新型雙作用涂層可防止細菌對新鮮農產品的交叉污染

新鮮蔬菜和水果在從露天到雜貨店展示農產品的整個過程中，有時會被微生物污染。這些物品可能會破壞其他農產品，進一步擴大污染，增加可能導致疾病的食物數量。

為了防止新鮮農產品之間的交叉污染，德州農工大學的研究人員m大學發(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，研究人員還設計了涂層，使其高度防水。研究人員說，沒有水，細菌就不會在表面附著或繁殖，從而從根本上抑制了一種農產品對另一種農產品的污染。

阿蒂麥克費林化學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讓數百人生病，因此食品污染不僅是對健康的極大擔憂，也是巨大的經濟負擔?！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菌的涂層——可以大大減少細菌的傳播，避免交叉污染。”

研究結果發(fā)表在美國化學學會應用材料界面2月刊上。

食源性疾病可能由大量病原體引起，包括各種病毒和細菌。為了補救任何收獲后的感染，新鮮農產品通常被清洗，然后用強效抗菌劑(如過氧化氫或乙酸)消毒。

然而，如果細菌能藏在水果和蔬菜皮上難以觸及的地方，它們仍然可以毫發(fā)無損地逃脫。同樣，如果細菌的數量足夠多，它們會形成一個被稱為生物膜的保護鞘，從而進一步保護它們免受消毒劑的侵害。

被污染的農產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，它們會隨著時間的推移而失去有效性。

為了克服當前技術帶來的障礙，Akbulut和他的團隊著手開發(fā)一種具有強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時間的殺菌效果。

“大多數細菌只能生活在水中，”阿克布魯特說。“如果表面是超疏水的，那么水和大部分細菌都會被排出。減少了周圍的細菌，減少了使用的殺菌劑，從而延長了涂料的整體壽命?！?

為了制作雙功能涂層，Akbulut和他的團隊從鋁板開始，鋁板是食品工業(yè)中常用的接觸表面的金屬。他們通過高溫化學方法在金屬表面化學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，他們加入了在眼淚和蛋清中發(fā)現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-鋁層一起構成涂層，當在微觀尺度上觀察時，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鍵。

“一般來說，如果粗糙度增加，材料的疏水性會增加，但有一個限度?！痹撗芯康闹饕髡?、工程學院研究生劉書豪說?！叭绻繉犹植?，細菌會再次躲在縫隙后面，被污染。因此，我們調整了二氧化硅與溶菌酶的比例，使粗糙度產生最佳的疏水性，而不破壞涂層的整體功能?！?

當他們的超疏水溶菌酶注射涂層微調就緒后，研究人員測試了涂層是否能有效抑制兩種致病菌菌株的生長，沙門氏菌和李斯特菌無毒。經過檢查，他們發(fā)現這些表面的細菌數量比裸露表面少99.99%。

盡管它們的涂層在防止細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，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和他的團隊正在研究和開發(fā)更持久的雙功能涂料。

Bulut說：“我們的目標是創(chuàng)造一個智能表面，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，可以防止細菌在表面聚集，這是交叉污染的主要原因之一。我們現在正與農業(yè)研究人員合作，將我們的發(fā)明從實驗平臺應用到實踐中?！?

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