وتصف هذه الورقة أكسيد النيتريك (لا) بروتوكولات التبخير للسيطرة على الآفات ما بعد الحصاد. يتم مسح دوائر التبخير بالنيتروجين (N2) وضع شروط الأوكسجين معالجات قبل لا يتم حقن. في النهاية، يتم مسح الدوائر مع ن2 تمييع لا قبل تعريض المنتجات إلى الهواء المحيط لمنع التعرض للا2.
أكسيد النيتريك (لا) تبخير مكتشفة حديثا للسيطرة على الآفات ما بعد الحصاد. تقدم هذه الورقة بروتوكولات مفصلة لإجراء لا التبخير في منتجات جديدة وإجراءات لتقييم نوعية المنتج وتحليل بقايا. أولاً يتم مسح دائرة تبخير محكم لتحتوي على الفواكه والخضروات الطازجة مع النيتروجين (N2) إلى إنشاء بيئة معالجات الأوكسجين (فرج) متبوعاً بالحقن برقم قاعة التبخير ثم يوضع عند درجة حرارة منخفضة من 2-5 درجة مئوية لفترة زمنية محددة ضرورية لقتل الآفات مستهدفة لاستكمال علاج تبخير. في نهاية العلاج التبخير، يتم مسح دائرة التبخير مع ن2 تمييع لا قبل افتتاح قاعة للهواء المحيط لمنع رد الفعل بين لا وس2، التي تنتج لا2 وقد تلف المنتجات الطازجة حساسة. في أوقات مختلفة بعد لا التبخير، وقيست لا2 في headspace والنترات والنيتريت في العينات السائلة كمخلفات. وتم تقييم جودة المنتج بعد أسبوعين تخزين البارد بعد العلاج لتحديد آثار لا التبخير على جودة المنتج. حفظ س2 من التفاعل مع أي أمر حاسم للا التبخير وهو جزء هام من البروتوكولات. قياس مستويات لا يمثل تحديا وهو يقدم حلاً عمليا. كما يقترح تعديلات بروتوكول محتمل لقياس مستويات لا في غرف التبخير، فضلا عن المخلفات. وقد التبخير لا يمكن أن تكون بديلاً عمليا للتبخير ببروميد الميثيل للسيطرة على الآفات ما بعد الحصاد على المنتجات الطازجة وتخزينها. ويهدف هذا المنشور لمساعدة الباحثين الآخرين في إجراء لا بحوث التبخير للسيطرة على الآفات ما بعد الحصاد، والإسراع بتطوير لا التبخير للتطبيقات العملية.
أكسيد النتريك جزيء رسول خلية في كل مكان في جميع النظم البيولوجية2. وهو صدر في كميات كبيرة الملوثات شائعة من احتراق الوقود الأحفوري من محطات توليد الطاقة والسيارات وتنتج بكميات كبيرة كمنتج وسيط في إنتاج الأسمدة. بحوث مكثفة بشأن أي في السنوات ال 20 الماضية أسفرت عن قدر كبير من المعرفة عن أهمية ووظائف، والآليات في تنظيم العمليات البيوكيميائية والفسيولوجية في مختلف النظم البيولوجية. أدت هذه المعرفة في مختلف التطبيقات الطبية لا لعلاج أمراض الجهاز التنفسي والقلب14،،من1516. في الزراعة، ولا كان يستخدم منذ أكثر من 100 عاماً على منتجات اللحوم المجهزة ل الحفاظ على الصبغة الحمراء3. كما لا يمتد الجرف-الحياة وتعزز جودة ما بعد الحصاد لمجموعة واسعة من المنتجات الطازجة11،12،،من1718،،من1920. في الآونة الأخيرة، لا تبين أن تبخير قوية ل مكافحة الآفات ما بعد الحصاد6.
لا وقد ثبت أن تكون فعالة ضد جميع مراحل الحياة من الحشرات التي اختبرت (الشكل 1). الأنواع الآفات التي اختبرت تمثل الأنواع المختلفة ومراحل الحياة من الآفات، وتشير إلى إمكانات كبيرة لا التبخير السيطرة على الأنواع المختلفة للآفات. فعالية لا التبخير ضد الآفات الحشرية قريب من التبخير ببروميد الميثيل. ومع ذلك، يمكن إجراء لا التبخير في درجات حرارة التخزين البارد. التبخير ببروميد الميثيل يتطلب الاحماء الباردة المنتجات المخزنة، وذلك، قد يؤثر على جودة المنتج. على سبيل المثال، يمكن أن تكون حشرة زهرة غربي و غربي فرانكلينيلاوالخس أولاً بأول، ريبيسنيجري ناسونوفيا، التحكم في 2 و 3 ح 2.0% و 1.0 في المائة لا التبخير، على التوالي، في6من 2 درجة مئوية. لا التبخير أيضا أسرع بكثير من التبخير الفوسفين الذي العلاج البديل الرئيسي من بروميد الميثيل، ويمكن أن يستغرق أكثر من عشرة أيام لمكافحة بعض الآفات4،،من69،10.
أكسيد النيتريك التبخير فعال ضد كل من الخارجية والداخلية تغذية الحشرات. رصدت الجناح المورفولوجية، سوزوكيي المورفولوجية، اليرقات في الكرز الموبوءة يتم التحكم في ح 8 مع 2.5% لا التبخير9. يرقات العثة codling، Cydia pomonella، تنتشر فيها التفاح يتم التحكم تماما في تبخير ح 24 مع 5% لا في 2 ° ج9،10. كفاءة التبخير لا يزيد مع زيادة تركيز ووقت المعالجة ودرجة الحرارة6. هذه العوامل يمكن أن تستخدم لتحسين لا علاجات التبخير لمختلف أنواع الحشرات في مختلف السلع الأساسية.
ومع ذلك، لا يتفاعل مع س2 تلقائياً لإنتاج لا21. وهذا لا يستهلك لا بل يمكن أيضا أن يسبب الأضرار التي لحقت بالمنتجات الطازجة مثل الخس (الشكل 2). ولذلك، يجب أن تجري لا التبخير تحت ظروف معالجات الأوكسجين (فرج) للحفاظ على رقم للمنتجات الطازجة، لا عمليات التبخير تحتاج أيضا إلى أن تنهي بالتنظيف مع ن2 تمييع لا قبل تعريض المنتجات المدخنة للهواء المحيط للحد من تعرضهم للا2. هذه المتطلبات الصارمة زيادة تعقيد وتكلفة لا التبخير. ومع ذلك، لا التبخير يتوقع من الناحية التقنية مجدية وفعالة من حيث التكلفة7. قياس جميع عناصر كبيرة لا التبخير أما المتاحة تجارياً أو يمكن إجراء تجارياً بما في ذلك معدات توليد النيتروجين ولا إمدادات ومعدات الرصد (س2 محلل، وليس متر) وغرف التبخير الغلق. وقد استخدمت تجارياً الأجواء التي تسيطر عليها (CA) التخزين والشحن تحت س منخفضة2 الغلاف الجوي. تكلفة الطاقة لتوليد N2 للا التبخير أيضا متواضعة وسوف تختلف تبعاً للموقع7.
أكسيد النيتريك التبخير أيضا آمنة للفواكه الطازجة والخضروات عند إنهاء بشكل صحيح قبل التنظيف مع ن2 تمييع أي أولاً قبل تعريض المنتجات إلى المحيط الجوي8. لا التبخير قد ثبت أن تكون آمنة لجميع الفاكهة الطازجة والخضروات التي اختبرت حتى الآن بما في ذلك الخس والقرنبيط، الخيار، الفلفل، الطماطم، الفراولة، التفاح، الكمثرى، البرتقال والليمون8. كما يعزز تبخير ح 4 مع % 1 لا عند 2 درجة مئوية للسيطرة على حشرة زهرة الغربية نوعية الفراولة. أسبوع واحد بعد التبخير، الفراولة المعالجة أكثر حزما والألوان أكثر إشراقا وأكثر ثراء و، ولذلك بوسثارفيست أفضل جودة بالمقارنة مع التحكم8.
أيضا التبخير أكسيد النيتريك لا تترك مخلفات ضارة على المنتجات الطازجة المدخنة. كما لم يتفاعل مع س2 لإنتاج لا2، قد يؤدي لا التبخير ترسب لا2 على المنتجات بسبب نقطة الغليان 21 درجة مئوية لا2. وجود الماء، هيدروليزيس رقم2 على شكل حمض النيتريك (HNO3). ولذلك، لا التبخير قد يحتمل أن يؤدي النترات (لا3–) ووالنتريتات (لا2–) كبقايا على السلع المعالجة. عندما يتم إنهاء التبخير مع N2 استواء، أية نتائج التبخير زيادات لا أو القليل جداً في نترات أو نتريت كبقايا في 24 ساعة بعد التبخير في سلع جديدة9،21.
طبيعة رد الفعل لا مع س2 يتطلب أيضا إجراءات صارمة للحفاظ على س2 خلال عملية إجراء لا علاجات التبخير. تعقيد وإجراءات صارمة تتجلى أفضل بصريا وينبغي اتباعها ويتقن. في هذا العرض التقديمي مجلة الفيديو، شرح التبخير لا من المنتجات الطازجة، والمصور، وأظهرت للسماح للباحثين الآخرين لإجراء لا بحوث التبخير ووضع لا علاجات التبخير للسيطرة على الآفات ما بعد الحصاد. سوف تساعد هذه الجهود للتعجيل بالاستخدام التجاري للا التبخير لمكافحة آفات ما بعد الحصاد في المنتجات الطازجة والمخزنة.
حفظ س2 خارج قاعة التبخير حاسم لنجاح أي التبخير للسيطرة على الآفات. غرف التبخير بحاجة إلى الأختام محكم وخطوط الاتصال تحتاج إلى مسح مع ن2 أو غيرها الغازات الخاملة لإزالة س2 قبل استخدامها للإفراج عن أي غاز إلى غرف التبخير. جانب حاسم آخر لا التبخير تمييع بلا مع ن2 دافق في نهاية التبخير. وهذا ما يمنع إنتاج فائض لا2 وعن الإصابات المحتملة للمنتجات الطازجة. علاج تبخير لا كالمنتجات الطازجة المختلفة مستويات مختلفة من التسامح للا التعرض2 ، قد تتطلب مستويات مختلفة من تدفق2 ن الحيلولة دون وقوع إصابات. لأن لا2 نقطة الغليان عالية حوالي 21 درجة مئوية ويتفاعل أيضا مع الماء للأحماض النموذج، أي إنتاج2 النتيجة المحتملة في زيادة رقم2 في المنتجات المدخنة كبقايا والزيادات نترات أو نتريت التي يتم تحويلها من لا2.
قد أيضا نوع المنتجات تكون تدخينها يؤدي إلى تعقيد عملية التبخير، مثل حدوث تدفق أولى مع N2 إنشاء ظروف فرج وتدفق نهائي مع ن2 إنهاء معاملة التبخير. الخضروات الورقية الكبيرة في ثقب الأكياس البلاستيكية كالخس الرأس ملتف تمثل عائقا كبيرا للتهوية، ومن ثم يشكل تحديا لطرد س2 ن2 في بداية التبخير وطرد بلا مع ن2 في نهاية التبخير. لهذه المنتجات، فمن الأفضل استخدام تركيبات من السفلي لا تركيزات وأوقات أطول في العلاج لمكافحة الآفات لأنها أكثر أماناً لجودة المنتج.
رصد لا مستويات في غرف التبخير تحد آخر في إجراء لا التبخير. معظم الصكوك لا يمكن قياس الارتفاع تركيزات لا تستخدم في لا عمليات التبخير للسيطرة على الآفات. هناك عدد قليل من الأجهزة تمييع متاحة تجارياً، ولكن غير معروف ما إذا أنها سوف تكون مناسبة للا التبخير. ومع ذلك، يمكن إجراؤها كما هو موضح أعلاه، جهاز تمييع والمستخدمة لرصد لا استخدام جهاز غاز مجهزة جهاز استشعار لا.
يمكن إجراء التعديلات أكثر للإجراءات المتعلقة برصد لا تركيزات في غرف التبخير. على سبيل المثال، يمكن أن تضعف عينة من الهواء في حجرة تبخير في كيس رقائق مع كمية معينة من النيتروجين. ويمكن تعميم العينة الجوية المخفف ثم من خلال رصد غاز المداخن مجهزة بتركيز عال لا جهاز استشعار لقياس لا تركيز. ومع ذلك، سيكون من الصعب تجنب الأكسدة لا في العملية وعملية تمييع الإرادة النتيجة المحتملة في بعض الخسائر لرقم ولذلك، المحسوب لا يرتكز على القياس الهواء المخفف أقل من الفعلي على عينات من التبخير الدوائر سيكون على الأرجح لا مستويات في غرف التبخير.
عملية إنشاء يمكن أيضا تعديل شروط فرج في غرف التبخير استناداً إلى ما هي أنواع من الدوائر التبخير متاحة. لتبخير الدوائر التي يمكن أن تستخدم في ظروف الفراغ، يمكن إنشاء شروط فرج بعملية كنس المتكررة متبوعاً بملء الدائرة مع غاز النيتروجين. هذه العملية سوف تكون أكثر فعالية في وضع شروط فرج من عملية التنظيف العادية المذكورة أعلاه. للمنتجات المخزنة، كما يمكن استخدام CO2 بدلاً من N2 لوضع شروط فرج لا التبخير.
لتحليل بقايا، 405 نانومتر لا2/لا/أي مراقبx اختير لقياس لا إطلاق الغاز2 من عينات المدخنة في المسافات الرأس ومحلل أكسيد النيتريك أنشئت للكشف عن النترات والنيتريت في العينات السائلة. ومع ذلك، تتوفر أنواع أخرى من الصكوك مع مناسبة الحساسيات والخصوصيات لقياس لا2 في هيدسباسيس وقياس النترات والنيتريت في العينات السائلة. ولذلك، يمكن تعديل الإجراءات الخاصة بالقياسات بقايا استناداً إلى توافر الأدوات.
كما لا يتم شديدة التقلب مع نقطة الغليان-152 درجة مئوية ويتفاعل على الفور مع س2، فإنه من غير المتوقع أن لا ستبقى كبقايا في المنتجات المدخنة بعد التبخير. ولذلك، كان يقاس فقط لا2 في headspace المنتجات المدخنة. لا2 نقطة الغليان عالية 21 درجة مئوية وتبدد ببطء أكثر بكثير من المنتجات و ولذلك من المرجح أن تظل في المنتجات المدخنة لبعض الوقت بعد التبخير.
للخضروات الورقية، إذا كان التبخير أي لا يتم مسح مع N2 في النهاية، لا أن تتفاعل مع س2 لإنتاج لا2 ويمكن أن يؤدي استمرار لا2 لبعض الوقت كما يتم عادة تخزين المنتجات الطازجة في درجات حرارة منخفضة. ولذلك، من وجهة دائمة لتقصير الفترة الزمنية reentering بعد التبخير، لا تبخير ينبغي أيضا مسح مع N2 في نهاية التبخير. رصد لا الإصدار2 المهم، لذلك، لتحديد متى وكيف سوف تظل كثير رقم2 في المنتجات بعد التبخير. سوف يحتمل أن تؤثر على لا المستويات2 في المنتجات المدخنة كيف سيتم التعامل مع المنتجات المدخنة أو تخزينها.
نترات موجودة طبيعيا في التربة والنباتات بما في ذلك الفواكه والخضروات. ويمكن جمع بعض الخضروات الجذرية تركيزات عالية من النترات. الخضروات هي أكبر مصدر الغذائية من النترات. على سبيل المثال، قد الخس الطازجة والسبانخ نترات متوسط مستويات 786-1,080، 1,420-3,400 مغ/كغ. لائحة المفوضية الأوروبية تحدد المستويات القصوى لنترات الخس والسبانخ إلى 2,500-4,500 و 2,000 3,000 مغ/كغ13. النترات والنيتريت أيضا في كثير من الأحيان يتم إضافتها إلى اللحوم المعالجة مثل لحم الخنزير المقدد، ولحم الخنزير، النقانق، والكلاب الساخنة، وتستهلك كما أنها تستخدم كمادة حافظة في منتجات اللحوم. القياسات من النترات والنيتريت كمخلفات التبخير لا تهدف إلى تقديم معلومات عن المدى أن التبخير لا يمكن أن تغير مستوياتها في المنتجات المدخنة، وقد لا يكون لديك أي أهمية بالنسبة لسلامة الأغذية. ولذلك، ينبغي النظر القياسات من النترات والنيتريت كمخلفات الاختياري، إلا إذا كانت مطلوبة من قبل الوكالات التنظيمية في التسجيل لا كمبخر أو غيرها من العمليات التنظيمية. إجراءات مفصلة للقياسات النترات والنيتريت هي أيضا متاحة21.
ومزايا التبخير أكسيد النيتريك من فعالية عالية ضد جميع مراحل الحياة من العث والحشرات ولا المخلفات الضارة بالمقارنة مع معظم مواد التبخير، كما نوقش قبل6،،من79. وبالنظر إلى أن هناك نقص الحيوية بدائل فعالة للتبخير ببروميد الميثيل للسيطرة على الآفات ما بعد الحصاد، ومعظم مواد التبخير بديلة تترك مخلفات سامة في المنتجات المدخنة، لا التبخير أوامر كثير من توسيع نطاق البحوث والتنمية، و تسجيل الجهود الرامية إلى تحقيق هذا الحل التحكم الآمنة والفعالة للآفات ما بعد الحصاد إلى السوق. حتى الآن، بسبب تعقيد وصرامة شرط فرج شروط إجراءات التبخير، قد يكون التدريب المطلوب للعديد من الباحثين البدء في أي بحث التبخير. هو عزمنا على تقديم المعلومات وسهلة لمتابعة الإجراءات لمختبر السيطرة على الطازجة لا علاجات التبخير للآفات ما بعد الحصاد وتخزين المنتجات الزراعية. يمكن استخدام مبادئ الإجراءات وضع بروتوكولات لنطاق واسع لا عمليات التبخير للتطبيقات العملية.
The authors have nothing to disclose.
وأيد هذا البحث في جزء TASC المنح المقدمة من “وزارة الزراعة للخدمات الزراعية الأجنبية”.
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. |