과학자들이 번개로 촉발되는 식품 위생용 UV-C 장치를 개발하다

Tribo-sanitizer는 UVC 램프를 사용하여 신선한 농산물, 식품 포장 및 표면에서 식중독을 일으키는 박테리아를 비활성화하는 자체 전원 장치입니다.

사진 제공: Fred Zwicky

일리노이주 샴페인 - 일리노이 대학교 어바나 샴페인(Urban-Champaign)의 과학자들은 많은 식인성 질병과 사망의 원인이 되는 두 가지 박테리아를 비활성화할 수 있는 트리보 소독제(Tribo-sanitizer)라고 불리는 휴대용 자가 전원 자외선 C 장치를 개발했습니다.

팀에는 왼쪽부터 박사과정 학생 Zachary (Zhenhui) Jin, 식품 안전 및 공학 교수 Yi-Cheng Wang, 대학원생 Longwen Li가 포함되어 있습니다.

사진 제공: Fred Zwicky

Tribo-sanitizer의 UVC 램프는 두 개의 서로 다른 물질이 접촉할 때 생성되는 전기인 마찰전기 효과를 사용하여 전원이 공급됩니다. Nano Energy 저널에 발표된 연구 결과에 따르면 테스트에서 트리보 소독제는 주로 DNA를 손상시켜 잠재적으로 치명적인 두 가지 식인성 박테리아인 Escherichia coli O157:H7과 Listeria monocytogenes를 비활성화하는 데 성공했습니다.

시험대상으로 선정된 세균은 미국에서 심각한 식중독 발생의 가장 흔한 원인 2가지로 대장균은 심한 복부경련, 발열, 혈성설사, 신부전 등을 일으킬 수 있는 독소를 생성하고, 리스테리아 모노사이토게네스는 리스테리아증을 유발할 수 있는데, 식중독 중 입원율과 사망률이 가장 높습니다.

팀은 액체와 세 가지 고체(신선한 사과 껍질, 로메인 상추, 일반적으로 PET로 알려져 있으며 식품 및 음료 포장에 널리 사용되는 재료)에 있는 박테리아에 대한 Tribo-sanitizer의 오염 제거 기능을 평가했습니다.

결과는 트리보 살균제가 식품의약청(FDA)의 위생 기준을 충족할 수 있는 강력한 잠재력을 가지고 있음을 나타냅니다. 구체적으로 이 장치는 완충액과 PET에서 대장균 균주를 99.999% 이상 감소시켜 트리보 살균제의 탁월한 오염 제거 능력을 입증했다고 교신저자인 식품 안전 및 공학 교수 Yi-Cheng Wang이 밝혔습니다. .

농산물에서 이 장치는 사과 껍질에서 E. coli 박테리아를 약 99.98%, L. monocytogenes를 99.9%, 로메인 상추에서 E. coli를 99.8%, L. monocytogenes를 98% 감소시키는 작지만 여전히 유용한 감소를 달성했습니다. , 논문에 따르면.

Fujunzhu 동문과 함께 논문의 공동 저자인 박사과정 학생 Zachary (Zhenhui) Jin은 "이러한 결과는 신선 농산물의 오염 제거를 위해 상용 전원과 함께 UV를 활용한 다른 연구에서 보고된 결과와 유사합니다"라고 말했습니다. 자오. 대학원생 Longwen Li도 연구에 참여했습니다.

Tribo-sanitizer의 마찰 전기 동력원은 주변 환경(예: 인간의 움직임과 바람)으로부터 기계적 에너지를 변환할 수 있으며, 이는 그렇지 않으면 낭비될 수 있으므로 연구팀은 이를 "자체 전력 공급"이라고 설명합니다.

팀이 마찰 전력원 설계에 통합한 공극

정전기로 공기를 분해하여 번개. 연구에 따르면 이러한 혁신으로 인해 Tribo-sanitizer의 출력이 4000볼트 이상으로 증가하고 UVC 램프의 밝기가 눈에 띄게 증가했습니다.

Tribo-sanitizer의 램프와 같은 빛 기반 기술은 "표면이 광원에 직접 노출될 때 매우 효과적일 수 있지만" Wang은 양상추와 사과 껍질의 고르지 않거나 거친 표면과 같이 직접 조명되지 않는 영역의 오염을 적절하게 제거하지 못할 수 있다고 말했습니다. .

"이 문제는 다른 오염 제거 방법을 통합하거나 다양한 각도에서 여러 광원을 사용하여 해결할 수 있습니다."라고 그는 말했습니다. "이것이 우리가 연구하고 있는 미래 방향 중 하나입니다. 운송이나 보관 장치와 같은 기존 시설에 적절하게 통합되면 Tribo-sanitizer는 잠재적으로 상용 전력 없이도 공급망 전체에 걸쳐 지속적인 오염 제거 기능을 제공할 수 있습니다."

대장균 박테리아의 99.999% 감소를 달성하는 데 필요한 시간은 길었지만(현재 90분) Jin은 이 장치가 고속도로의 트럭 내에서와 같이 지속적인 오염 제거를 달성할 수 있는 잠재력이 있다는 것을 의미한다고 말했습니다. 큰 단점으로 볼 수 있습니다. 팀에서는 트리보소독제 개선을 위한 노력을 계속하고 있으며, “이번 시간은 앞으로 훨씬 짧아질 것으로 예상할 수 있다”고 말했다.

세계보건기구(WHO)에 따르면 식중독은 매년 약 6억 명의 사람들에게 영향을 미치고 있으며 그 결과 420,{2}}명이 사망하고 있습니다. 미국 농무부와 WHO의 추산에 따르면 식품 오염으로 인한 경제적 비용은 미국에서는 연간 156억 달러 이상, 저소득 국가와 중간 소득 국가에서는 1,100억 달러 이상에 달합니다. Wang은 Tribo-sanitizer가 이러한 문제를 완화하는 새로운 수단을 대표한다고 말했습니다.

소비자는 "장치를 만드는 데 사용되는 재료의 추정 비용이 70달러 미만"이기 때문에 집에서 트리보 소독제를 사용하여 표면, 식품 등을 소독할 수 있다고 Jin 씨는 말했습니다.

또한 이 장치의 자체 전력 공급 특성은 "자연재해 지역이나 전기가 없거나 신뢰할 수 없는 분쟁 지역과 같은 자원이 부족한 환경에서 사용할 수 있는 탁월한 잠재력"을 제공한다고 Li는 말했습니다.

식품 안전 문제를 완화하는 것과 함께 이러한 장치는 새로운 전염병에 대한 준비 및 대응과 같은 공중 보건 문제를 해결하는 데에도 유용할 수 있다고 Wang은 말했습니다.

이 연구는 USDA의 국립 식량 농업 연구소, 일리노이 수자원 센터 및 North Central Regional Sun Grant Center에서 부분적으로 자금을 지원 받았습니다.

대학에서 창업 지원을 제공했습니다. 농업, 소비자 및 환경 과학 대학; 식품 과학 및 인간 영양학과.

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