaring uden at forringe deres kvalitet.

Introduction

En kost rig på frisk frugt og grøntsager kan bidrage til at reducere risikoen for mange sygdomme, herunder hjertesygdomme og specifikke kræftformer ^1. Men der er en række af fødevarebårne mikrobielle patogener, såsom Escherichia coli, Salmonella enterica og Listeria monocytogenes, der er forbundet med indtagelse af friske frugter og grøntsager, der kan forårsage sygdom eller død blandt forbrugere, der spiser forurenet producere ^2. For eksempel E. coli O157: H7 udbrud har været forbundet med druer, tomater og jordbær ^{3, 4,} og hepatitis A udbrud har været forbundet med friske blåbær ^5. Derudover kan mikrobiel kontaminering forårsager væsentlig produkt tab gennem høst henfald ^6. Alternaria alternata er en vigtig plante patogen svamp t hat er kendt for at forårsage blade pletter og andre sygdomme i over 380 vært arter af planter ^7. Det er blevet vist at være årsag til en Alternaria sort plet ^8, en stamme canker sygdom og et blad forpester tomater ^9. Derfor er en sikker og effektiv høst dekontaminering behandling er nødvendig til begge kontrolgrupper fødevarebårne patogener og forhindre postharvest henfald i friske produkter.

Lav- og ikke-rester teknologier er nye tendenser for alternative desinfektionsmidler. En række høst fungicider er blevet anvendt til at reducere fordærvelsesorganismer og forebygge fødevarebårne sygdomme. Ozon, et stærkt antimikrobielt middel, har vist sig at bevare kvaliteten og friskhed jordbær og blåbær ^{10, 11.} Imidlertid kan ozon forårsage oxidation af frugt overflade væv og kan resultere i misfarvning og forværringen af ​​aromakvalitets = "xref"> 12. Klor er blevet anvendt til at sterilisere friske produkter, såsom blåbær og æbler ^13. Mens effektiv, kan chlor reagere med nitrogenholdige forbindelser eller ammoniak, hvilket resulterer i kræftfremkaldende biprodukter ^14, især når de anvendes i forbindelse med desinficering af frisk frugt ^15.

Chlordioxid (ClO _2), en alternativ renser, blev godkendt af både Kina og USA til efter høst behandling af frugt og grøntsager ^16. ClO ₂ er et vandopløseligt oxidationsmiddel med en oxidation kapacitet 2,5 gange større end for frit chlor ^17. ClO ₂ er yderst effektiv ved lave koncentrationer og med en kort kontakttid ^18. ClO ₂ har lav toksicitet og minimal ætsende ved de anvendte koncentrationer til desinfektion, og det er anerkendt som en af de mest effektive bakteriedræbendeog fungicide midler til anvendelse i en række forskellige indstillinger ^{19, 20, 21.}

Mange forskningsresultater har vist, at ClO ₂ kan styre fødevarebårne patogener og efter høst henfald ^16. For eksempel har ClO ₂ gas blevet anvendt til at inaktivere L. monocytogenes, Salmonella, og E. coli O157: H7 og forhindre blåbær og jordbær fordærv ^{22, 23.} ClO ₂ gas reducerer risikoen for mikrobiel kontaminering under opretholdelse attributterne for frisk frugt, og det var effektivt til at styre efter høst henfald af jordbær ^24. Det er imidlertid ustabil ved høje koncentrationer og ikke-transportable, historisk kræver kostbare generatorer på stedet eller ineffektiv todelt pulver blanding.

Men en ny CIO2 produkt med en færdiglavet, formulering med kontrolleret frigivelse (dvs. kræver det ikke en generator eller forblanding af ingredienser) har vist sig at være meget effektiv til at kontrollere fødevareødelæggende organismer og patogener i forforsøg ^25. Det er en sikker, omkostningseffektiv, ikke-korroderende, let at transportere, og kontrolleret frigivelse form af ClO _2, uden negative virkninger på miljøet. Tidligere forsøg har vist, at denne langsomme frigivelse ClO ₂ pulver indpakket i filtermateriale og anbragt i clamshell emballage reducerede signifikant henfald af friske blåbær og jordbær, nedsat bær vandtab, og vedligeholdt frugt fasthed under høst opbevaring ^{25, 26.} For nylig blev en kontrolleret frigivelse ClO ₂ pakke udviklet af forsegling af en opslæmning form af ClO ₂ i en semipermeabel polymerfilm. Målene for dette arbejde vartil: 1) at overvåge ClO ₂ gas frigivelsesegenskaber i både en lukket emballage og i perforerede grabbene, 2) undersøge virkningen af en kontrolleret frigivelse ClO ₂ pose indesluttet i en beholder på fødevarebårne patogener og henfald af drue tomater, og 3) evaluere virkningerne af den kontrollerede frigivelse ClO ₂ om oplagring kvalitet drue tomater.

Protocol

1. Måling af gasformig ClO 2 i Headspace af et lukket kammer Opnå materialerne: ClO 2 pose (0,5 g ClO 2 opslæmning (9,5% ai) i en polymerfilm udvalgt for sin frigivelseshastighed (samlet overfladeareal på 6 cm 2), de nøjagtige komponenter er proprietære), et glas kammer (19.14 L), og et låg med omskiftelig gas ind- og udløb. Fastgør ClO 2 pose til låget ved hjælp af dobbeltklæbende tape. Kammeret lukkes ved forsegling af l?…

Representative Results

Frigivelsen af ClO 2 udviste et lineært mønster i løbet af de første få timer. Koncentrationen forøget ca. 2,38 ppm / t over den første 4 timer. Aktiveringshastigheden aftog efter 24 timers inkubation, og ClO 2 koncentration opnået 25,4 ppm. Imidlertid er koncentrationen tendens til at være stabil efter 24 timers inkubation (figur 1). Headspace koncentrationen ClO 2 i …

Discussion

Chlordioxid er en ideel biocid for at forhindre mad forfald. Det er imidlertid ustabil ved høje koncentrationer og ikke-transportable, kræver kostbare generatorer eller ineffektiv todelt pulver blanding. Denne undersøgelse undersøgte anvendelsen af ​​en stabil, klar-til-brug form af chlordioxid for at reducere fødevarefordærvelsesorganismer og forekomsten af ​​fødevarebårne sygdomme. I modsætning til andre chlordioxid applikationsteknologier øjeblikket er i brug, det kommercielle ClO _2, der …

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