Вчені з Іллінойсу розробили пристрій для санітарної обробки їжі

Вчені з Університету Іллінойсу Урбана-Шампейн розробили портативний ультрафіолетовий пристрій з автономним живленням під назвою Tribo-sanitizer. Цей прилад здатен інактивувати дві бактерії, відповідальні за низку харчових хвороб та навіть смертей.

Ультрафіолетова лампа Tribo-sanitizer живиться за допомогою трибоелектричного ефекту: електрика генерується при контакті двох різнорідних матеріалів. За результатами, опублікованими в журналі Nano Energy, під час випробувань Tribo-sanitizer успішно дезактивував дві потенційно смертоносні харчові бактерії. Мова про Escherichia coli O157:H7 і Listeria monocytogenes. Їх було ліквідовано шляхом пошкодження ДНК.

Бактерії, обрані як об’єкти тестування, є двома найпоширенішими причинами спалахів серйозних харчових захворювань у США. Escherichia coli виробляє токсини, здатні спричинити сильні спазми в животі, лихоманку, криваву діарею та ниркову недостатність. Listeria monocytogenes може спричинити лістеріоз, який має найвищі показники госпіталізації та смертності серед будь-яких захворювань харчового походження.

Команда дослідників оцінила здатність Tribo-sanitizer дезактивувати бактерії в рідинах і на трьох твердих речовинах – шкірці свіжих яблук, салаті ромен та поліетилентерефталаті, широко відомому як ПЕТ. Цей матеріал ми знаємо у пакуванні харчових продуктів і напоїв.

Результати показали, що дезінфікуючий засіб Tribo має великий потенціал для відповідності стандартам дезінфекції Управління з контролю за якістю харчових продуктів і медикаментів. Пристрій «досягнув зниження принаймні 99,999% штаму кишкової палички в буферному розчині та на ПЕТ, демонструючи чудову здатність Tribo-sanitizer до знезараження».

Про це вказав автор-кореспондент Yi-Cheng Wang, професор харчової безпеки та інженерії. На виробництві пристрій досяг менших, але важливих знижень на 99,98% для бактерій E.coli та 99,9% для L.monocytogenes на яблучній шкірці. Окрім цього, мало місце зниження в 99,8% для E.coli та 98% для L.monocytogenes на ромені листя салату.

Ці результати «можна порівняти з тими, про які повідомлялося в інших дослідженнях, які використовували ультрафіолетове світло з комерційним джерелом енергії для знезараження свіжих продуктів», — сказав докторант Захарі (Чженьхуей) Цзінь, який був співавтором статті разом із випускником Фуцзюньчжу. Чжао. Аспірант Лонгвен Лі також брав участь у дослідженні.

“Трибоелектричне джерело живлення Tribo-sanitizer може перетворювати механічну енергію з навколишнього середовища, наприклад, від людських рухів і вітру, яка в іншому випадку була б витрачена даремно, тому дослідницька група описує його як “саможивлення”, — сказав Ван.

За дослідженням, інновація збільшила вихідну напругу Tribo-sanitizer до понад 4000 вольт, збільшила яскравість УФ-лампи. У той час як світлові технології, такі як лампа Tribo-sanitizer, «можуть бути дуже ефективними, коли поверхні піддаються прямому впливу джерела світла», Ван сказав, що вони можуть недостатньо знезаражувати ділянки, які не освітлюються безпосередньо, які нерівні. Це стосується навіть поверхні салатів, яблук, безпосередньо кірки.

«Це можна вирішити, включивши інші методи дезактивації або використовуючи кілька джерел світла під різними кутами», – сказав він, – «Це один із напрямків майбутнього, над яким ми працюємо. І якщо його належним чином включити в існуючі об’єкти, такі як транспортні чи складські одиниці, Tribo-sanitizer потенційно може забезпечувати безперервне знезараження в усьому ланцюжку постачання без потреби в комерційній енергії».

Хоча тривалість часу, необхідного для досягнення 99,999% зменшення кількості бактерій кишкової палички, була великою (наразі 90 хвилин), Джін сказав, що потенціал пристрою для досягнення безперервної дезактивації – значний. Наприклад, у вантажівках на шосе. Тобто тривалий час не потрібно розглядати як серйозний недолік. Команда продовжує свої зусилля з удосконалення Tribo-sanitizer. І «можна очікувати, що в майбутньому цей час стане набагато коротшим».

За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я, хвороби харчового походження щороку вражають майже 600 мільйонів людей. Це призводить до 420 000 смертей. За оцінками Міністерства сільського господарства США та ВООЗ, економічні витрати на боротьбу з наслідками забруднення харчових продуктів становлять понад $15,6 млрд. на рік у США. Для країн із низьким і середнім рівнем прибутків становить $110 млрд. Ван упевнений, що Tribo-sanitizer є новим засобом для полегшення цих проблем.

Споживачі могли б використовувати трибодезінфікуючі засоби вдома для дезінфекції поверхонь, харчових продуктів тощо, оскільки «орієнтовна вартість матеріалів, використаних для виготовлення пристрою, становить менше $70», – зазначив Джин.

Автономний характер пристрою також надає йому “чудовий потенціал для використання в умовах з низьким рівнем ресурсів, таких як зони стихійних лих і зони конфліктів, де електрика відсутня або ненадійна”, – підкреслив Лі.

Поряд із пом’якшенням проблем безпеки харчових продуктів, ці пристрої також можуть бути корисними для вирішення проблем громадського здоров’я, і зокрема у підготовці до нових пандемій та реагування на них, вказав Ван.