Kontrollerad frisättning av klordioxid i en perforerad Packaging System för att förlänga hållbarheten och förbättra säkerheten för 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 kontrollerad frisättning av klordioxid _(CIO2) påse utvecklades genom att försegla en form uppslamning av _CIO2 i semipermeabel polymerfilm; frisättningsegenskaper påsen övervakades i behållare med eller utan frukt. Påsen fästs till insidan av en perforerad clamshell innehållande druvor tomater, och effekten på mikrobiell population, fasthet, och viktminskning utvärderades under en 14 dagars lagringsperiod vid 20 ° C. Inom 3 dagar, den _CIO2 koncentrationen i klämskalen nådde 3,5 ppm och förblev konstant till dag 10. Därefter minskade den till 2 ppm vid dag 14. _CIO2 påse uppvisade stark antimikrobiell aktivitet, vilket minskar Escherichia coli populationer av 3,08 log CFU / g och Alternaria alternata populationer genom 2,85 log CFU / g efter 14 dagars lagring. _CIO2 behandling minskade också mjukgörande och viktminskning och förlängdes den totala lagringstiden för de tomater. våra resultatantyder att _CIO2 behandling är användbar för att förlänga hållbarheten och förbättra den mikrobiella säkerhet tomater under lagring utan att försämra deras kvalitet.

Introduction

En kost rik på frukt och grönsaker kan bidra till att minska risken för många sjukdomar, bland annat hjärt-kärlsjukdomar och vissa typer av cancer ^1. Det finns dock ett antal livsmedelsburna mikrobiella patogener, såsom Escherichia coli, Salmonella enterica och Listeria monocytogenes, i samband med konsumtion av färska frukter och grönsaker som kan orsaka sjukdom eller dödsfall bland konsumenter som äter förorenad producerar ^två. Till exempel, E. coli O157: H7 utbrott har förknippats med druvor, tomater och jordgubbar ^{3, 4,} och hepatit A-utbrott har satts i samband med färska blåbär ^5. Dessutom kan mikrobiell kontaminering orsaka väsentlig förlust produkten genom efter skörd förfall ^6. Altern alternata är en viktig anläggning patogen svamp t hatt är känd att orsaka bladfläckar och andra sjukdomar i över 380 värd arter av växter ^7. Det har visat sig vara orsaken till en Altern svart fläck ^8, en stam kräfta sjukdom och ett blad fördärv tomater ^9. Därför behövs en säker och effektiv efter skörd dekontaminering behandling till båda styrfoodborne pathogens och för att förhindra efter skörd förfall i färskvaror.

Låg- och icke-rest teknik är nya trender för alternativa rengöringsmedel. En mängd olika efter skörd fungicider har använts för att minska försämringen organismer och för att förhindra livsmedelsburna sjukdomar. Ozon, ett starkt antimikrobiellt medel, har visat sig bevara kvaliteten och fräschören hos jordgubbar och blåbär ^{10, 11.} Emellertid kan ozon orsaka oxidation av fruktytan vävnad och kan resultera i missfärgning och försämring av smakkvalitets = "xref"> 12. Klor har använts för att sanera färskvaror, såsom blåbär och äpplen ^13. Medan effektiv, kan klor reagera med kväveinnehållande föreningar eller ammoniak, vilket resulterar i cancerogena biprodukter ^14, speciellt när den används för sanering av färsk frukt ^15.

Klordioxid _(CIO2), ett alternativ desinfektionsmedel, godkändes av både Kina och USA för hantering efter skörden av frukt och grönsaker ^16. _CIO2 är ett vattenlösligt oxidationsmedel med en oxideringskapacitet 2,5 gånger större än den för fritt klor ^17. _CIO2 är mycket effektivt vid låga koncentrationer och med en kort kontakttid ^18. _CIO2 har låg toxicitet och minimal korrosivitet vid de koncentrationer som används för desinficering, och det är erkänd som en av de mest effektiva baktericidaoch fungicida medel för användning i en mängd olika inställningar ^{19, 20, 21.}

Talrika forskningsresultat har visat att _CIO2 kan styra livsmedelsburna patogener och efter skörd förfall ^16. Till exempel, har _CIO2 gas använts för att inaktivera L. monocytogenes, Salmonella och E. coli O157: H7 och för att förhindra blåbär och jordgubbar förstöring ^{22, 23.} _CIO2 gas minskar risken för mikrobiell kontaminering under bibehållande attributen för färsk frukt, och det var effektiva på att kontrollera den efter skörd sönderfallet av jordgubbar ^24. Det är emellertid instabil vid höga koncentrationer och icke-transportabla, historiskt kräver kostsamma generatorer på plats eller ineffektiv tvådelad pulverblandning.

Men en ny CIO2 produkt med en färdig, formulering med reglerad frisättning (dvs behöver den inte en generator eller förblandning av ingredienser) har visat sig vara mycket effektiva på att kontrollera livsmedelsförstörande organismer och patogener i preliminära experiment ^25. Det är en säker, kostnadseffektiv, icke-korrosiva, lätt att transportera och kontrollerad frisättning av _CIO2, utan några negativa effekter på miljön. Tidigare experiment har visat att denna långsam frisättning _CIO2 pulver förpackade i filtreringsmaterialet och placerades i vikbar förpackning minskade signifikant sönderfallet av färska blåbär och jordgubbar, minskade berry vattenförlust, och hölls frukt fasthet under efter skörd lagring ^{25, 26.} Nyligen var en kontrollerad frisättning _CIO2 paket utvecklats genom att försegla en form uppslamning av _CIO2 i en semipermeabel polymerfilm. Målen för detta arbete vartill: 1) övervaka CLO _två gas frisättningsegenskaper i både en stängd behållare och i perforerade clamshells, 2) undersöka effekten av en kontrollerad frisättning _CIO2 påse innesluten i en behållare på livsmedelsburna patogener och sönderfallet av druvmust tomater, och 3) utvärdera effekterna av den frisättningsreglerade _CIO2 på lagringskvaliteten av druv tomater.

Protocol

1. Mätning av Gasformig CIO2 i gasutrymmet i en sluten kammare Erhålla de material: CIO2 påse (0,5 g CIO2 uppslamning (9,5% ai) i en polymerfilm vald för dess frigöringshastighet (total ytarea av 6 cm 2), de exakta komponenterna är proprietära), en glaskammare (19,14 L), och ett lock med omkopplingsbar gasinlopp och utlopp. Fäst CIO2 påse på locket med hjälp av dubbelhäftande tejp. Stänga kammaren genom försegling av lock…

Representative Results

Frisättningen av CIO2 uppvisade ett linjärt mönster under de första timmarna. Koncentrationen ökade ca 2,38 ppm / h över den första 4 h. Frisläppningshastigheten saktade efter 24 h inkubation och CIO2 koncentrationen nådde 25,4 ppm. Emellertid koncentrationen tenderade att vara stabila efter 24 h inkubering (figur 1). Gasutrymmet CIO2 koncentration i clamshell med druv…

Discussion

Klordioxid är en idealisk biocid för att förhindra livsmedels förfall. Det är emellertid instabil vid höga koncentrationer och icke-transportabla, som kräver kostsamma generatorer eller ineffektiv tvådelad pulverblandning. Denna studie undersökte tillämpningen av en stabil, redo att använda formen av klordioxid för att minska livsmedels förstörs och förekomsten av livsmedelsburna sjukdomar. I motsats till andra klordioxidapplikationsteknik för närvarande är i bruk, den kommersiella _CIO2 som …

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