新的双作用涂层防止细菌交叉污染新鲜农产品

时间:2020-04-23 17:49 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

新的双作用涂层防止细菌交叉污染新鲜农产品

在他们从开阔的田野到杂货店的农产品展示的过程中,新鲜的蔬菜和水果有时会被微生物污染。这些食品会破坏其他农产品,进一步扩散污染,增加可导致疾病的食品数量。

为了防止新鲜农产品之间的交叉污染,德州农工大学的研究人员发明了一种涂层,可以应用于食品接触面,如传送带、滚筒和收集桶。除了杀菌,研究人员还把它们的涂层设计得非常防水。研究人员说,没有水,细菌就无法附着或在物体表面繁殖,从而大大减少了从一块农产品到另一块农产品的污染。

“食用受污染的生食每年会导致数百人生病,因此食品污染不仅是一个巨大的健康问题,也是一个重大的经济负担,”阿蒂麦克菲林化学工程学院(Artie McFerrin Department of Chemical Engineering)副教授穆斯塔法·阿克布卢特(Mustafa Akbulut)说。“在我们的研究中,我们展示了我们新的双重功能涂层——一种既能击退细菌又能杀死细菌的涂层——可以大大减少细菌的传播,避免交叉污染。”

研究结果发表在2月份的ACS应用材料与界面杂志上。

食源性疾病是由包括多种病毒和细菌在内的一大群病原体引起的。为了治疗收获后的感染,新鲜农产品通常会被清洗,然后用强力杀菌剂消毒,比如过氧化氢或乙酸。

然而,如果细菌设法藏在水果和蔬菜皮上难以触及的地方,它们仍然可以毫发无损地逃脱。此外,如果细菌数量足够多,它们可以形成保护性的外壳,称为生物膜,进一步保护它们不受消毒剂的影响。

被污染的农产品既可以通过接触其他食品直接传播病原体,也可以通过食品接触面间接传播病原体。目前,有几种方法可以防止间接传播,从抗菌表面涂层到防污聚合物表面,这些表面就像弹簧一样把细菌赶走。但研究人员表示,尽管这些方法一开始很有效,但随着时间的推移,由于各种原因,它们可能会失去效果。

为了克服当前技术所带来的障碍,Akbulut和他的团队着手创建一种抗菌表面涂层,它也具有极强的疏水性。他们指出,涂层的防水性能可以帮助食品接触面更长久地保持杀菌作用。

“大多数细菌只能在水环境中生存,”Akbulut说。“如果表面是超疏水的,那么水,以及随之而来的大部分细菌将被击退。周围的细菌越少,所用的杀菌剂就越少,从而增加了涂层的整体寿命。”

Akbulut和他的团队从铝板开始制作双功能涂层,这种金属通常用于食品工业的接触面。在金属表面,他们利用高热化学方法附着一层薄薄的化合物硅。然后,用这一层作为底物,他们添加了二氧化硅和一种天然杀菌蛋白的混合物,这种蛋白存在于眼泪和蛋清中,被称为溶菌酶。

硅铝层与硅溶菌酶层结合在一起,形成了一层在显微镜下具有粗糙纹理的涂层。研究人员指出,这种亚微观粗糙度,即涂层上的微小凸起和缝隙,是超疏水性的关键。

“一般来说,如果你增加粗糙度,材料的疏水性就会增加,但这是有限度的,”该研究的第一作者、工程学院的研究生刘书豪(音)说。“如果涂层太粗糙,细菌就会再次躲在缝隙后面污染环境。”因此,我们调整了二氧化硅和溶菌酶的比例,使粗糙度在不影响涂层整体功能的情况下产生了最佳的疏水性。”

当他们的超疏水溶菌酶注入涂层被微调和准备好后,研究人员测试了它是否有效抑制两种致病细菌的生长,即伤寒沙门氏菌和伊诺古氏李斯特菌。经过检查,他们发现这些表面上的细菌数量比裸露的表面少99.99%。

尽管这种涂层在防止细菌传播方面有很高的功效,但研究人员表示,还需要更多的研究来确定这种涂层在减少病毒交叉感染方面是否同样有效。尽管这种涂层的使用寿命比其他涂层长,但他们指出,在使用一定次数后,他们的涂层也需要重新使用。因此,下一步,Akbulut和他的团队将致力于开发更持久的、双重功能的涂料。

阿克布鲁特说:“我们的目标是创造出一种智能表面,它可以防止任何一种病原体附着和繁殖。”“在这方面,我们已经开发了能够防止细菌在表面聚集的表面涂层,这是交叉污染的主要原因之一。”我们现在正与农业研究人员合作,将我们的发明从实验室推向实践。”

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