Các nhà khoa học phát triển thiết bị UV-C để vệ sinh thực phẩm phát ra tia sét

Máy khử trùng Tribo là một thiết bị tự cấp nguồn sử dụng đèn UVC để vô hiệu hóa vi khuẩn gây bệnh do thực phẩm trên sản phẩm tươi sống, bao bì thực phẩm và các bề mặt.

Ảnh của Fred Zwicky

CHAMPAIGN, Illinois - Các nhà khoa học tại Đại học Illinois Urbana-Champaign đã phát triển một thiết bị di động dùng tia cực tím-C tự cấp nguồn được gọi là chất khử trùng Tribo, có thể vô hiệu hóa hai trong số các loại vi khuẩn gây ra nhiều bệnh tật và tử vong do thực phẩm.

Nhóm bao gồm, từ trái sang, nghiên cứu sinh tiến sĩ Zachary (Zhenhui) Jin, giáo sư kỹ thuật và an toàn thực phẩm Yi-Cheng Wang và nghiên cứu sinh Longwen Li.

Ảnh của Fred Zwicky

Đèn UVC của máy khử trùng Tribo được cấp điện bằng hiệu ứng điện ma sát - điện được tạo ra khi hai vật liệu khác nhau tiếp xúc. Trong các thử nghiệm, chất khử trùng Tribo đã vô hiệu hóa thành công hai loại vi khuẩn truyền qua thực phẩm có khả năng gây chết người là Escherichia coli O157:H7 và Listeria monocytogenes, chủ yếu bằng cách làm hỏng DNA của chúng, theo kết quả được công bố trên tạp chí Nano Energy.

Vi khuẩn được chọn làm mục tiêu thử nghiệm là hai trong số những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra các đợt bùng phát bệnh nghiêm trọng do thực phẩm ở Hoa Kỳ. Escherichia coli tạo ra độc tố có thể gây đau bụng dữ dội, sốt, tiêu chảy ra máu và suy thận, đồng thời vi khuẩn Listeria monocytogenes có thể gây ra bệnh listeriosis. tỷ lệ nhập viện và tử vong cao nhất do bất kỳ bệnh nào do thực phẩm gây ra.

Nhóm đã đánh giá khả năng khử trùng của chất khử trùng Tribo với vi khuẩn trong chất lỏng và trên ba chất rắn - vỏ táo tươi, rau diếp romaine và polyethylene terephthalate, thường được gọi là PET, một vật liệu phổ biến để đóng gói thực phẩm và đồ uống.

Kết quả chỉ ra rằng chất khử trùng Tribo có tiềm năng mạnh mẽ để đáp ứng các tiêu chuẩn vệ sinh của Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm. Cụ thể, thiết bị “đã đạt được mức giảm ít nhất 99,999% chủng E. coli trong dung dịch đệm và trên PET, chứng tỏ khả năng khử nhiễm tuyệt vời của Tribo-sanitizer”, tác giả tương ứng Yi-Cheng Wang, giáo sư kỹ thuật và an toàn thực phẩm cho biết. .

Trên sản phẩm, thiết bị đạt được mức giảm nhỏ hơn nhưng vẫn hữu ích, khoảng 99,98% đối với vi khuẩn E. coli và 99,9% đối với L. monocytogenes trên vỏ táo, 99,8% đối với E. coli và 98% đối với L. monocytogenes trên rau diếp romaine , theo tờ báo.

Nghiên cứu sinh tiến sĩ Zachary (Zhenhui) Jin, đồng tác giả đầu tiên của bài báo với cựu sinh viên Fujunzhu, cho biết những kết quả này "có thể so sánh với những kết quả được báo cáo trong các nghiên cứu khác sử dụng tia UV với nguồn năng lượng thương mại để khử nhiễm sản phẩm tươi sống". Triệu. Nghiên cứu sinh Longwen Li cũng tham gia nghiên cứu.

Wang cho biết, nguồn năng lượng điện ma sát của máy khử trùng Tribo có thể chuyển đổi năng lượng cơ học từ môi trường xung quanh - ví dụ, từ chuyển động của con người và gió - nếu không sẽ bị lãng phí, đó là lý do tại sao nhóm nghiên cứu mô tả nó là "tự cung cấp năng lượng".

Một khe hở không khí mà nhóm đã tích hợp vào thiết kế mô phỏng nguồn điện ma sát của họ

sét bằng cách phá vỡ tĩnh điện trong không khí. Theo nghiên cứu, cải tiến này đã tăng công suất của máy khử trùng Tribo lên hơn 4,000 vôn và tăng rõ rệt độ sáng của đèn UVC.

Mặc dù các công nghệ dựa trên ánh sáng như đèn khử trùng Tribo “có thể rất hiệu quả khi các bề mặt tiếp xúc trực tiếp với nguồn sáng”, Wang cho biết chúng có thể không khử nhiễm đầy đủ cho các khu vực không được chiếu sáng trực tiếp như bề mặt không bằng phẳng hoặc thô ráp trên rau diếp và vỏ táo. .

Ông nói: “Điều này có thể được giải quyết bằng cách kết hợp các phương pháp khử nhiễm khác hoặc sử dụng nhiều nguồn sáng ở các góc khác nhau”. "Đó là một trong những hướng đi trong tương lai mà chúng tôi đang thực hiện. Và nếu được kết hợp đúng cách vào các cơ sở hiện có như các đơn vị vận chuyển hoặc lưu trữ, chất khử trùng Tribo có thể cung cấp khả năng khử nhiễm liên tục trong toàn bộ chuỗi cung ứng mà không cần nguồn điện thương mại."

Mặc dù khoảng thời gian cần thiết để đạt được mức giảm 99,999% vi khuẩn E. coli là dài - hiện tại là 90 phút - Jin nói rằng khả năng khử nhiễm liên tục của thiết bị, chẳng hạn như trong xe tải trên đường cao tốc, có nghĩa là thời gian kéo dài này sẽ không đáng kể. được coi là một nhược điểm lớn. Ông cho biết nhóm đang tiếp tục nỗ lực cải tiến chất khử trùng Tribo và "thời gian này dự kiến ​​​​sẽ ngắn hơn nhiều trong tương lai".

Theo Tổ chức Y tế Thế giới, bệnh do thực phẩm ảnh hưởng đến gần 600 triệu người mỗi năm, dẫn đến 420.{2}} ca tử vong. Theo ước tính của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ và WHO, chi phí kinh tế để giải quyết hậu quả của ô nhiễm thực phẩm là hơn 15,6 tỷ USD mỗi năm ở Mỹ và 110 tỷ USD ở các nước thu nhập thấp và trung bình. Wang cho biết chất khử trùng Tribo đại diện cho một phương tiện mới để giảm bớt những vấn đề này.

Jin cho biết, người tiêu dùng có thể sử dụng chất khử trùng Tribo tại nhà để vệ sinh bề mặt, thực phẩm, v.v. vì “chi phí ước tính của vật liệu được sử dụng để chế tạo thiết bị là dưới 70 USD”.

Li cho biết, đặc tính tự cấp nguồn của thiết bị cũng mang lại cho nó “tiềm năng tuyệt vời để sử dụng ở những nơi có nguồn tài nguyên thấp như khu vực thiên tai và khu vực xung đột, nơi không có điện hoặc không đáng tin cậy”.

Cùng với việc giảm thiểu các vấn đề về an toàn thực phẩm, những thiết bị này cũng có thể hữu ích trong việc giải quyết các vấn đề sức khỏe cộng đồng, chẳng hạn như chuẩn bị và ứng phó với các đại dịch mới, Wang nói.

Nghiên cứu được tài trợ một phần bởi Viện Thực phẩm và Nông nghiệp Quốc gia của USDA, Trung tâm Tài nguyên Nước Illinois và Trung tâm Trợ cấp Mặt trời Khu vực Bắc Trung Bộ.

Hỗ trợ khởi nghiệp được cung cấp bởi trường đại học; Trường Cao đẳng Khoa học Nông nghiệp, Tiêu dùng và Môi trường; và khoa khoa học thực phẩm và dinh dưỡng con người.

/Công khai trước công chúng. Tài liệu này từ (các) tổ chức/tác giả ban đầu có thể mang tính chất thời điểm và được chỉnh sửa cho rõ ràng, văn phong và độ dài. Mirage.News không đảm nhận các quan điểm hoặc phe phái của tổ chức và tất cả các quan điểm, lập trường và kết luận trình bày ở đây chỉ là của (các) tác giả.