En el transcurso de su viaje desde los campos abiertos hasta las exhibiciones de productos en las tiendas de comestibles, las verduras y frutas frescas a veces pueden contaminarse con microorganismos. Estos artículos pueden estropear otros productos, propagando aún más la contaminación y aumentando la cantidad de alimentosque puede causar enfermedades.
Para evitar la contaminación cruzada entre productos frescos, los investigadores de la Universidad de Texas A&M han creado un recubrimiento que se puede aplicar a superficies en contacto con alimentos como cintas transportadoras, rodillos y cubos de recolección. Además de ser germicidas, los investigadores han diseñado su recubrimientoser extremadamente repelente al agua. Los investigadores dijeron que sin agua, las bacterias no pueden pegarse o multiplicarse en las superficies, reduciendo drásticamente la contaminación de un producto a otro.
"El consumo de alimentos crudos contaminados hace que cientos de personas se enfermen anualmente, por lo que la contaminación de los alimentos no solo es un gran problema de salud sino que también es una carga económica significativa", dijo Mustafa Akbulut, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Química de Artie McFerrin"En nuestro estudio, mostramos que nuestro nuevo recubrimiento de doble función, uno que puede repeler y matar bacterias, puede mitigar en gran medida la propagación bacteriana, evitando la contaminación cruzada".
Los resultados del estudio están en la edición de febrero de la revista Materiales aplicados e interfaces ACS .
Las enfermedades transmitidas por los alimentos pueden ser causadas por un enjambre completo de patógenos que incluyen múltiples cepas de virus y bacterias. Para remediar cualquier infección después de la cosecha, los productos frescos generalmente se lavan y luego se desinfectan en potentes antimicrobianos, como el peróxido de hidrógeno o el ácido acético.
Sin embargo, las bacterias aún pueden escapar ilesas si logran esconderse en lugares difíciles de alcanzar en las pieles de frutas y verduras. Además, si la cantidad de bacterias es lo suficientemente grande, pueden formar vainas protectoras, llamadas biopelículas, queprotegerlos aún más de la acción de los desinfectantes.
Los productos contaminados pueden propagar los agentes patógenos directamente, al tocar otros alimentos, o indirectamente, a través de superficies de contacto con alimentos. Actualmente, hay varias formas de prevenir la transmisión indirecta que van desde recubrimientos de superficie antimicrobianos hasta superficies de polímero antiincrustante que actúan como resortesalejar las bacterias. Pero los investigadores dijeron que estos enfoques, aunque eficaces al principio, pueden perder sus efectos con el tiempo por una variedad de razones.
Para superar los obstáculos planteados por las tecnologías actuales, Akbulut y su equipo crearon un recubrimiento antimicrobiano para la superficie que también es extremadamente hidrófobo. Observaron que la propiedad repelente al agua del recubrimiento puede ayudar a las superficies en contacto con los alimentos a retener su acción germicida por mucho más tiempo.
"La mayoría de las bacterias solo pueden sobrevivir en un ambiente acuoso", dijo Akbulut. "Si las superficies son superhidrofóbicas, entonces el agua y, junto con ella, la mayoría de las bacterias serán repelidas. Con menos bacterias alrededor, se usan menos germicidas,aumentando la vida útil total del recubrimiento "
Para hacer su recubrimiento de doble función, Akbulut y su equipo comenzaron con una lámina de aluminio, un metal comúnmente utilizado en la industria alimentaria para superficies de contacto. Sobre la superficie del metal, unieron químicamente una capa delgada de un compuesto llamado síliceusando calor alto. Luego, con esta capa como sustrato, agregaron una mezcla de sílice y una proteína germicida natural que se encuentra en las lágrimas y la clara de huevo llamada lisozima.
Juntos, la capa de sílice-aluminio unida a la capa de sílice-lisozima hizo un recubrimiento que tenía una textura rugosa cuando se veía a escalas microscópicas. Los investigadores notaron que esta rugosidad submicroscópica, o las pequeñas protuberancias y grietas en el recubrimiento, es clavea la superhidrofobia.
"En general, si aumenta la rugosidad, aumenta la hidrofobicidad de un material, pero hay un límite", dijo Shuhao Liu, un estudiante graduado en la Facultad de Ingeniería y el autor principal del estudio. "Si el recubrimiento esdemasiado áspero, las bacterias pueden volver a esconderse detrás de las grietas y contaminarse. Por lo tanto, modificamos la proporción de sílice y lisozima para que la aspereza produzca la mejor hidrofobicidad posible sin comprometer la función general del recubrimiento ".
Cuando su revestimiento superhidrofóbico, con infusión de lisozima se ajustó y listo, los investigadores probaron si era eficaz para frenar el crecimiento de dos cepas de bacterias que causan enfermedades, Salmonella typhimurium y Listeria innocua. Tras el examen, encontraron que elel número de bacterias en estas superficies fue 99.99% menor que el de las superficies desnudas.
A pesar de la alta eficacia de su recubrimiento para prevenir la propagación bacteriana, los investigadores dijeron que se necesita más investigación para determinar si el recubrimiento funciona igualmente bien para mitigar la contaminación cruzada viral. Aunque duran más que otros recubrimientos, notaron que su recubrimientotambién sería necesario volver a aplicar después de una cierta cantidad de uso. Por lo tanto, como siguiente paso, Akbulut y su equipo están trabajando en el desarrollo de recubrimientos de doble funcionalidad más permanentes.
"Nuestro objetivo es crear superficies inteligentes que eviten que cualquier tipo de patógeno se adhiera y se multiplique", dijo Akbulut. "En este sentido, hemos desarrollado recubrimientos de superficie que pueden evitar que las bacterias se acumulen en las superficies, que es uno de losrazones principales para la contaminación cruzada. Ahora estamos trabajando con investigadores en agricultura para llevar nuestro invento del banco a la práctica ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas A&M . Original escrito por Vandana Suresh. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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