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

Gecontroleerde afgifte van chloordioxide in een geperforeerde Packaging System aan Verleng de houdbaarheid en verbeteren van de veiligheid van de Grape Tomaten

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

Een gecontroleerde afgifte chloordioxide (ClO 2) pouch werd ontwikkeld door het afdichten van een slurry vorm van ClO 2 de halfdoorlaatbare polymere film; de lossingseigenschappen van de zak werd gecontroleerd in containers met of zonder fruit. Het zakje is aangebracht aan de binnenzijde van een geperforeerde clamshell met druiven tomaten en het effect op de microbiële populatie, stevigheid en gewichtsverlies werd geëvalueerd gedurende 14 dagen opslagperiode bij 20 ° C. Binnen 3 dagen, de ClO 2 -concentratie in de schalen bereikte 3,5 ppm en bleef constant tot dag 10. Daarna is gedaald tot 2 ppm op dag 14. De ClO 2 zakje vertoonden sterke antimicrobiële werking, het verminderen van Escherichia coli populatie van 3,08 log CFU / g en Alternaria alternata populatie van 2,85 log CFU / g na 14 dagen opslag. De ClO2 behandeling ook verminderd verzachtende en gewichtsverlies en verlengde de algehele houdbaarheid van de tomaten. onze resultatensuggereren dat ClO2 behandeling is handig voor het verlengen van de houdbaarheid en verbetering van de microbiële veiligheid van tomaten tijdens opslag zonder hun kwaliteit schaden.

Introduction

Een dieet rijk aan verse groenten en fruit kan helpen om het risico van veel ziekten, met inbegrip van hart-en vaatziekten en bepaalde vormen van kanker 1 te verminderen. Er zijn echter een aantal van door voedsel overgedragen pathogene micro-organismen, zoals Escherichia coli, Salmonella enterica en Listeria monocytogenes, in verband met de consumptie van verse groenten en fruit die ziekte of zelfs de dood kan veroorzaken bij de consument die eten besmette producten 2. Bijvoorbeeld E. coli O157: H7 uitbraken zijn geassocieerd met druiven, tomaten en aardbeien 3, 4, en hepatitis A uitbraken zijn geassocieerd met verse bosbessen 5. Daarnaast kan microbiële verontreiniging aanzienlijk productverlies tot 6 postharvest bederf veroorzaken. Alternaria alternata is een belangrijke plant pathogene schimmel t hoed is bekend bladvlekken en andere ziekten veroorzaken dan 380 gastheersoort planten 7. Het is aangetoond dat de oorzaak van een Alternaria zwarte vlek 8, een steel canker ziekte en bladvlekkenziekte tomaten 9 zijn. Daarom is een veilige en efficiënte na-oogst decontaminatiebehandeling nodig om zowel controle pathogenen en na-oogst verval in verse producten te voorkomen.

Waarbij weinig of geen residu technologieën zijn nieuwe trends voor alternatieve ontsmettingsmiddelen. Een verscheidenheid van naoogst fungiciden zijn gebruikt om bederf organismen te beperken en om voedsel ziekte te voorkomen. Ozon, een sterk antimicrobieel middel, is aangetoond dat de kwaliteit en versheid aardbeien en bosbessen 10, 11 te behouden. Evenwel ozonoxydatie fruit oppervlakteweefsel veroorzaken en kan leiden tot verkleuring en achteruitgang van smaakkwaliteits = "xref"> 12. Chloor is gebruikt om verse producten te zuiveren, zoals bosbessen en appels 13. Hoewel effectief, kan chloor reageren met stikstofhoudende verbindingen of ammoniak, waardoor carcinogene bijproducten 14, vooral indien gebruikt voor de sanering van vers fruit 15.

Chloordioxide (ClO 2), een alternatief ontsmettingsmiddel, werd goedgekeurd door zowel China als de VS voor de na-oogst behandeling van groenten en fruit 16. ClO 2 is een in water oplosbaar oxidatiemiddel een oxidatiecapaciteit 2,5 maal groter dan die van vrij chloor 17. ClO 2 is zeer effectief bij lage concentraties en met een korte contacttijd 18. ClO 2 heeft een lage giftigheid en minimale corrosiviteit in de concentraties voor desinfectie en wordt erkend als een van de meest effectieve bactericideen fungicide middelen voor gebruik bij diverse instellingen 19, 20, 21.

Talrijke onderzoeksresultaten hebben aangetoond dat ClO 2 pathogenen en na-oogst verval 16 kan besturen. Zo heeft ClO 2 gas gebruikt om L. monocytogenes, Salmonella en E. coli O157 inactiveren: H7 en bosbessen en aardbeien bederf 22, 23 te voorkomen. ClO 2 gas vermindert het risico van microbiële contaminatie terwijl de eigenschappen van vers fruit en het was effectief bij het beheersen van na-oogst verval aardbeien 24. Het is echter onstabiel bij hoge concentraties en niet-verplaatsbare historisch vereisen dure generatoren aanwezig of inefficiënte tweedelige poeder mengen.

Echter, een nieuwe ClO2 product met een kant en klare, gecontroleerde afgifteformulering (dwz, is het niet een generator of vooraf mengen van ingrediënten vereist) bleek zeer effectief bij het beheersen voedselbederf organismen en pathogenen voorproeven 25 zijn. Het is een veilige, kosteneffectieve, niet corrosief, gemakkelijk te vervoeren, en gereguleerde afgifte vorm van ClO 2, zonder nadelige gevolgen voor het milieu. Eerdere experimenten hebben aangetoond dat deze langzame afgifte ClO 2 poeder omwikkeld met filtermateriaal en in clamshell verpakking significante vermindering van het verval van verse bosbessen en aardbeien, bessen verminderde waterverlies en onderhouden fruit stevigheid tijdens naoogstbewaring 25, 26. Recent werd een gereguleerde afgifte ClO 2 packet ontwikkeld door het afdichten van een slurry vorm van ClO 2 in een semipermeabele polymeerfilm. De doelstellingen van dit werk warentot: 1) controleren ClO 2 gasafgifte eigenschappen in zowel een gesloten houder en geperforeerde clamshells, 2) onderzoekt het effect van een gecontroleerde afgifte ClO 2 pouch opgenomen in een container op pathogenen en het verval van druiven tomaten, en 3) de effecten van de gecontroleerde afgifte ClO 2 op de opslag kwaliteit van de druiven tomaten te evalueren.

Protocol

1. meten van gasvormige ClO 2 in de vrije ruimte van een gesloten kamer Verkrijgen materialen: ClO 2 pouch (0,5 g ClO 2 slurry (9,5% ai) in een polymeerfilm gekozen om de vrijgavesnelheid (totale oppervlakte van 6 cm2), de precieze componenten zijn gesloten), een glazen kamer (19,14 L) en een deksel met schakelbare gasinlaat en uitlaat. Bevestig de ClO 2 buidel het deksel met dubbelzijdig plakband. Sluit de tank door het afdichten van …

Representative Results

De release van ClO 2 vertoonde een lineair patroon over de eerste paar uur. De concentratie steeg ongeveer 2,38 ppm / h in de eerste 4 uur. De snelheidsbegrenzing vertraagd na 24 uur incubatie, en de ClO 2-concentratie bereikt 25,4 ppm. De concentratie eerder stabiel na 24 uur incubatie (figuur 1) zijn. De kopruimte ClO 2-concentratie in de grijper met druiventomaten ongeveer 4…

Discussion

Chloordioxide is een ideale biocide om voedsel bederf te voorkomen. Het is echter onstabiel bij hoge concentraties en niet-verplaatsbare, vereisen dure generatoren of inefficiënte tweedelige poeder mengen. Deze studie onderzocht de toepassing van een stabiele, kant-en-klare vorm van chloordioxide voedselbederf en de incidentie van door voedsel overgedragen ziekten te verminderen. In tegenstelling tot andere chloordioxide toepassing technologieën die momenteel in gebruik is, de commerciële ClO2 hier wordt g…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We willen de financiële steun van Worrell Water Technologies, LLC bedanken. Vermelding van een handelsmerk of een eigen product is uitsluitend voor identificatie en geeft geen garantie of waarborg van het product door het Amerikaanse ministerie van Landbouw impliceren.

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