洋葱的微生物净化空气电晕放电等离子体在冷藏

文摘

空气电晕放电等离子体(CDAP)是一个非热能的去污技术产生抗菌药物如光子、电子、积极和带负电荷的离子(原子和自由基。我们研究了电晕放电的影响在大气压力下对采后真菌病原体的灭菌洋葱。CDAP所产生的抗菌活性物质主要是O₃。活跃的物种,如一氧化氮(NO)和二氧化碳氮(NO₂这个实验)几乎被检测到。CDAP治疗显示不同的隔离频率取决于采后病原菌从患病的洋葱,显示更少的隔离的频率镰刀菌素种虫害和链格孢属sp.比葡萄孢属种虫害相比,10个月冷藏期间untreatment洋葱。CDAP治疗2∼2.6 ppm的O₃轻微刺激的菌丝体生长链格孢属sp。,而治疗20∼24 ppm的O₃治疗时间逐渐抑制菌丝的生长。然而,葡萄孢属sp.显示不同的菌丝体生长CDAP治疗模式。少于4小时的治疗CDAP稍微抑制菌丝的生长葡萄孢属sp。, 8小时的治疗CDAP稍微刺激的菌丝体生长葡萄孢属sp.不是取决于O的浓度₃。CDAP在分生孢子的萌发的抑制作用链格孢属sp.和葡萄孢属sp. CDAP检查与治疗时间和强度。的分生孢子的萌发链格孢属sp. CDAP处理浓度的13.7∼14.4 ppm的O₃强烈抑制时间,显示y= 2.66x²−85.139x+ 4.88和R²= 0.98。的分生孢子链格孢属sp.受到不同等离子体O 2小时₃浓度,分生孢子的萌发强烈抑制O的浓度₃增加,显示y=−0.09x²+ 6.905x−0.764和R²= 0.95。的分生孢子葡萄孢属CDAP sp.也显示出类似的模式。的抑制作用CDAP采后病原菌的萌发取决于治疗时间和O₃浓度。

1。介绍

洋葱,一个广泛食用的蔬菜,是众所周知的各种生物活性,包括抗氧化和抗菌效果由硫和酚类化合物(1,2]。在韩国洋葱通常被用作香料。洋葱通常存储在寒冷的几个月里,干燥条件后固化过程覆盖在韩国市场的季节性需求。尽管冷库保持市场质量,洋葱大幅损失发生在存储。主要的损失是由植物病原体引起的采后疾病(没有适当的管理3]。葡萄孢属sp。尖孢镰刀菌,青霉菌sp。曲霉属真菌awamori,根霉oryzae,链格孢属sp.众所周知引起腐烂在洋葱储存在韩国(4,5]。然而,农药杀菌剂的应用是有限的,因为公众对人类健康和环境风险的担忧在农药残留。因此,应考虑环保的替代措施来控制采后病原菌污染对洋葱鳞茎。

等离子体被称为电离气体的状态包含高能活性物种,如电子、光子,离子、自由基、兴奋的分子,原子,被认为是一项新兴技术管理用于采收后的疾病。有几种方法来产生等离子体,包括气体放电、光致电离,热辐射,无线电频率。在方法中,常见的办法是气体放电产生的低温等离子体(6]。空气电晕放电等离子体(CDAP)和介质阻挡放电低温等离子的一代是最常见的方法在大气压力下。他们已知生产化学活性物种,氧离子,并指控物种如没有+,没有−,羟基和hydroperoxyl自由基、过氧化氢、氮氧化物种(不,不₂等)、原子氧和臭氧(7]。广泛用于创建等离子体气体的空气,纯粹的基于“增大化现实”技术,他/ O的混合物₂和Ar / O₂,纯N₂(8]。这些活跃的物种作为很强的氧化剂,被认为有助于气体等离子体的抗菌效应(9]。有很多报道称,国家低温大气等离子体可以杀死各种微生物,如真菌、细菌和酵母(10,11]。低温等离子体对微生物的失活的机制提出表面侵蚀和微生物细胞膜的氧化活性物种(12由紫外线辐射)和DNA损伤(13]。寒冷的大气等离子体的潜在抗菌应用报道。一个大气压均匀辉光放电等离子体用于成功的失活大肠杆菌O157: H7,沙门氏菌sp。单核细胞增多性李斯特氏菌新鲜农产品表面(14]。,因为它是一个形式的大气等离子体,电晕放电等离子体也被证明具有杀生的或biodecontamination效果(15,16]。电晕放电的主要生物学作用机制被认为是氧化损伤产生的活性氧(17]。然而,等离子体灭菌的效果取决于类型的微生物,人口普查的初步被污染的微生物,等离子体处理温度和相对湿度(18]。血清和开端19)报道,在低温等离子体灭菌的因素主要粮食科技行业在很大程度上依赖于等离子体源类型或等离子体特征。他们报道的低温等离子体活化的种子萌发、幼苗的早期生长,微生物失活的种子/水果表面,增加数量的生物活性化合物的可能性发芽的种子。一般来说,真菌更深远的细菌或病毒,细胞壁,导致少易受外部细胞损伤。在这项研究中,我们审查的影响CDAP对洋葱和失活的采后病原菌污染调查的抑制作用CDAP菌丝体生长和分生孢子的萌发链格孢属sp.和葡萄孢属sp。

2。材料和方法

2.1。空气电晕放电等离子体的一代

空气电晕放电等离子体实验(CDAP)用于从Samdo环境有限公司购买,韩国光州。CDAP如图的示意图1。风机(喉管Tekniska Goteborg,瑞典)生成远程或余辉等离子体流从电极点25升分钟风机速度电极头。20 kV直流电源的输出电压,60赫兹的频率是用于等离子体。等离子体强度是通过调整电流和频率控制的。等离子体的电离气体的测定使用plasma-activated物种(O₃,没有,没有₂)检测器。活跃的物种的数量产生了如图2和表1,分别。空气电晕放电等离子体的主要活性物种是臭氧。没有₂生成得很差,没有没有生成。等离子体的电离气体流动的通道通过PVC软管(1米长度;直径70毫米)处理室(0.35米³在维度)或生成冷库房间(50.4米³在维度)。

2.2。采后病原菌的分离和鉴定洋葱

调查的影响CDAP在低温储存条件的洋葱衰变,洋葱在冷藏储存在0°C(50.4米空间³维)与空气电晕放电等离子体处理10个月₃5 ppm每天6小时的浓度。衰变洋葱被选为等离子治疗或未经处理的一个经过10个月的存储。孤立的因果真菌负责洋葱衰变,组织(10×10毫米)健康和患病区域之间的边界上腐烂的洋葱无菌。组织用70%乙醇和1%消毒NaOCl解决方案1分钟。,分别。组织用无菌蒸馏水洗净,然后在无菌滤纸干。然后,它被放在一个准备水琼脂板和孵化25°C。菌丝体生长的无菌转移到马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)和单一孤立在显微镜下检查。每个孤立的真菌的形态特征观察在光学显微镜下观察。孤立的真菌的频率计算通过计算单个病原体的数量在总隔离。

2.3。分离株的致病性试验

每个隔离在PDA培养7天,用于致病性试验。洋葱在0°C低温存储选择,和皮肤和根被移除。然后,洋葱洗干净的水和干4小时。然后,洋葱是削减一半用消过毒的刀一个酒精灯和70%的乙醇。洋葱的一侧受伤针,另一边是准备没有受伤。水和消毒湿纸巾放在塑料盒的底部(200×280×200毫米),和清洁培养皿(35×10毫米;SPL生命科学有限公司Pocheon、韩国)被放置在纸巾上。六个一半洋葱(3 noninjured, 3人受伤)被放置在培养皿底部的塑料盒子。每个隔离准备Φ10 mm-sized菌丝体的磁盘是接种洋葱。然后,塑料盒是储存在25°C到确定疾病的发展。 All isolates were tested for pathogenicity in three replicates over the second time.

2.4。空气电晕放电等离子体的抑制作用采后病原菌的菌丝的生长

我们研究了等离子体处理对菌丝生长的抑制作用两种病原体,链格孢属rd1和sp。5葡萄孢属sp。2 rg4,隔绝的洋葱。他们在PDA培养基接种和培养25°C孵化器7天。病原体的菌丝体的磁盘是准备使用软木钻孔机(Φ10毫米),PDA培养基放在一个新的。然后,PDA板没有盖子是放置在一个丙烯酸箱配备等离子体设备和治疗一段时间(1、2、4、8、16个小时)。治疗后,PDA平板培养在25°C为7天观察菌丝的生长。抑制作用是通过比较计算菌丝体生长的病原体,没有等离子治疗。

2.5。空气电晕放电等离子体的抑制作用在采后病原菌的孢子萌发

链格孢属sp.和葡萄孢属sp.接种在马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)介质和培养10天25°C形成孢子。20毫升无菌水被添加到掌上电脑板,并使用无菌环孢子被停职。孢子悬浮液(约1×10⁶孢子/毫升)是由经过消毒基础课纱布清除菌丝体的片段在4°C和存储使用。100年µL的孢子悬浮液接种水琼脂表面等离子治疗。然后,水琼脂板没有盖子放入消毒丙烯酸容器连接软管与等离子体设备。等离子体处理在不同时期或O₃浓度。治疗后,盘子孵化16小时25°C,光学显微镜下观察和孢子萌发。

3所示。结果与讨论

3.1。空气电晕放电等离子体产生的活性物种

测量等离子体活性物种,内部气流的抽吸泵设置为25升分钟和功率设置值(时间)从50%上升(5 s / 5 s)到100% (10 s / 10 s关闭)。如图1和表1啊,当₃,没有₂,没有探测器用于等离子体活性物种,O₃提出了对大多数的活性物种。平均一代啊₃是1.18毫克/分钟为50% (5 s / 5 s)和2.07毫克/分钟为100% (10 s / 10 s关闭)。的平均产生率₂是0.033毫克/分钟为50% (5 s / 5 s)和0.058毫克/分钟为100% (10 s / 10 s关闭)。没有没有检测到。等离子体是不同的电离材料使用过程产生的气体。Hertwig et al。20.)发现,等离子体发射强度有显著差异取决于气体类型(干燥的空气,N₂阿,₂、有限公司₂)。N₂作为过程气体显示最高的排放强度相对于其他过程气体。他们还报道,使用O₂作为花气体冷大气压等离子体产生高臭氧浓度处理室。我们也取得了类似的结果,相对较高的臭氧浓度检测使用空气CDAP的花气。

3.2。类型的真菌分离出腐烂的洋葱

腐烂的洋葱分离治疗或CDAP-treated一个10个月后存储在0°C,和因果特工被孤立。隔离的结果表2和图3,共有77个真菌分离CDAP-treated洋葱和总103模具从参与洋葱。当真菌分类的类型,更多镰刀菌素sp.孤立从参与洋葱等等葡萄孢属sp.被隔绝CDAP-treated洋葱。的频率由真菌类型显示,24%的隔离葡萄孢属sp的70%镰刀菌素sp的2.0%链格孢属sp, 7.0%的未知的真菌治疗(控制)洋葱。另一方面,它显示,39%的葡萄孢属sp的26%镰刀菌素sp的0%链格孢属sp, 12%的未知的真菌CDAP-treated洋葱。一般来说,镰刀菌素sp. 25°C,是占主导地位的应变葡萄孢属sp.已知发生远低于15°C。我们的研究结果从图2建议的主要活性物种的抗菌效果CDAP-treated洋葱是臭氧。我们的结果表明,臭氧似乎更多的发展的关键镰刀菌素这个实验比其他真菌sp.孤立。臭氧是一种强大的氧化剂,研究了作为食品防腐剂在食品行业21和真菌毒素的清除剂22)或农药残留(23]。臭氧也可以作为宿主抗性诱导物。米纳斯等人。24)报道,暴露的猕猴桃在接种前臭氧葡萄孢菌在冷库房间导致减少发病率。他们建议的治疗臭氧猕猴桃诱导阻力b .灰质。

3.3。真菌的致病性和特点与腐烂的洋葱

由于测试隔离表的致病性3,镰刀菌素rc2和sp。3镰刀菌素sp。3 rc1透露强致病性真菌伤口和健康的洋葱。此外,链格孢属sp。5 rd1显示强致病性受伤的洋葱但弱致病性健康洋葱。身份不明的真菌2 rc1显示强致病性只有在受伤的洋葱。葡萄孢属sp。2 rg4和3号和身份不明的真菌3而已只显示中间致病性受伤的洋葱。孤立的真菌主要是孢子形成的真菌,可能会迅速腐烂孢子的萌发期间存储和分布。

3.4。抑制作用的等离子体隔离的菌丝生长和孢子萌发

我们调查是否CDAP治疗时间和强度抑制菌丝的生长链格孢属rd1和sp。5葡萄孢属sp。3 rg4 PDA培养基。治疗CDAP 10%强度刺激隔离的菌丝体生长,菌丝的生长速率的−3.36%在1小时,4小时−7.21%,分别−2.51%,16个小时。治疗CDAP 50%强度显示−菌丝生长速率的4.33%在1小时,4小时−1.44%,5.86%,16个小时。等离子体的浓度越高治疗或等离子治疗时间越长,就越对菌丝体生长的抑制作用链格孢属sp。5 rd1观察(图4(一))。

CDAP治疗葡萄孢属sp。3 rg4抑制菌丝的生长在1小时6.57%,10.22%在2小时,4小时在10%和7.66%等离子体强度,但治疗CDAP增加时间稍微刺激的菌丝体生长葡萄孢属sp。3 rg4,显示了菌丝体的生长速率和−−3.65%和5.15%的8小时,16小时,分别。治疗CDAP 50%强度显示类似的菌丝体生长模式与10%等离子体强度(图4 (b))。我们的研究结果表明,CDAP治疗对菌丝体生长的影响链格孢属rd1和sp。5葡萄孢属sp。3 rg4隔绝衰变洋葱重不重要。

我们调查是否CDAP治疗时间和等离子体强度对孢子萌发的影响链格孢属rd1和sp。5葡萄孢属rg4 sp。3。CDAP 45%强度的抑制作用(O₃浓度:13.7∼14.4 ppm)的孢子萌发链格孢属sp。5 rd1如图5。孤立的孢子萌发抑制率为72.6%,1小时为92.3%,2个小时的曝光。回归分析显示高意义y= 2.66x²−85.139x+ 4.88和R²= 0.98(图5(一个))。当链格孢属孢子是暴露与各种强度(各种臭氧浓度)CDAP 2小时曝光,孢子萌发的抑制率是21.7%的臭氧浓度4.37 ppm, 72.7%为10.85 ppm, 95.41%为19.45 ppm。回归分析显示高意义y=−0.09x²+ 6.905x−0.764和R²= 0.95(图5 (b))。

CDAP 10%强度的抑制作用(O₃浓度:1.5∼2.9 ppm)的孢子萌发葡萄孢属sp。3 rg4如图6。孢子萌发抑制率为70.7%,4小时为98.5%,8小时的曝光,分别。回归分析显示高意义y=−0.684x²+ 18.307x−4.809和R²= 0.95(图6(一))。当孢子葡萄孢属sp。3 rg4处理各种强度(各种臭氧浓度)的CDAP 2小时曝光,孢子萌发的抑制率是23.7%的臭氧浓度2.1 ppm, 56.9%为3.39 ppm,分别为97.53%,6.0 ppm。回归分析显示高意义y=−0.635x²+ 19.347x−4.772和R²= 0.97(图6 (b))。

真菌孢子的抑制作用4- - - - - -6是更好的比菌丝体。真菌菌丝的抑制作用产生的臭氧CDAP治疗并不是有效的镰刀菌素sp。(图4 (c))。链格孢属sp.和葡萄孢菌表现出抑制作用在高O₃浓度,但它促进了真菌菌丝体的生长在低O₃浓度(数据4(一)和4 (b))。然而,真菌孢子的抑制作用抑制臭氧显示超过80%速度臭氧浓度与2小时治疗13∼14 ppm链格孢属sp.孢子(图6 (b))与洋葱和臭氧浓度与2小时治疗6 ppm葡萄孢菌孢子(图5 (b))。这些结果表明,等离子体处理的影响取决于不同的真菌物种和繁殖体。加布勒et al。25)也报告说,臭氧治疗有效控制葡萄采后灰霉菌的疾病,而控制不佳造成的腐烂的葡萄链格孢属和青霉菌sp. semicommercial实验。米纳斯等人。24)报道,连续治疗b .灰质马铃薯葡萄糖琼脂上的培养与臭氧气体表现出直接的抑制作用,但清除病原体从ozone-enriched环境导致在48小时内恢复增长。他们还报道,气体臭氧处理的真菌孢子超过8小时显著降低孢子的生存能力。Ryu et al。26)测量了孢子的生存和孢子的形状,把等离子体与面包霉菌的孢子。真菌少无菌效果比细菌的等离子体处理,因为真菌细胞壁组成的碳水化合物β葡聚糖。在面包的情况下模具,β胡萝卜素作为一种抗氧化剂,存在于大量的孢子和可能由等离子体保护它免受氧化的影响。许多模具各种色素,这些颜料还可以作为抗氧化剂在许多情况下,因此,真菌可能比细菌更耐等离子治疗。我们的数据在这个研究表明CDAP治疗明显引发真菌孢子死亡取决于时间。这些数据表明,CDAP灭活的真菌孢子是一种很有前途的工具。然而,CDAP处理的优化条件应由微生物,类型的产品,在一个存储温度和湿度等。

4所示。结论

主要的抗菌活性物质CDAP方法生成的臭氧。CDAP产生的臭氧治疗可能有效灭活真菌孢子,而真菌菌丝体的失活并不是有效的。报告中提出的数据证明了低浓度暴露CDAP灭活真菌孢子的潜力。此外,CDAP治疗引发显著的真菌孢子死亡这取决于时间。这些数据表明,等离子体小说代表了一个技术与灭活植物的真菌孢子的能力。的抑制作用CDAP采后病原菌的萌发取决于治疗时间和O₃浓度。

数据可用性

没有数据被用来支持本研究。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

Y.S.B. H.J.C.构思和设计研究;E.H.C. Y.S.B.进行实验;I.S.S.,J.H.L., and J.W.C. analysed the data; and E.H.C. and Y.S.B. wrote the manuscript. All authors read and approved the final manuscript.

确认

这项研究受到了基础研究项目(项目号PJ01204301)在韩国农村发展的政府。

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