Under resans gång från de öppna fälten till produkterna i livsmedelsbutikerna, färska grönsaker och frukter kan ibland bli förorenade av mikroorganismer. Dessa föremål kan då förstöra andra produkter, sprida smittan ytterligare och öka antalet livsmedel som kan orsaka sjukdomar.

För att förhindra korskontaminering mellan färska produkter, forskare vid Texas A&M University har skapat en beläggning som kan appliceras på matkontaktiga ytor som transportband, rullar och uppsamlingshinkar. Förutom att det är bakteriedödande, forskarna har utformat sin beläggning för att vara extremt vattenavvisande. Forskarna sa utan vatten, bakterier kan inte fastna eller föröka sig på ytor, därigenom drastiskt begränsa föroreningar från en produkt till en annan.

"Att konsumera förorenade råvaror får hundratals människor att bli sjuka årligen, och så är matföroreningar inte bara ett stort hälsoproblem utan är också en betydande ekonomisk börda, "sa Mustafa Akbulut, docent vid Artie McFerrin Institutionen för kemiteknik. "I vår studie, vi visar att vår nya beläggning med dubbla funktioner-en som både kan avvisa och döda bakterier-kraftigt kan minska bakteriespridning, förhindra korskontaminering. "

Resultatet av studien finns i februarinumret av tidningen ACS -tillämpade material och gränssnitt .

Livsmedelsburna sjukdomar kan orsakas av en hel svärm av patogener som innehåller flera virus- och bakteriestammar. För att åtgärda eventuell infektion efter skörd, färska produkter tvättas i allmänhet och saneras sedan i kraftfulla antimikrobiella medel, som väteperoxid eller ättiksyra.

Dock, bakterier kan fortfarande fly oskadade om de lyckas gömma sig på svåråtkomliga platser på skalen av frukt och grönsaker. Också, om antalet bakterier är tillräckligt stort, de kan bilda skyddsmantlar, kallad biofilm, som ytterligare skyddar dem från sanitetsmedel.

Förorenade produkter kan sprida patogenerna antingen direkt, genom att röra vid andra livsmedel, eller indirekt, via ytor som kommer i kontakt med livsmedel. För närvarande, det finns flera sätt att förhindra indirekt överföring, allt från antimikrobiella ytbeläggningar till antifouling -polymerytor som fungerar som fjädrar för att driva bort bakterier. Men forskarna sa att dessa tillvägagångssätt, även om det var effektivt till en början, kan förlora sina effekter med tiden av olika anledningar.

För att övervinna hindren med den nuvarande tekniken, Akbulut och hans team fortsatte med att skapa en antimikrobiell ytbeläggning som också är extremt hydrofob. De noterade att beläggningens vattenavstötande egenskap kan hjälpa ytor som kommer i kontakt med mat att behålla sin bakteriedödande verkan mycket längre.

"De flesta bakterier kan bara överleva i en vattenhaltig miljö, "sa Akbulut." Om ytor är superhydrofoba, sedan vatten, och tillsammans med det kommer de flesta bakterierna att avvisas. Med färre bakterier runt omkring, färre bakteriedödande medel förbrukas, öka beläggningens totala livslängd. "

För att göra sin dubbelfunktionsbeläggning, Akbulut och hans team började med en aluminiumplåt, en metall som vanligtvis används i livsmedelsindustrin för kontaktytor. På ytan av metallen, de fäster kemiskt ett tunt lager av en förening som kallas kiseldioxid med hög värme. Sedan, med detta lager som substrat, de tillsatte en blandning av kiseldioxid och ett naturligt förekommande bakteriedödande protein som finns i tårar och äggvita som kallas lysozym.

Tillsammans, kiseldioxid-aluminiumskiktet bundet till kiseldioxid-lysozymskiktet gjorde en beläggning som hade en grov konsistens när den ses i mikroskopiska vågar. Forskarna noterade att denna submikroskopiska grovhet, eller de små stötarna och sprickorna på beläggningen, är nyckeln till superhydrofobicitet.

"I allmänhet, om du ökar grovheten, hydrofobiciteten hos ett material ökar, men det finns en gräns, "sade Shuhao Liu, en doktorand vid tekniska högskolan och huvudförfattaren till studien. "Om beläggningen är för grov, bakterier kan återigen gömma sig bakom sprickor och förorena. Så, vi justerade andelen kiseldioxid och lysozym så att grovheten gav bästa möjliga hydrofobicitet utan att äventyra beläggningens övergripande funktion. "

När de är superhydrofoba, lysozym-infunderad beläggning var finjusterad och klar, forskarna testade om det var effektivt för att dämpa tillväxten av två stammar av sjukdomsframkallande bakterier, Salmonella typhimurium och Listeria innocua. Vid undersökning, de fann att antalet bakterier på dessa ytor var 99,99% lägre än det på bara ytor.

Trots den höga effekten av deras beläggning för att förhindra bakteriell spridning, forskarna sa att mer undersökning behövs för att avgöra om beläggningen fungerar lika bra för att mildra viral korskontaminering. Även om de håller längre än andra beläggningar, de noterade att deras beläggning också skulle behöva appliceras igen efter en viss mängd användning. Således, som nästa steg, Akbulut och hans team arbetar med att utveckla mer permanenta, beläggningar med dubbla funktioner.

"Vårt mål är att skapa smarta ytor som kan avvärja alla typer av patogener från att fästa och multiplicera, "Sade Akbulut." I detta avseende, vi har utvecklat ytbeläggningar som kan förhindra att bakterier samlas på ytor, vilket är en av de främsta orsakerna till korskontaminering. Vi arbetar nu med forskare inom jordbruket för att ta vår uppfinning från bänk till praktik. "