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UV LED优化组合可有效防止食品病原体的传播

食物作为人类必须的最基本需求其本身可能成为病原体的间接携带者,这显然对公众健康构成严重威胁。因此,为防止食品病原体和新型冠状肺炎病毒通过食品传播,必须认真落实卫生防疫条例,有必要引入和测试新的有效卫生防疫措施以加强食品安全保障。其中,UVC LED作为食品领域的额外卫生和杀菌消毒控制措施,最有希望得到大规模的应用和推广。

食物作为人类必须的最基本需求其本身可能成为病原体的间接携带者,这显然对公众健康构成严重威胁。因此,为防止食品病原体和新型冠状肺炎病毒通过食品传播,必须认真落实卫生防疫条例,有必要引入和测试新的有效卫生防疫措施以加强食品安全保障。其中,UVC LED作为食品领域的额外卫生和杀菌消毒控制措施,最有希望得到大规模的应用和推广。

长期以来,人们一直认为,253.7nm的波长在杀菌灭活效果方面是最有效的。然而,UVC光的杀菌效果是基于微生物或病毒核酸DNA或RNA对光子的吸收。如图1所示,基于报告出版物的数据,细菌、病毒和原生动物的最佳杀菌范围约为260nm至270nm,其中微生物由于嘧啶二聚化和修复系统的损伤而受损。在265纳米的波长下,UVC穿透细菌或病毒结构的心脏,破坏核酸(DNA和RNA)并使其失活。

图 1.杀菌有效性的波长依赖性

Green等人(2019)有关食物病原体细菌的波长依赖性报道显示,李斯特菌和沙门氏菌在268nm处和大肠杆菌259nm处1-log减少的通量为最小值。将波长增加到370nm导致消毒有效性急剧下降,并且1-log减少剂量增加超过1个数量级。相关数据表明,新型冠状肺炎病毒的灵敏度也与波长相关,波长为267 nm~279 nm>286 nm>297 nm,其他病毒也报告了类似的趋势(见表1)。

表 1.病毒的波长依赖性

当大肠杆菌首先用289nm处的低有效UVB LED进行预处理,然后在259nm处用UVC LED处理时,大肠杆菌的减少量增加了两倍,并且1-log的组合UV通量减少了(见表1)。Gerchman等人(2021)最新报告了紫外线剂量(mJ / cm2)用于冠状病毒hCoV-OC43的3对数减少(见表2)。

表 2.紫外线剂量(mJ/cm2)用于减少冠状病毒hCoV-OC43的3对数

UVC,UVB和UVA对细菌和病毒灭活作用的这些差异,以及食品或接触表面的结构和光学性质的复杂性,表明波长的组合可以用作提高紫外杀菌光功效的障碍解决方案。较短的UVC LED波长成本高昂,通量率低,并且需要更高的剂量和曝光才能实现所需的减少。波长及其组合的智能优化可提高UV LED在特定生物体和应用中的微生物和病毒灭杀功效和性能。同时UVC + UVB + UVA暴露可导致添加剂或协同效应,因为食品病原体具有不同的紫外线波长敏感性,并允许催化剂在微生物灭活中的互补作用。

UV LED不仅可以在食物表面上获得最佳消杀效果,还具备例如低功耗、坚固性、无毒性、能源效率、设计和操作灵活性、即时打开和关闭、无汞、无臭氧产生和环保等优势,相信未来将在物体表面消杀、空气净化、水消毒净化领域发挥更大应用价值。

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