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Environnement

Procedimientos de laboratorio fumigación Control de plagas con Gas de óxido nítrico

Published: November 24, 2017
doi:
10.3791/56309
, ,
1Crop Improvement and Protection Unit,USDA-ARS, 2The University of California Davis

Summary

Este papel describe el óxido nítrico (NO) protocolos de fumigación para el control de plagas de postcosecha. Cámaras de fumigación se vuelcan con el nitrógeno (N2) establecer condiciones de oxígeno ultralow antes NO se inyecta. Al final, cámaras se vuelcan con N2 para diluir NO antes de exponer los productos al aire ambiente para evitar la exposición a2.

Abstract

Óxido nítrico (NO) es un fumigante recién descubierto para el control de plagas poscosecha. Este documento proporciona protocolos detallados para llevar a cabo ninguna fumigación en productos frescos y procedimientos para la evaluación de la calidad del producto y análisis de residuos. Una cámara de fumigación hermética que contiene frutas y hortalizas frescas se lava primero con nitrógeno (N2) para establecer un entorno ultra bajo oxígeno (ULO) seguido por la inyección de NO. La cámara de fumigación se luego mantiene a baja temperatura de 2-5 ° C para un determinado período de tiempo necesaria para matar una plaga objetivo para completar un tratamiento de fumigación. Al final de un tratamiento de fumigación, la cámara de fumigación se lava con N2 para diluir NO antes de abrir la cámara de aire ambiente para evitar la reacción entre el NO y O2, que produce2 y dañar los delicados productos frescos. En diferentes momentos después de la NO fumigación,2 en headspace y nitrato y nitrito en muestras líquidas fueron medidos como residuos. Calidad del producto se evaluó después de 2 semanas de almacenamiento en frío después del tratamiento para determinar efectos de ninguna fumigación de la calidad del producto. O2 de reaccionar no es fundamental a la NO fumigación y es una parte importante de los protocolos. SIN niveles de medición es difícil y se proporciona una solución práctica. También se sugieren modificaciones posible protocolo para no medir los niveles de en las cámaras de fumigación, así como residuos. NINGUNA fumigación tiene el potencial para ser una práctica alternativa a la fumigación con bromuro de metilo para el control de plagas poscosecha en productos frescos y almacenados. Esta publicación pretende ayudar a otros investigadores a llevar a cabo ninguna investigación de fumigación para el control de plagas poscosecha y acelerar el desarrollo de NO fumigación para aplicaciones prácticas.

Introduction

El óxido nítrico es una molécula de mensajero celular ubicua en todos los sistemas biológicos2. Es liberado en grandes cantidades como un contaminante común de la combustión de combustibles fósiles de las centrales eléctricas y vehículos de motor y produce en grandes cantidades como producto intermedio en la producción de fertilizantes. Intenso trabajo de investigación no en los últimos 20 años ha producido una gran cantidad de conocimiento sobre su importancia, funciones y mecanismos en la regulación de procesos bioquímicos y fisiológicos en diversos sistemas biológicos. Este conocimiento ha dado lugar a diversas aplicaciones médicas de NO para el tratamiento de enfermedades respiratorias y cardiacas14,15,16. En la agricultura, NO fue utilizado hace más de 100 años en productos cárnicos procesados para preservación de pigmento rojo3. NO también se extiende la vida útil y mejora la calidad de poscosecha de una amplia variedad de productos frescos11,12,17,18,19,20. Más recientemente, NO resultó para ser un potente fumigante para el control de plagas poscosecha6.

NO se ha demostrado para ser eficaz contra todas las etapas de vida de los insectos probados (figura 1). Las especies de plagas representan diversos tipos y etapas de la vida de las plagas e indican el gran potencial de NO fumigación control de plagas diversas especies. La eficacia de la NO fumigación contra plagas de insectos es cercano de fumigación con bromuro de metilo. Sin embargo, ninguna fumigación puede realizarse a temperaturas de almacenamiento en frío. Fumigación con bromuro de metilo requiere el calentamiento de productos almacenados frío y, por lo tanto, puede afectar la calidad del producto. Por ejemplo, el trips occidental de las flores, Frankliniella occidentalisy pulgón de la lechuga, Nasonovia ribisnigri, pueden ser no controlado en 2 y 3 h con 2.0% y 1.0% ninguna fumigación, respectivamente, en 2 ° C6. NINGUNA fumigación también es mucho más rápida que la fumigación fosfina, que es el tratamiento alternativo principal el bromuro de metilo y puede tomar más de diez días para el control de plagas4,6,9,10.

Fumigación de óxido nítrico es eficaz contra insectos internos y externos. Visto ala de Drosophila, Drosophila suzukii, larvas en cerezas infestadas son controladas en 8 h con 2.5% NO fumigación9. Las larvas de carpocapsa, Cydia pomonella, en manzanas infestadas son controladas completamente en una fumigación 24 h con el 5% NO a 2 ° C9,10. La eficacia de la NO fumigación aumenta con el aumento de la concentración, tiempo de tratamiento y temperatura6. Estos factores se pueden utilizar para optimizar hay tratamientos de fumigación para diferentes especies de insectos en varias materias.

Sin embargo, NO reacciona con O2 espontáneamente para producir21. Esto no sólo consume n pero también puede causar daños a los productos frescos como la lechuga (figura 2). Por lo tanto, ninguna fumigación debe llevarse a cabo bajo condiciones de ultra bajo oxígeno (ULO) para preservar NO. Para los productos frescos, NO las fumigaciones también necesitan terminar lavándolas con N2 para diluir NO antes de exponer los productos fumigados a aire ambiente para reducir la exposición a2. Estas exigencias aumentan la complejidad y el costo de la NO fumigación. Sin embargo, ninguna fumigación de la se espera que sea técnicamente factible y rentable7. Todos los componentes de gran no escalan ninguna fumigación están disponibles comercialmente o se puede hacer comercialmente equipos de generación de nitrógeno, sin fuente, equipo de control (analizador de2 O, ningún metro) y cámaras de fumigación hermética. Atmósfera controlada (CA) almacenamiento y envío en la baja atmósfera de O2 se han utilizado comercialmente. El costo energético de generación N2 para la NO fumigación también es modesto y variará dependiendo de la localización7.

Fumigación de óxido nítrico también es seguro para frutas y verduras cuando termina correctamente por lavado con N2 para diluir NO primero antes de exponer los productos al ambiente de aire8. NINGUNA fumigación ha demostrado ser seguro a todas las frutas frescas y vegetales probados hasta la fecha incluyendo lechuga, brócoli, pepinos, pimientos, tomates, fresas, manzanas, peras, naranjas y limones8. Una fumigación de 4 h con 1% NO a 2 ° C para el control de trips también mejora la calidad de fresa. Una semana después de la fumigación, fresas tratadas son más firmes y tienen colores más brillantes y más ricos y, por lo tanto, mejor poscosecha calidad en comparación con el control8.

Fumigación de óxido nítrico también no deja residuos nocivos productos fumigados. Como NO reacciona con O2 para producir2, ninguna fumigación puede resultar en la deposición de n º2 en los productos debido al punto de ebullición de 21 ° C de2. En presencia de agua,2 hidroliza para formar ácido nítrico (HNO3). Por lo tanto, ninguna fumigación de la potencialmente puede resultar en nitratos (NO3–) y nitritos (NO2–) como residuos en productos tratados. Cuando la fumigación es terminada con N2 no enjuague, resultados de fumigación no o muy poco aumento en nitrato o nitrito como residuos a las 24 h después de la fumigación de productos frescos9,21.

La naturaleza reactiva de NO con O2 también requiere procedimientos estrictos para evitar que entre O2 durante el proceso de llevar a cabo ningún tratamiento de fumigación. La complejidad y procedimientos rigurosos se ilustra mejor visualmente y deben ser seguidos y dominados. En esta presentación de video diario, ninguna fumigación de productos frescos se explicó, ilustrada y demostrada para permitir a otros investigadores llevar a cabo ninguna investigación de fumigación y desarrollar hay tratamientos de fumigación para control de plagas poscosecha. Estos esfuerzos ayudarán a acelerar el uso comercial de ninguna fumigación control de plagas poscosecha en los productos frescos y almacenados.

Protocol

Nota: óxido nítrico la fumigación de productos frescos se inicia estableciendo oxígeno ultra bajo las condiciones en las cámaras de fumigación, seguido por la inyección de n y que las cámaras de fumigación a ciertas temperaturas durante la duración de un tratamiento específico y luego es terminó volcando con N2 diluir NO antes de abrir las cámaras de fumigación como ilustrado (figura 3). Para mediciones de NO2 en el espacio central de cámaras de fumigación y de nitrato y nitrito en muestras líquidas no usando el modelo 405 nm2/NO/NOx monitor y analizador de óxido nítrico NOA, consulte los manuales de los fabricantes para procedimientos de operación detallada. PRECAUCIÓN: el óxido nítrico es un agente oxidante fuerte y reacciona con el oxígeno espontáneamente para producir dióxido de nitrógeno. Óxido nítrico y dióxido de nitrógeno son tóxicos. Por favor consulte la MSDS para una manipulación segura y utiliza. Para su seguridad personal, todas las medidas de los experimentos de fumigación de pequeña escala que implica manejo y potencial exposición a ningún o ninguna2 deben llevarse a cabo en una campana de humos. Personal alarma2 no debe utilizarse para llevar a cabo gran escala hay experimentos de fumigación. 1. preparación de materiales e instrumentos Instrumentos, piezas y materiales necesarios para la NO fumigación Hacer una bolsa de papel con una salida de la tubería para NO. Selle la abertura de una bolsa de papel de aluminio alrededor de un tubo de politetrafluoroetileno (PTFE) utilizando un sellador de calor. Usar pegamento epóxico para sellar las costuras y junta alrededor del tubo de politetrafluoroetileno (PTFE) para producir el bolso de la hoja. Añadir una llave de paso en el extremo del tubo.Nota: Bolsas de papel de aluminio con tubería no están comercialmente disponibles. Pero pueden hacerse fácilmente en el laboratorio con bolsas de papel de fuentes comerciales utilizando un sellador de calor.Nota: Nitrógeno: nitrógeno Regular industria en cilindros comprimidos tiene una pureza de ≥99.99% y es conveniente para ninguna fumigación de la. Dos o más cilindros con reguladores se pueden establecer en tienen presiones de salida diferentes y conectados entre sí. El cilindro con la mayor presión de salida se utilizará primero antes de que se utilizará el cilindro con la presión de salida menor. Esto será útil en la fumigación de grandes pruebas. Cámaras de fumigación hermética.Nota: Hermeticidad es crítico NO fumigación porque NO reacciona con O2 se filtró en la cámara. Esto reducirá NO disponible para el control de plagas y también producir2 que puede dañar productos frescos. Cámaras de tarro de cristal: engrasar el borde de la tapa ligeramente con vaselina. Luego selle la jarra con la tapa que tiene dos salidas después de cargar objetos como productos infestados de insectos en la jarra.Nota: Cada tapa de la jarra tiene dos salidas y una de las salidas tiene un tubo de plástico a la parte inferior de la jarra para aumentar la eficiencia del recambio de aire. Cámaras hechas de ollas a presión: engrasar el borde de la recámara con jalea de petróleo. Productos y los insectos en la cámara de carga y sellado con la tapa. Cámaras de fumigación grande: engrasar la Junta ligeramente con vaselina. Luego cargar los productos en la cámara. Cierra la puerta. Apretar las mordazas si es necesario para mantener un sello hermético.Nota: No hay gas es altamente volátil, por lo que no es necesario tener un ventilador en una cámara de fumigación para mantener aire en la cámara de mezclado. 2. establecimiento de condiciones ULO en cámaras de fumigación Conectar una cámara a la línea de2 N y un analizador de O2 .Nota: Un conector en T con un extremo va al analizador y el otro extremo, equipado con una válvula de retención unidireccional se puede utilizar para liberar el aire para evitar alto flujo al analizador O2 . Liberar N2 a través de un caudalímetro para limpiar la cámara para quitar el oxígeno. Reducir la tasa de flujo de2 N a 0.5 – 1 L/min cuando O2 nivel es cerca de 30 ppm. 3. inyección de Gas NO Llene la bolsa sin gas. Llenar la bolsa con N2 primero y aspirar el aire hacia fuera para lavar O2 de la bolsa. Luego no suelte gas en la bolsa en una campana de humos. Cuelgue la bolsa en una campana de humos que se utilizará para la NO fumigación.Nota: Después de uso prolongado, la bolsa puede llegar a ser degradada y la tubería puede ser frágil debido a los efectos corrosivos de la2. Por lo tanto, las bolsas tendrán que reemplazarse periódicamente. Inyectar NO en cámaras de fumigación. Lave la jeringa y une tuberías con N2 para eliminar O2. Toma una muestra de n de la bolsa de papel NO e inyecte en cámaras de fumigación. Después de la inyección, enjuague la jeringa y une tuberías con N2. Coloque cámaras de fumigación de 2 ° C para la duración del tratamiento de fumigación. 4. no medir la concentración de en una cámara de fumigación Nota: No hay concentraciones en fumigación control de plagas pueden variar de 2.000 ppm (0,2%) a 50.000 ppm (5%). Esta gama está “fuera del alcance” del actual NO controla. Sin embargo, hay niveles todavía pueden medirse en muestras diluidas o mediante un dispositivo de dilución. Fumigaciones de cámara pequeña Diluir las muestras de aire de los frascos de tratamiento en el extremo del fumigación: Establecer condiciones ULO en ≤30 ppm O2 en tarros. Toma de muestras de gas de los frascos de tratamiento para inyectar en los tarros ULO. Medir niveles NO y NO2 en las muestras diluidas por circulación de aire a través de un monitor de gas de chimenea. Fumigaciones de cámara grande: los procedimientos se ilustran en la figura 4. Establecer un sistema de dilución. Medir niveles NO y NO2 . Encienda el monitor de gas de chimenea y lavarlo con N2. Encender el flujo de gas de muestra para medir los niveles NO y NO2 . Terminar la medición apagando el flujo de gas de muestra. 5. no terminar ninguna fumigación de la Fumigación de insectos sólo Colocar cámaras de fumigación en una campana de humos. Abrir los compartimientos. Recuperar los insectos para la evaluación de la mortalidad.Nota: Insectos por lo general se realizan en una cámara ambiental durante la noche después de la fumigación para permitir que todos los insectos vivos para recuperarse antes de ser anotado para la mortalidad. Fumigación de productos frescos Mover cámaras de fumigación en una campana de humos (para cámaras pequeñas). Lavar las cámaras de fumigación con N2 para permitir un intercambio de aire número específico. No seguimiento de ningún nivel en el puerto de salida.Nota: El monitor de gas de chimenea se puede utilizar para no controlar los niveles de durante la descarga de N2 . Por lo general, nos Lave cámaras de fumigación para reducir el nivel NO inferior a 200 ppm antes de abrir las cámaras de aire ambiente. Recuperar los insectos para la evaluación de la mortalidad (si se incluyen los insectos). Almacenar los productos fumigados para evaluación de la calidad del análisis y después del tratamiento de residuos.Nota: Permita que los productos fumigados suficiente tiempo en la capilla del humo para NO y NO2 que se disipe antes de mudarse para el almacenamiento. Productos fumigados normalmente se almacenan a baja temperatura con controles en un refrigerador durante un determinado período antes de evaluarse para la calidad postcosecha y posibles lesiones. 6. Análisis de residuos Medida de dióxido de nitrógeno (NO2) a 405 nm NO2/NO/NOX monitor Encienda y el 405 nm NO2/NO/NOX monitor para calentamiento 20-30 min. Cerca de la cámara de fumigación que contiene el producto.Nota: Después de la fumigación, cámaras de fumigación fueron abiertas y colocadas a una cierta temperatura para permitir2 a disipar. En el momento cuando no se mide ninguna liberación de2 , sello hermético con tapa la cámara con dos puertos equipados con llaves de paso. Una temperatura de 20 ° C se utilizó en la demostración del procedimiento. Conecte al monitor de2 NO a la cámara para hacer circular el aire a través del monitor de2 NO. Inmediatamente iniciar registro de datos sobre el nº2 monitorearan y recogen datos durante 1 minuto. Desconecte la cámara del monitor y mantener la cámara sellada.Nota: El registro de datos se puede iniciar ya sea a través de menú -> Dat -> Registro en el monitor de2 NO, o a través del Software de gráfica en una computadora. Mantener las cámaras selladas a 20 ° C por 1 h, luego repita el paso de la colección de datos.Nota: El intervalo de tiempo puede ajustarse dependiendo de la velocidad de liberación de NO2 de productos fumigados. Calcular la diferencia entre los dos hay2 concentraciones y convertir los datos en mg/kg/h. Nitratos y nitritos mediciones con un analizador de NO GE Sievers 280iNota: Consulte el manual del fabricante y el de papel21 por Yang y Liu (2017) para obtener información detallada. Preparación de la muestra Homogeneizar las muestras de productos en la licuadora. Transferencia 15 g de la muestra homogeneizada de la licuadora en un frasco. Añadir 100 mL de agua destilada de H2O para reposar 10 minutos en el frasco. Filtrar la muestra y almacenar la solución filtrada de 2 ° C hasta su uso. Preparación del agente reductor para la medición de nitrato con analizador de óxido nítricoNota: Consulte el manual del fabricante para obtener información detallada. Agregar 0,8 g de cloruro de vanadio (VCl3) en un matraz. Lentamente añadir 100 mL de ácido de hidrocloruro de 1 M (HCl) en el matraz con el VCl3, tapa el matraz y agitar. Filtrar la solución con papel filtro y un embudo y sello de la botella de solución filtrada con papel de aluminio y guardarla en el refrigerador. Medición de nitrato y nitrito con analizador de óxido nítricoNota: Consulte el manual del fabricante para obtener información detallada. Precaliente el baño de agua a 95 ° C. Añadir 4-6 mL de agente de reducción de nitrato en un recipiente de purga y ajustar el flujo de gas inerte a un nivel apropiado.Nota: El gas inerte era él. También puede utilizarse gas de N2 . Inyectar 5 μl de solución de la muestra con una jeringa en el recipiente de purga. Proceder a la siguiente inyección de muestra cuando se acaba el pico de la muestra. Medición de nitrito con analizador de óxido nítricoNota: Consulte el manual del fabricante para obtener información detallada. Ajuste la válvula en el recipiente de purga a 1-2 psi de presión para el gas inerte. Añadir 4-6 mL de ácido acético concentrado para llenar la primera bombilla del vaso de purga. Pesar 50 mg de yoduro de sodio (NaI) y disolver en 1-2 mL H2O. Añadir la solución de NaI al recipiente de purga y dejar mezclar de 1 a 2 minutos. Aumentar el flujo de gas inerte a un nivel apropiado. Inyectar 5 μl de solución de la muestra con una jeringa en el recipiente de purga. Proceder a la inyección de muestra siguiente terminado el pico de la muestra. 7. evaluación de la calidad poscosecha de frutas y verduras Nota: Lesiones producto de la NO fumigación pueden aparecer inmediatamente después de la fumigación (figura 5). Sin embargo, la calidad del producto se evalúa generalmente después de 1-2 semanas de almacenamiento en frío después del tratamiento. Síntomas de lesiones progresarán con el tiempo y pueden ser mejor identificados en la evaluación de la calidad. Procedimientos para la evaluación de diferentes productos frescos pueden variar sustancialmente. Solamente los procedimientos para la evaluación de la calidad de la lechuga se demuestran aquí como un ejemplo usando procedimientos establecidos5. Saque lechuga frigorífica dos semanas después de la fumigación. Retire la envoltura e Inspeccione las superficies para las manchas y la decoloración para todos los tratamientos incluyendo controles. Calificación y registro externa calidad visual para todos los tratamientos basados en procedimientos establecidos8. Cortar la lechuga en dos mitades y examinar cualquier manchas y decoloraciones para todos los tratamientos. Anotar y registrar puntajes internos calidad visual para todos los tratamientos.

Representative Results

Fumigación de óxido nítrico para las necesidades de productos frescos con una N2 flush para diluir NO antes de abrir las cámaras de fumigación para exponer productos a aire ambiente. Cuando se termina un tratamiento de fumigación abriendo directamente la cámara de aire ambiente sin un N2 descarga, la reacción entre el NO y O2 producirá NO2 y exposición de productos frescos a NO2 a menudo produce lesiones como manchas marrones, decoloración y manchas de tejido muerto8. Delicadas hortalizas y frutas como lechuga, calabacines y peras son propensos a daños por2. Cuando no hay fumigación se termina correctamente con un N2 al ras, el tratamiento de fumigación ha demostrado ser seguro sin alguna lesión a la calidad del producto (figura 6 y figura 7). De hecho, ninguna fumigación control de plagas se ha encontrado para mejorar la calidad poscosecha de productos frescos en comparación con controles unfumigated como se demostró en fresas. Fresas fumigados no para control de trips conservan un color más brillante y más rico y también menos suave una semana después de la fumigación en comparación con el control8. Cabezas de lechuga envueltas en mangas plásticas pueden sostener lesiones en hojas superficie directamente debajo de los orificios de ventilación de la envoltura debido a la reacción de NO con O2 para producir2 si la fumigación no se termina correctamente. Flushing con N2 en el extremo de NO fumigación no afectó ningún lanzamiento2 de productos fumigados. Cuando no hay fumigación fue terminada con N2 al ras, no hubo diferencias significativas en ninguna tasa de liberación de2 entre el tratamiento y el control. NINGÚN tratamiento de fumigación con aire en el extremo del fumigación, sin embargo, tenía un más alto no hay tasa de liberación de2 en comparación con el control y la liberación de2 disminuyó con el tiempo. Para los productos más frescos como lechuga, brócoli, fresa, manzana, naranja, etc., no hubo diferencias significativas en3– o NO niveles2– entre el tratamiento que fue terminada con un N2 ras y el control. Sólo cuando ningún tratamiento de fumigación fue terminado por lavado con aire normal, fueron significativamente más altos NO concentraciones2– en todos los productos fumigados y NO3– que tanto controlan y N2 lavado fumigado productos. La concentración de NO2– generalmente no era perceptible en tanto fumigado y control de productos (tabla 1 y tabla 2). Por lo tanto, no había significativos niveles de residuos de productos frescos fumigados a las 24 h después de la fumigación cuando fumigación fue terminada correctamente con lavado de nitrógeno. Figura 1: efectos de la NO fumigación de insectos y ácaros. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 2: Demostración de lesiones en lechuga por2 de la reacción entre el NO y O2 . Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 3: Diagrama de flujo de ningún procedimiento de fumigación. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 4: Método de usar un dispositivo de dilución y un gas gripe no monitor con ningún sensor para no medir ningún nivel en a gran escala test de fumigación. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 5: Compara efectos de los tratamientos de fumigación por N2 al ras y Ras al aire en calidad poscosecha de frutas y hortalizas frescas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 6: Poscosecha calidad de lechuga, brócoli y manzanas de tres tratamientos (C, T1, T2) 14 días después de la fumigación con control que representa C, T1 y T2, fumigación con un N2 al ras y fumigación terminado con aire lavado, respectivamente. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 7: Poscosecha calidad de naranjas, peras y melocotones de tres tratamientos (C, T1, T2) 14 días después de la fumigación con control que representa C, T1 y T2, fumigación con un N2 al ras y fumigación terminado con aire lavado, respectivamente. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Producto NO (%) Tratamiento NO3– (mg/100 g) NO2– (mg/100 g) Apple 5.0 NO-aire 1.60±0.12 un 0.50±0.16 un NO N2 1.36±0.13 ab 0.03±0.01 b Control 0.76±0.28 b 0 b Albaricoque 3.0 NO-aire 1.84±0.14 un 0.21±0.02 un NO N2 0.92±0.17 b 0 b Control 0.54±0.01 b 0 b Espárragos 3.0 NO-aire 2.19±0.13 un 0.08±0.04 un NO N2 0.70±0.03 b 0 una Control 0.84±0.07 b 0 una Blueberry 3.0 NO-aire 2.74±0.46 un 0.14±0.02 un NO N2 1.24±0.19 b 0 b Control 1.22±0.15 b 0 b Brócoli 3.0 NO-aire 18.69±3.75 un 0.17±0.06 un NO N2 18.51±3.42 un 0 b Control 12.26±2.31 un 0 b Cerezo 3.0 NO-aire 1.75±0.11 un 0 NO N2 0.56±0.09 b 0 Control 0.65±0.08 b 0 Ajo 3.0 NO-aire 5.05±0.45 un 0.14±0.02 un NO N2 4.45±0.79 un 0 b Control 5.01±0.69 un 0 b Uva 3.0 NO-aire 6.32±0.68 un 0 NO N2 2.38±0.43 b 0 Control 2.74±0.25 b 0 Pimienta 3.0 NO-aire 9.26±0.35 un 0.71±0.12 un NO N2 6.75±0.68 b 0.02±0.01 b Control 6.23±0.72 b 0 b Kiwi 3.0 NO-aire 1.66±0.55 un 0 NO N2 1.25±0.09 un 0 Control 1.41±0.31 un 0 Lechuga 2.0 NO-aire 112.85±20.17a 7.99±2.02 un NO N2 38.97±5.87 b 0.1±0.1 b Control 40.64±10.81b 0 b Naranja 3.0 NO-aire 1.22±0.13 un 0.27±0.05 un NO N2 1.05±0.05 un 0.02±0.01 b Control 1.24±0.22 un 0 b Ciruelo 3.0 NO-aire 1.04±0.08 un 0 NO N2 0.63±0.04 b 0 Control 0.84±0.11 ab 0 Fresa 2.5 NO-aire 6.01±0.62 un 0 NO N2 5.30±0.77 un 0 Control 6.16±1.06 un 0 Tabla 1: niveles de nitratos y nitritos como residuos a las 24 h después de la fumigación de óxido nítrico h 16 en frutas y hortalizas frescas. Para cada producto, los valores seguidos por letras diferentes son significativamente diferentes basado en HSD de Tukey, prueba de rango múltiple (P ≤0. 05). Reimpreso de Yang y Liu (2017).

Discussion

Mantener O2 de la cámara de fumigación es fundamental para el éxito NO fumigación control de plagas. Cámaras de fumigación deben tener sellos herméticos y líneas de conexión deben aclararse con gases inertes para quitar O2 antes de ser utilizado para no liberar gas en cámaras de fumigación o N2 . Otro aspecto crítico de la NO fumigación es dilución de n con un N2 al ras en el extremo del fumigación. Esto evita la producción de exceso2 y sus posibles lesiones a los productos frescos. Como diferentes productos tienen diferentes niveles de tolerancia a la NO exposición de2 , un tratamiento de fumigación NO puede requerir diferentes niveles de descarga de2 N para prevenir lesiones. Porque hay2 tiene un alto punto de ebullición de unos 21 ° C y también reacciona con agua ácidos forma, ninguna producción2 será probablemente resultado en aumentado2 productos fumigados como residuo y aumentos de nitrato o nitrito que se convierten de NO2.

El tipo de productos para fumigar también puede complicar el proceso de fumigación, como una descarga inicial con N2 para establecer condiciones ULO y un enjuague final con N2 para terminar el tratamiento de fumigación. Verduras de hoja grandes en perforado envolturas de plástico tales como lechuga envuelto representan una gran barrera para la ventilación de aire y por lo tanto un desafío para lavado O2 N2 en el inicio de la fumigación y lavado hacia fuera NO con N2 en el extremo del fumigación. Para estos productos, es mejor no utilizar combinaciones de baja las concentraciones y tiempos de tratamiento más largos para el control de las plagas porque es más seguro para la calidad del producto.

No monitoreo niveles en cámaras de fumigación es otro reto en la realización de ninguna fumigación. Mayoría de los instrumentos no puede medir el alto no hay concentraciones utilizadas en NO fumigaciones control de plagas. Hay algunos dispositivos de dilución que están comercialmente disponibles, pero se desconoce si serán adecuados para la NO fumigación. Sin embargo, un dispositivo de dilución puede ser realizado como se describe anteriormente y utilizado para NO monitoreo utilizando un monitor de gas equipada de un sensor NO.

Pueden hacer más modificaciones a los procedimientos de no monitoreo de las concentraciones de en cámaras de fumigación. Por ejemplo, se puede diluir una muestra del aire en una cámara de fumigación en una bolsa con un cierto volumen de nitrógeno. La muestra de aire diluido no puede entonces distribuirse a través de un monitor de gas de combustión equipado con una alta concentración sensor para no medir la concentración de. Sin embargo, será difícil evitar la oxidación del n en el proceso y la dilución proceso, probablemente, resulte en unas pérdidas de NO. Por lo tanto, NO calculado basado en la medición del aire diluido muestras de la fumigación cámaras será inferior a la real hay niveles en la cámara de fumigación.

El proceso de establecer condiciones ULO en cámaras de fumigación pueden modificarse basado en qué tipos de cámaras de fumigación están disponibles. Para cámaras de fumigación que se pueden utilizar bajo condiciones de vacío, pueden establecerse condiciones ULO por el proceso de aspiración repetida seguido llenando la cámara con gas nitrógeno. Este proceso será más eficiente en el establecimiento de condiciones ULO que el proceso de lavado normal descrito anteriormente. Para productos almacenados, CO2 también puede ser utilizada en lugar de N2 para establecer condiciones ULO para ninguna fumigación de la.

Para análisis de residuos, de los 405 nm NO2/NO/NOx monitor fue seleccionado para no medir ninguna liberación de gas2 de muestras de fumigado en los cabeza espacios y el analizador de óxido nítrico fue creado para detectar nitratos y nitritos en muestras líquidas. Sin embargo, otros tipos de instrumentos están disponibles con convenientes sensibilidades y especificidades para la medición2 en headspaces y medición de nitratos y nitritos en muestras líquidas. Por lo tanto, pueden modificarse los procedimientos para las mediciones de residuos basado en la disponibilidad de instrumentos.

Como NO es muy volátiles con un punto de ebullición de-152 ° C y reacciona al instante con O2, no se espera que NO quedaría como un residuo en los productos fumigados, después de la fumigación. Por lo tanto, sólo2 se midió en los espacios vacíos de los productos fumigados. NO2 tiene un alto punto de ebullición de 21 ° C y se disipa más lentamente desde los productos y por lo tanto es probable que en los productos fumigados durante algún tiempo después de la fumigación.

Para verduras de hoja, si no hay fumigación no se lava con N2 en el final, NO reaccionarían con O2 para producir2 y puede provocar la persistencia de NO2 por algún tiempo como productos frescos se almacenan típicamente a bajas temperaturas. Por lo tanto, desde el punto de pie de acortamiento del periodo de tiempo reentering después de la fumigación, ninguna fumigación debe también aclararse con N2 en el extremo del fumigación. Seguimiento no hay liberación de2 es, pues, importante determinar cuánto tiempo y cómo mucho NO2 permanecerá en productos después de la fumigación. Los niveles sobre los productos fumigados NO2 potencialmente afectará cómo se manejan o almacenan los productos fumigados.

Nitrato existe naturalmente en el suelo y plantas, incluyendo frutas y verduras.  Algunos vegetales de raíz pueden acumular altas concentraciones de nitratos. Las verduras son la principal fuente dietética de nitratos. Por ejemplo, espinacas y lechugas frescas tienen niveles de nitrato promedio de 1.080 786 y 1.420-3.400 mg/kg. El Reglamento de la Comisión Europea establece los niveles máximos de nitrato para lechuga y espinaca a 2.500-4.500 y 2.000-3.000 mg/kg13. Nitratos y nitritos también con frecuencia se añaden a carnes procesadas como tocino, jamón, salchichas y perros calientes y son consumidos como se utilizan como conservante en los productos de carne. Mediciones de nitratos y nitritos como residuos de fumigación NO fueron pensadas para proporcionar información sobre la medida en que la fumigación NO puede alterar sus niveles en los productos fumigados y no tenga alguna relevancia para la seguridad alimentaria. Por lo tanto, las mediciones de nitratos y nitritos como residuos deben considerarse como opcionales a menos que ellos son requeridos por agencias reguladoras en el registro de NO como un fumigante u otros procesos normativos. Los procedimientos detallados para las mediciones de nitratos y nitritos son también disponibles21.

Fumigación de óxido nítrico tiene ventajas de alta eficacia contra todas las etapas de vida de insectos y ácaros y sin residuos dañinos en comparación con la mayoría de los otros fumigantes, como se analizó anteriormente6,7,9. Dado que hay una crítica falta de eficaces alternativas a la fumigación con bromuro de metilo para el control de plagas poscosecha y fumigantes alternativos la mayoría dejan residuos tóxicos en los productos fumigados, ninguna fumigación garantiza mucho mayor investigación, desarrollo, y esfuerzos de registro a esta solución de control de plagas poscosecha seguro y eficaz al mercado. Sin embargo, debido a la complejidad y estrictos requisitos para condiciones ULO de los procedimientos de fumigación, capacitación puede requerir de muchos investigadores a no iniciar ninguna investigación de fumigación. Es nuestra intención proporcionar informativa y fácil de seguir los procedimientos de laboratorio hay tratamientos de fumigación para plagas postcosecha controlan frescos y almacenan productos agrícolas. Los principios de los procedimientos pueden ser utilizados no desarrollar protocolos para a gran escala fumigaciones para aplicaciones prácticas.

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Esta investigación fue apoyada en parte por las subvenciones TASC de USDA servicios agrícolas extranjeros.

Materials

Nitric oxide gas Praxair UN1660 99.5% purity
Nitrogen gas Praxair UN1066 Industry grade
Fumigation chamber (custom made) Size: 30"x30"x30"; made of stainless steel with rubber gaskit along the rim.  The chamber is sealed by clampdown its lid to the vaseline greased gaskit. The chamber has multiple ports for flushing the chamber and for taking air samples.
Nitric Oxide Analyzer GE Scientific NOA 280i analyzer Measure NO plus NO2, Nitrate and nitrite
Model 405nm NO2/NO/Nox monitor 2B Technologies Inc Ranges: NO (0-2ppm), NO2+NO (0-10ppm)
Kane 900+ gas monitor Kane International With NO, NO2, CO, O2 sensors
Flowmeter and controllers Omega Engineering Flow ranges: 0-1, 0-5, 0-20 LPM
Tubing, connectors, stopcocks Cole-Parmer Tubing: nylon and teflon, sizes: 1/8" and 5/32" (4mm); They fit to connectors and stockcocks 
Oxygen analyzer Illinois Instruments Model 810 Ziconia sensor, sensitivity: 0.1ppm, range: 0-100%
NO2 personal alarm SENSIT Technologies Sensit P100 Should be used in conducting large scale NO fumigations outside a fume hood
Flowmeter and controllers Omega Engineering Flow ranges: 0-1, 0-5, 0-20 LPM
Gastight syringes SGE Analytical Science 10 ml, 100 ml
Gastight syringes Hamilton Company 10uL
Tubing, connectors, stopcocks Cole-Parmer Tubing: nylon and teflon, sizes: 1/8" and 5/32" (4mm); They fit to connectors and stockcocks 
Sodium Iodide Fisher Chemical S324-100
Acetic acid, Glacial Fisher Chemical UN2789 ≥99.7% purity
Hydrochloric acid Cole-Parmer SA48-500 1.0 Normal
Vanadium(III) Chloride Acros Organics 197000250 97% purity
Sodium Hydroxide Fisher Chemical BPSS266-1 1 M
SAHARA S3 Stainless-steel heated bath circulator ThermoFisher Scientific
SC 100 Digiital Imersion Circulator ThermoFisher Scientific
Oxygen Praxair *001043 99.5-100% purity
Hot Jaw Sorbent Systems Mylar bag heat sealer
Mylar bags Sorbent Systems
Flipmate filtration assemblies Cole-Parmer EW-35202-29
15 ml polypropylane tube Falcon
Filter Paper P5 Fisher Scientific
Blender Waring Blender 7010G Model WF2211212
Dilution device Made in our lab Combine the ends of four equal length Teflon microtubing into one connector and have a connector for each end of the four microtubing.
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References

  1. Ashmore, P. G., Burnett, M. G., Tyler, B. J. Reaction of nitric oxide and oxygen. Trans. Faraday Soc. 58, 685-691 (1962).
  2. Culotta, E., Koshland, D. E. NO news is good news. Sci. 258, 1862-1865 (1992).
  3. Haldane, J. The red colour of salted meat. J. Hyg. 1, 115-122 (1901).
  4. Hole, B. D., Bell, C. H., Mills, K. A., Goodship, G. The toxicity of phosphine to all developmental stages of thirteen species of stored product beetles. J. Stored Prod. Res. 12, 235-244 (1976).
  5. Kader, A. A., Lipton, W. J., Morris, L. L. Systems for scoring quality of harvested lettuce. HortScience. 8, 408-409 (1973).
  6. Liu, Y. -. B. Nitric oxide as a potent fumigant for postharvest pest control. J. Econ. Entomol. 106, 2267-2274 (2013).
  7. Liu, Y. -. B. Nitric oxide as a fumigant for postharvest pest control and its safety to postharvest quality of fresh products. Acta Horticulturae. 1105, 321-327 (2014).
  8. Liu, Y. -. B. Nitric oxide fumigation for control of western flower thrips and its safety to postharvest quality of fresh fruit and vegetables. J. Asia-Pacific Entomol. 19, 1191-1195 (2016).
  9. Liu, Y. -. B., Yang, X., Navarro, S., Jayas, D. S., Alagusundaram, K. Prospect of nitric oxide as a new fumigant for postharvest pest control. Proc. 10th Intl. Conf. Controlled Atmosphere and Fumigation in Stored Products (CAF2016). , 161-166 (2016).
  10. Liu, Y. -. B., Yang, X., Simmons, G. Efficacy of nitric oxide fumigation for controlling codling moth in apples. Insects. 7, 71 (2016).
  11. Manjunatha, G., Lokesh, V., Neelwarne, B. Nitric oxide in fruit ripening: trends and opportunities. Biotechnol. Adv. 28, 489-499 (2010).
  12. Manjunatha, G., Lokesh, V., Bhagyalashmi, N. Nitric oxide-induced enhancement of banana fruit attributes and keeping quality. Acta Hort. 934, 799-806 (2012).
  13. Muramoto, J. . Comparison of nitrate content in leafy vegetables from organic and conventional farms in California. , (1999).
  14. Ricciardolo, F. L. M., Sterk, P. J., Gaston, B., Folkerts, G. Nitric oxide in health and disease of the respiratory system. Physiol. Rev. 84, 731-765 (2004).
  15. Roberts, J. D., Lang, P., Bigatello, L. M., Vlahakes, G. J., Zapol, W. M. Inhaled nitric oxide in congenital heart disease. Circulation. 87, 447-453 (1993).
  16. Rossaint, R., Falke, K. J., Lopez, F., Slama, K., Pison, U., Zapol, W. M. Inhaled nitric oxide for the adult respiratory distress syndrome. N. Engl. J. Med. 328, 399-405 (1993).
  17. Saadatian, M., Ahmadiyan, S., Akbari, M., Balouchi, Z. Effects of pretreatment with nitric oxide on kiwifruit storage at low temperature. Adv. Environ. Biol. 6, 1902-1908 (2012).
  18. Soegiarto, L., Wills, R. B. H. Short term fumigation with nitric oxide gas in air to extend the postharvest life of broccoli, green bean, and bok choy. HortTechnol. 14, 538-540 (2004).
  19. Wills, R. B. H., Ku, V. V. V., Leshem, Y. Y. Fumigation with nitric oxide to extend the postharvest life of strawberries. Posth. Biol. Technol. 18, 75-79 (2000).
  20. Wills, R. B. H., Soegiarto, L., Bowyer, M. C. Use of a solid mixture containing diethylenetriamine/nitric oxide (DETANO) to liberate nitric oxide gas in the presence of horticultural produce to extend postharvest life. Nitric Oxide. 17, 44-49 (2007).
  21. Yang, X., Liu, Y. -. B. Residual analysis of nitric oxide fumigation on fresh fruit and vegetables. Posth. Biol. Technol. 132, 105-108 (2017).

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Nitric Oxide FumigationPost-harvest Pest ControlUltra-low Oxygen ConditionsFumigation ProceduresOxygen AnalyzerNitrogen CylinderSyringeMicro-tubingTemperature-controlled CabinetFume HoodEnvironmental ChamberNitrogen Dioxide Alarm

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Citer Cet Article
Liu, Y., Yang, X., Masuda, T. Procedures of Laboratory Fumigation for Pest Control with Nitric Oxide Gas. J. Vis. Exp. (129), e56309, doi:10.3791/56309 (2017).
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