在從露天到雜貨店的農產品展示的整個過程中，新鮮的蔬菜和水果有時會被微生物污染。這些物品可能會破壞其他農產品，進一步擴大污染并增加可能導致疾病的食品數量。
為了防止新鮮農產品之間的交叉污染，德州農工大學的研究人員創造了一種涂層，該涂層可用于食品接觸表面，例如傳送帶，滾筒和收集桶。除了具有殺菌作用外，研究人員還設計了涂層，使其具有極強的防水性。研究人員說，沒有水，細菌就不會在表面粘附或繁殖，從而從根本上抑制了一種農產品到另一種農產品的污染。
Artie McFerrin化工系副教授Mustafa Akbulut表示：“食用受污染的未加工食品每年會使數百人生病，因此食品污染不僅是對健康的巨大關注，而且也是巨大的經濟負擔。”“在我們的研究中，我們證明了我們新的雙功能涂層-既可以排斥也可以殺死細菌的涂層-可以大大減輕細菌傳播，避免交叉污染。”
研究結果發表在2月號的ACS Applied Materials&Interfaces期刊上。
食源性疾病可能由大量病原體引起，其中包括多種病毒和細菌。為了補救收獲后的任何感染，通常將新鮮農產品洗凈，然后用強效抗菌劑(如過氧化氫或乙酸)消毒。
但是，如果細菌能夠躲藏在水果和蔬菜皮上難以到達的位置，它們仍然可以毫發無損地逃脫。同樣，如果細菌數量足夠多，它們會形成稱為生物膜的保護套，從而進一步保護它們免受消毒劑的作用。
受污染的農產品可以通過接觸其他食品直接傳播病原體，也可以通過與食品接觸的表面間接傳播病原體。當前，有多種方法可以防止間接傳播，從抗菌表面涂層到防污聚合物表面，就像彈簧將細菌推開一樣。但是研究人員說，這些方法雖然起初很有效，但是由于各種原因會隨著時間的流逝而失去作用。
為了克服當前技術帶來的障礙，Akbulut和他的團隊著手開發了一種疏水性極強的抗菌表面涂層。他們指出，涂料的拒水性能可以幫助與食物接觸的表面保持更長的殺菌作用。
“大多數細菌只能在水環境中生存，”阿克布魯特說。“如果表面超疏水，那么水以及大多數細菌將被驅除。周圍細菌減少，用盡的殺菌劑減少，從而延長了涂層的整體壽命。”
為了制造雙功能涂層，Akbulut和他的團隊從鋁板開始，鋁板是食品工業中通常用于接觸表面的金屬。他們利用高溫化學方法將一種稱為二氧化硅的化合物的薄層化學附著在金屬表面上。然后，以該層為底物，他們添加了二氧化硅和在眼淚和蛋清中發現的天然溶菌蛋白(稱為溶菌酶)的混合物。
結合在一起，二氧化硅-溶菌酶層上的二氧化硅-鋁層構成了涂層，當以微觀尺度觀察時，該涂層具有粗糙的質地。研究人員指出，這種亞微觀的粗糙度或涂層上的微小凸起和縫隙是超疏水性的??關鍵。
“總的來說，如果增加粗糙度，則材料的疏水性會增加，但存在極限。”工程學院的研究生，該研究的主要作者劉樹豪說。“如果涂層太粗糙，細菌會再次藏在縫隙后面并被污染。因此，我們調整了二氧化硅和溶菌酶的比例，以使粗糙性產生最佳的疏水性，而不會損害涂層的整體功能。”
當他們的超疏水，溶菌酶注入涂層經過微調并準備就緒時，研究人員測試了這種涂層是否能有效抑制兩種致病細菌菌株鼠傷寒沙門氏菌和無毒李斯特菌的生長。經檢查，他們發現這些表面上的細菌數量比裸露的表面少99.99%。
盡管他們的涂層在防止細菌擴散方面具有很高的功效，但研究人員表示，需要進行更多的研究，以確定涂層在減輕病毒交叉污染方面是否同樣有效。盡管它們比其他涂料具有更長的使用壽命，但他們指出，在使用一定量后，也需要重新涂覆其涂料。因此，下一步，Akbulut和他的團隊正在研究開發更永久的雙功能涂料。
阿克布魯特說：“我們的目標是創造一種能夠避免附著和繁殖任何病原體的智能表面。”“在這方面，我們已經開發出可以防止細菌聚集在表面上的表面涂層，這是造成交叉污染的主要原因之一。我們現在正在與農業研究人員合作，將我們的發明從實驗臺上應用到實踐中。”