Summary

A libertação controlada de dióxido de cloro em um sistema de embalagem perfurada para prolongar a vida de armazenamento e melhorar a segurança dos Tomates da uva

Published: April 07, 2017
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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

Um dióxido de cloro de libertação controlada (ClO 2) bolsa foi desenvolvido por meio de selagem a forma de lama de CIO2 em película de polímero semi-permeável; as propriedades de libertação da bolsa foram monitorizados em recipientes com ou sem fruta. A bolsa foi afixada no interior de uma parte superior perfurada contendo tomates da uva, e o efeito sobre a população microbiana, a firmeza, e a perda de peso foi avaliada durante um período de armazenamento de 14 dias a 20 ° C. Dentro de 3 dias, a concentração de ClO2 nas mandulas atingiu 3,5 ppm e manteve-se constante até ao dia 10. Em seguida, diminuiu para 2 ppm por dia 14. O ClO 2 bolsa exibiram forte actividade antimicrobiana, a redução das populações de Escherichia coli por 3,08 log UFC / g e Alternaria alternata populações de 2,85 log UFC / g após 14 dias de armazenamento. O tratamento ClO 2 também reduziu a perda de peso e de amolecimento e estendeu a vida de prateleira global dos tomates. nossos resultadossugerem que o tratamento ClO 2 é útil para aumentar a vida de prateleira e melhorando a segurança microbiana de tomate durante o armazenamento, sem prejudicar a sua qualidade.

Introduction

Uma dieta rica em frutas e vegetais frescos pode ajudar a reduzir o risco de muitas doenças, incluindo doenças coronárias e tipos específicos de câncer 1. No entanto, há uma série de micróbios patogénicos de origem alimentar, tais como Escherichia coli, Salmonella enterica, e Listeria monocytogenes, associados ao consumo de frutas e vegetais frescos que podem causar doenças ou até mesmo a morte entre os consumidores que comer contaminados produzir 2. Por exemplo, a E. coli O157: H7 surtos têm sido associados com uvas, tomates, morangos e 3, 4, e surtos de hepatite A foram associados com mirtilo 5. Além disso, a contaminação microbiana pode causar a perda de produto através de substancial deterioração pós-colheita 6. Alternaria alternata é um importante planta fungo patogénico t chapéu é conhecido por causar manchas foliares e outras doenças em mais de 380 espécies de plantas hospedeiras 7. Demonstrou-se que seja a causa de uma alternariose 8, uma doença cancro da haste e uma queima das folhas de tomate 9. Portanto, um tratamento pós-colheita de descontaminação segura e eficaz é necessária para ambos os agentes patogénicos de origem alimentar e de controlo para impedir a deterioração pós-colheita de produto fresco.

tecnologias de baixa e não-resíduos são novas tendências para desinfetantes alternativos. Uma variedade de fungicidas pós-colheita foram utilizados para reduzir organismos de deterioração e prevenir doenças transmitidas por alimentos. Ozono, um forte agente antimicrobiano, foi mostrado para preservar a qualidade e frescura dos morangos e uvas 10, 11. No entanto, o ozono pode provocar a oxidação da superfície do tecido de fruta e pode resultar em descoloração e da deterioração da qualidade do sabors = "xref"> 12. Cloro tem sido usado para desinfectar produtos frescos, tais como amoras e maçãs 13. Embora eficaz, o cloro pode reagir com compostos contendo azoto ou amoníaco, resultando em produtos secundários carcinogénicos 14, especialmente quando usado para a desinfecção da fruta fresca 15.

O dióxido de cloro (ClO 2), uma alternativa higienizador, foi aprovado pela China e os EUA para o tratamento pós-colheita de frutos e vegetais 16. ClO 2 é um agente oxidante solúvel em água com uma capacidade de oxidação de 2,5 vezes maior do que a de cloro livre 17. ClO 2 é altamente eficaz em concentrações baixas e com um curto tempo de contacto 18. ClO 2 tem baixa toxicidade e corrosividade mínima nas concentrações usadas para a desinfecção, e é reconhecido como um dos bactericida mais eficaze agentes fungicidas para uso em uma variedade de configurações 19, 20, 21.

Numerosos resultados de investigação têm demonstrado que ClO 2 pode controlar agentes patogénicos de origem alimentar e decaimento pós-colheita 16. Por exemplo, ClO 2 gás foi usado para inactivar L. monocytogenes, Salmonella e E. coli O157: H7 e para evitar a deterioração de mirtilo e morango 22, 23. ClO2 gás reduz o risco de contaminação microbiana, mantendo os atributos de fruta fresca, e foi eficaz no controlo do decaimento pós-colheita de morangos 24. No entanto, é instável a elevadas concentrações e não transportável, exigindo historicamente geradores dispendiosas no local ou de mistura em pó de duas partes ineficiente.

No entanto, um novo ClO2 produto com, uma formulação de libertação controlada pré-feito (isto é, que não requer um gerador ou a pré-mistura de ingredientes) tem sido demonstrado ser altamente eficaz no controlo de organismos de deterioração de alimentos e organismos patogénicos em experiências preliminares 25. É um não-corrosivo, e forma segura e de baixo custo, facilmente transportável, de libertação controlada de ClO2, sem efeitos adversos sobre o ambiente. Experiências anteriores demonstraram que este de libertação lenta ClO2 pó envolto em material de filtração e colocado em embalagens garra reduziu significativamente o decaimento de mirtilo e morangos, diminuição da perda de água baga, e mantida a firmeza dos frutos pós-colheita, durante o armazenamento 25, 26. Recentemente, uma libertação controlada de ClO2 pacote foi desenvolvido por meio de selagem a forma de lama de ClO 2 em uma película de polímero semipermeável. Os objetivos deste trabalho forampara: 1) monitorizar ClO propriedades de libertação 2 de gás em ambos um recipiente fechado e em partes superiores perfuradas, 2) investigar o efeito de uma libertação controlada de ClO2 bolsa fechada em um recipiente em agentes patogénicos de origem alimentar e a deterioração de uva tomates, e 3) avaliar os efeitos da liberação controlada ClO 2 na qualidade de armazenamento de tomates da uva.

Protocol

1. Medição de gasoso ClO 2 na Headspace de uma câmara fechada Obter os materiais: ClO2 bolsa (0,5 g de ClO2 lama (9,5% AI) numa película de polímero seleccionado para a sua taxa de libertação (área de superfície total de 6 cm2), os componentes exactos são proprietários), uma câmara de vidro (19,14 G), e uma tampa com uma entrada de gás e de saída comutável. Anexar a bolsa ClO 2 para a tampa usando fita dupla face. Fechar…

Representative Results

A libertação de ClO 2 exibiu um padrão linear durante as primeiras horas. A concentração aumentada em cerca de 2,38 ppm / h durante a primeira 4 h. A velocidade de libertação retardada, após 24 h de incubação, e a concentração de ClO2 atingiu 25,4 ppm. No entanto, a concentração tendiam a ser estável após 24 h de incubação (Figura 1). O espaço superior de concentração…

Discussion

O dióxido de cloro é um biocida ideal para impedir a deterioração de alimentos. No entanto, é instável a elevadas concentrações e não transportável, que requerem geradores dispendiosos ou de mistura em pó de duas partes ineficiente. Este estudo examinou a aplicação de uma forma estável, pronta-para-utilização de dióxido de cloro para reduzir a deterioração dos alimentos e a incidência de doença de origem alimentar. Em contraste com outras tecnologias de aplicação de dióxido de cloro actualmente e…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nós gostaríamos de agradecer o apoio financeiro prestado por Worrell Water Technologies, LLC. Menção de uma marca ou produto proprietário é somente para identificação e não implica uma garantia ou garantia do produto pelo Departamento de Agricultura dos EUA.

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

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).

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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).

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