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(guò)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(shuō)，沒(méi)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(shuō)：“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)。”“在我們的研究中，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(guò)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(wú)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(guò)與其他食物接觸直接傳播病原體，或通過(guò)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(kāi)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(lái)的障礙，Akbulut和他的團(tuán)隊(duì)著手開(kāi)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(shuō)。“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(kāi)始，鋁板是食品工業(yè)中常用的接觸表面的金屬。他們通過(guò)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(lái)說(shuō)，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(shū)豪說(shuō)?！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(wú)毒。經(jīng)過(guò)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(lái)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(kāi)發(fā)更持久的雙功能涂料。
Bulut說(shuō)：“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。”“在這方面，我們開(kāi)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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