Новости химической науки > Заряженные капли воды борются с микробами

Имея в распоряжении только воду и электричество, исследователи получили заряженные наноразмерные капли воды, содержащие свободные радикалы. При контакте с поверхностью продуктов питания такие рукотворные наноструктуры могут сокращать количество микроорганизмов, таким образом предоставляя новый «зеленый» метод дезинфекции пищи.

Существует риск загрязнения фруктов и овощей бактериями, которые могут появиться на их поверхности как в процессе сбора урожая, так и в ходе упаковки и обработки, поэтому продукты питания в настоящее время приходится обрабатывать дезинфицирующими растворами, которые, по существу, являются разбавленной версией отбеливающих составов –растворами перекиси водорода, гипохлоритов, в ряде случаев производители даже прибегают к обработке газовыми смесями, содержащими небольшое количество хлора. Заряженные капли воды представляют собой экологически чистую альтернативу существующим методам дезинфекции пищи, для такой обработки требуется меньшее количество реагентов, и она может быть организована в самых различных точках обработки или переработки продуктов питания.

Рисунок из Environ. Sci. Technol. 2015, DOI: 10.1021/es505868a

Филипп Демокриту (Philip Demokritou) из Гарварда и его коллеги получили заряженные капли в ходе процесса электрораспыления – пропускания аэрозоля воды через сильное электрическое поле. Некоторые молекулы воды могут расщепляться с образованием неустойчивых гидроксильных и супероксидных радикалов; в результате электрораспыления радикалы оказываются инкапсулированными в тонкий обогащенный электронами слой воды, и образуются устойчивые заряженные частицы с диаметром около 25 нм. По словам Демокриту, сильный поверхностный электрический заряд увеличивает поверхностное натяжение частиц, тем самым затрудняя их испарение.

Ранее исследователи успешно использовали нанокапли воды для дезинфекции воздуха или поверхностей, а сейчас они решили выяснить, могут ли такие частицы применяться для дезинфекции поверхности продуктов питания и нержавеющей стали, из которой обычно изготавливается оборудование для переработки пищи.

Исследователи распылили на поверхности предварительно промытых томатов-черри и стальных пластин три штамма бактерий, относящихся к наиболее распространенным пищевым патогенам - Escherichia coli, Salmonella enterica и Listeria innocua. Затем томаты в закрытой камере подвергали воздействию капель, содержащих от 24000 до 50000 частиц на кубический сантиметр в течение 30-90 минут; поверхность стали подвергалась обработке 15-45 минут.

В зависимости от типа поверхности и вида бактерии обработка понижала численность колоний микроорганизмов на 80-98%. Дегустация и осмотр показали, что обработка не меняет цвет и вкус томатов-черри.

Как отмечает специалист по микробиологии из Университета Джорджии Майкл Дойль (Michael P. Doyle), обычные правила пищевой безопасности предписывают, чтобы при обработке концентрация бактерий понижалось на 99.999%, причем такой результат должен достигаться за минуты. Все это говорит о необходимости увеличения эффективности и экспрессности нового метода обеззараживания для перевода его в русло коммерческого использования. Его коллеги добавляют, что пока еще метод можно применить лишь для небольшого типа поверхностей – если с гладкой поверхностью томата капли контактируют легко, не следует забывать, что существует ряд овощей с гораздо более сложным для капель воды рельефом.

Демокриту отмечает, что на настоящий момент результаты исследования являются просто доказательством возможностей применения нанокапель воды для дезинфекции продуктов питания. В перспективе исследователь планирует увеличить концентрацию активных капель до значения 400000 в кубическом сантиметре, а также попытаться «заселить» эти нанокапли более активными кислородсодержащими частицами. По его мнению, оба подхода смогут обеспечить более эффективное удаление микроорганизмов и сокращение срока обработки.

Источник: Environ. Sci. Technol. 2015, DOI: 10.1021/es505868a

метки статьи: #биохимия, #бытовая химия, #медицинская химия, #нанотехнологии, #химия питания, #электрохимия