Ученые разработали устройство УФ-С для санитарной обработки пищевых продуктов, вызванное молнией

Трибо-дезинфицирующее средство — это устройство с автономным питанием, которое использует УФ-лампу для инактивации бактерий, вызывающих пищевые заболевания, на свежих продуктах, упаковке пищевых продуктов и поверхностях.

Фото Фреда Цвикки

ШАМПЕЙН, Иллинойс – Ученые из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне разработали портативное устройство с автономным питанием, работающее от ультрафиолета С, под названием «Трибо-дезинфицирующее средство», которое может инактивировать две бактерии, ответственные за многие болезни и смерти пищевого происхождения.

В состав команды входили (слева направо) докторант Закари (Чжэньхуэй) Цзинь, профессор пищевой безопасности и инженерии И-Чэн Ван и аспирант Лунвэнь Ли.

Фото Фреда Цвикки

УФ-лампа трибо-санитайзера питается за счет трибоэлектрического эффекта — электричества, которое генерируется при контакте двух разнородных материалов. Согласно выводам, опубликованным в журнале Nano Energy, в ходе испытаний трибо-дезинфицирующее средство успешно инактивировало две потенциально смертельные бактерии пищевого происхождения, Escherichia coli O157:H7 и Listeria monocytogenes, в основном путем повреждения их ДНК.

Бактерии, выбранные в качестве мишени для тестирования, являются двумя наиболее распространенными причинами серьезных вспышек заболеваний пищевого происхождения в США. Escherichia coli вырабатывает токсины, которые могут вызывать сильные спазмы в животе, лихорадку, кровавый понос и почечную недостаточность, а Listeria monocytogenes может вызывать листериоз, вызывающий самые высокие показатели госпитализации и смертности от болезней пищевого происхождения.

Команда оценила способность трибо-дезинфицирующего средства обеззараживать бактерии в жидкостях и трех твердых веществах — свежей яблочной кожуре, салате ромэн и полиэтилентерефталате, широко известном как ПЭТ, популярном материале для упаковки продуктов питания и напитков.

Результаты показали, что трибо-дезинфицирующее средство имеет большой потенциал для соответствия стандартам санитарной обработки Управления по контролю за продуктами и лекарствами. В частности, устройство «достигло снижения штамма E. coli как минимум на 99,999% в буферном растворе и на ПЭТ, продемонстрировав превосходную способность трибо-дезинфицирующего средства», - сказал соответствующий автор И-Ченг Ван, профессор безопасности пищевых продуктов и инженерии. .

При производстве устройство достигло меньшего, но все же полезного снижения содержания бактерий E. coli на 99,98 % и L. monocytogenes на 99,9 % в яблочной кожуре, а также на 99,8 % для E. coli и 98 % для L. monocytogenes на салате ромэн. , сообщает газета.

Эти результаты «сопоставимы с теми, о которых сообщалось в других исследованиях, в которых использовался ультрафиолетовый свет с коммерческим источником энергии для обеззараживания свежих продуктов», — сказал докторант Закари (Чжэньхуэй) Цзинь, который был соавтором статьи вместе с выпускником Фуцзюньчжу. Чжао. В исследовании также приняла участие аспирант Ли Лунвэнь.

Трибоэлектрический источник энергии трибо-дезинфицирующего средства может преобразовывать механическую энергию из окружающей среды, например, движений человека и ветра, которая в противном случае была бы потрачена впустую, поэтому исследовательская группа описывает его как «автономный», сказал Ван.

Воздушный зазор, который команда включила в конструкцию своего трибоэлектрического источника энергии.

молния за счет электростатического разрушения воздуха. Согласно исследованию, это нововведение увеличило выходную мощность трибо-санитайзера до более чем 4 000 вольт и заметно увеличило яркость его УФ-лампы.

Хотя световые технологии, такие как лампа Tribo-sanitizer, «могут быть очень эффективными, когда поверхности подвергаются непосредственному воздействию источника света», Ван сказал, что они могут недостаточно обеззараживать участки, которые не освещаются напрямую, например, неровные или шероховатые поверхности салата и яблочной кожуры. .

«Эту проблему можно решить, внедрив другие методы дезактивации или используя несколько источников света под разными углами», — сказал он. «Это одно из будущих направлений, над которым мы работаем. И если его правильно включить в существующие объекты, такие как транспортные или складские помещения, трибо-дезинфицирующее средство потенциально может обеспечить непрерывную дезинфекцию по всей цепочке поставок без необходимости использования коммерческой энергии».

Хотя время, необходимое для достижения снижения количества бактерий E. coli на 99,999%, было долгим — в настоящее время 90 минут — Джин сказал, что потенциал устройства для достижения непрерывной дезактивации, например, в грузовиках на шоссе, означает, что это длительное время не должно рассматриваться как существенный недостаток. Команда продолжает свои усилия по улучшению трибо-санитайзера, и «в будущем можно ожидать, что это время будет намного короче», — сказал он.

По данным Всемирной организации здравоохранения, от болезней пищевого происхождения ежегодно страдают почти 600 миллионов человек, что приводит к 420000 смертельным случаям. По оценкам Министерства сельского хозяйства США и ВОЗ, экономические затраты на борьбу с последствиями загрязнения пищевых продуктов составляют более 15,6 миллиардов долларов в год в США и 110 миллиардов долларов в странах с низким и средним уровнем дохода. Ван сказал, что трибо-санитайзер представляет собой новое средство решения этих проблем.

Потребители могут использовать трибо-дезинфицирующие средства дома для дезинфекции поверхностей, продуктов питания и многого другого, потому что «ориентировочная стоимость материалов, использованных для изготовления устройства, составляет менее 70 долларов», — сказал Джин.

Автономный характер устройства также дает ему «отличный потенциал для использования в условиях с ограниченными ресурсами, таких как районы стихийных бедствий и зоны конфликтов, где электричество отсутствует или ненадежно», сказал Ли.

По словам Вана, наряду со смягчением проблем с безопасностью пищевых продуктов, эти устройства также могут быть полезны для решения проблем общественного здравоохранения, таких как подготовка к новым пандемиям и реагирование на них.

Исследование частично финансировалось Национальным институтом продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США, Центром водных ресурсов Иллинойса и Северо-Центральным региональным центром грантов Sun.

Поддержку стартапа оказал университет; Колледж сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук; и отдел пищевой науки и питания человека.

/ Публичный выпуск. Этот материал от исходной организации/автора(ов) может иметь характер на определенный момент времени и быть отредактирован для ясности, стиля и объема. Mirage.News не занимает институциональных позиций или сторон, и все взгляды, позиции и выводы, выраженные здесь, принадлежат исключительно автору(ам).