新鮮蔬菜和水果在從露天到雜貨店展示農(nóng)產(chǎn)品的整個(gè)過程中，有時(shí)會(huì)被微生物污染。這些物品可能會(huì)破壞其他農(nóng)產(chǎn)品，進(jìn)一步擴(kuò)大污染，增加可能導(dǎo)致疾病的食物數(shù)量。
為了防止新鮮農(nóng)產(chǎn)品之間的交叉污染，德州農(nóng)工大學(xué)的研究人員m大學(xué)發(fā)明了一種涂層，可以用在傳送帶、滾筒和收集桶等食物接觸面上。除了殺菌作用，研究人員還設(shè)計(jì)了涂層，使其高度防水。研究人員說，沒有水，細(xì)菌就不會(huì)在表面附著或繁殖，從而從根本上抑制了一種農(nóng)產(chǎn)品對(duì)另一種農(nóng)產(chǎn)品的污染。
阿蒂麥克費(fèi)林化學(xué)工程系副教授穆斯塔法阿克布魯特(Mustafa Akbulut)說：“每年食用被污染的未加工食品會(huì)讓數(shù)百人生病，因此食品污染不僅是對(duì)健康的極大擔(dān)憂，也是巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)?！薄霸谖覀兊难芯恐?，我們證明了我們新的雙功能涂層——一種可以排斥和殺死細(xì)菌的涂層——可以大大減少細(xì)菌的傳播，避免交叉污染?！?
研究結(jié)果發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)應(yīng)用材料界面2月刊上。
食源性疾病可能由大量病原體引起，包括各種病毒和細(xì)菌。為了補(bǔ)救任何收獲后的感染，新鮮農(nóng)產(chǎn)品通常被清洗，然后用強(qiáng)效抗菌劑(如過氧化氫或乙酸)消毒。
然而，如果細(xì)菌能藏在水果和蔬菜皮上難以觸及的地方，它們?nèi)匀豢梢院涟l(fā)無損地逃脫。同樣，如果細(xì)菌的數(shù)量足夠多，它們會(huì)形成一個(gè)被稱為生物膜的保護(hù)鞘，從而進(jìn)一步保護(hù)它們免受消毒劑的侵害。
被污染的農(nóng)產(chǎn)品可通過與其他食物接觸直接傳播病原體，或通過與食物接觸的表面間接傳播病原體。目前，防止間接傳播的方法有很多，從抗菌表面涂層到防污聚合物表面，就像彈簧推開細(xì)菌一樣。然而，研究人員表示，雖然這些方法最初是有效的，但由于各種原因，它們會(huì)隨著時(shí)間的推移而失去有效性。
為了克服當(dāng)前技術(shù)帶來的障礙，Akbulut和他的團(tuán)隊(duì)著手開發(fā)一種具有強(qiáng)疏水性的抗菌表面涂層。他們指出，涂層的防水性能可以幫助與食物接觸的表面保持更長(zhǎng)時(shí)間的殺菌效果。
“大多數(shù)細(xì)菌只能生活在水中，”阿克布魯特說。“如果表面是超疏水的，那么水和大部分細(xì)菌都會(huì)被排出。減少了周圍的細(xì)菌，減少了使用的殺菌劑，從而延長(zhǎng)了涂料的整體壽命?！?
為了制作雙功能涂層，Akbulut和他的團(tuán)隊(duì)從鋁板開始，鋁板是食品工業(yè)中常用的接觸表面的金屬。他們通過高溫化學(xué)方法在金屬表面化學(xué)附著了一層叫做二氧化硅的化合物。然后，用這一層作為基質(zhì)，他們加入了在眼淚和蛋清中發(fā)現(xiàn)的二氧化硅和天然溶菌酶的混合物。
二氧化硅-溶菌酶層上的二氧化硅-鋁層一起構(gòu)成涂層，當(dāng)在微觀尺度上觀察時(shí)，該涂層具有粗糙的紋理。研究人員指出，涂層上的這種亞微觀粗糙度或微小凸起和間隙是超疏水性的關(guān)鍵。
“一般來說，如果粗糙度增加，材料的疏水性會(huì)增加，但有一個(gè)限度。”該研究的主要作者、工程學(xué)院研究生劉書豪說?！叭绻繉犹植?，細(xì)菌會(huì)再次躲在縫隙后面，被污染。因此，我們調(diào)整了二氧化硅與溶菌酶的比例，使粗糙度產(chǎn)生最佳的疏水性，而不破壞涂層的整體功能?！?
當(dāng)他們的超疏水溶菌酶注射涂層微調(diào)就緒后，研究人員測(cè)試了涂層是否能有效抑制兩種致病菌菌株的生長(zhǎng)，沙門氏菌和李斯特菌無毒。經(jīng)過檢查，他們發(fā)現(xiàn)這些表面的細(xì)菌數(shù)量比裸露表面少99.99%。
盡管它們的涂層在防止細(xì)菌傳播方面非常有效，但研究人員表示，還需要更多的研究來確定涂層在減少病毒交叉污染方面是否同樣有效。雖然它們的使用壽命比其他涂料更長(zhǎng)，但他們指出，在使用一定量后，他們還需要重新涂覆涂層。因此，在下一步中，Akbulut和他的團(tuán)隊(duì)正在研究和開發(fā)更持久的雙功能涂料。
Bulut說：“我們的目標(biāo)是創(chuàng)造一個(gè)智能表面，可以避免附著和繁殖任何病原體?！薄霸谶@方面，我們開發(fā)了一種表面涂層，可以防止細(xì)菌在表面聚集，這是交叉污染的主要原因之一。我們現(xiàn)在正與農(nóng)業(yè)研究人員合作，將我們的發(fā)明從實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用到實(shí)踐中。”
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