Μια νέα τεχνολογία παρέμβασης για την εξόντωση θανατηφόρων βακτηρίων στις φλούδες του πεπονιού χρησιμοποιώντας διόδους εκπομπής μπλε φωτός (LED)
Μια μελέτη που διεξήχθη από μικροβιολόγους τροφίμων από το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης και το Εθνικό Πανεπιστήμιο Μεταφορών της Κορέας δείχνει ότι οι δίοδοι εκπομπής μπλε φωτός (LED), ιδιαίτερα μήκους κύματος 405 και 460 nm, έχουν αντιβακτηριακή δράση κατά των θανατηφόρων βακτηρίων στα φρέσκα φρούτα. Η μελέτη εξέτασε την υπόθεση έναντι της Listeria monocytogenes και Σαλμονέλα spp. που είναι δύο διαδεδομένα παθογόνα που συνδέονται με κρούσματα τροφιμογενών ασθενειών στα πεπόνια. Ο στόχος αυτής της τεχνολογίας ήταν να εκπληρώσει την ανάγκη για ένα επιπλέον εμπόδιο στην ψύξη για τη διατήρηση του πεπονιού κατά την αποθήκευση και τη μεταφορά από το αγρόκτημα στα τοπικά παντοπωλεία.
Τα πεπόνια έχουν πολύπλοκα διχτυωτά φλοιά που φιλοξενούν βακτηριακά παθογόνα όπως το L. μονοκυτταρογονίδια και Σαλμονέλα spp. Λ. μονοκυτταρογονίδια μπορεί να επιβιώσει σε θερμοκρασίες ψύξης και η περίοδος επώασης (χρόνος από τη στιγμή της έκθεσης έως την εμφάνιση των συμπτωμάτων) μπορεί να διαρκέσει έως και 70 ημέρες. Τα συμπτώματα περιλαμβάνουν πυρετό, μυϊκό πόνο και γαστρεντερικά προβλήματα που μπορεί να είναι απειλητικά για τη ζωή σε παιδιά, έγκυες γυναίκες και ηλικιωμένους. Η σαλμονέλωση είναι μία από τις κοινές αιτίες διάρροιας παγκοσμίως και άλλα συμπτώματα περιλαμβάνουν έμετο, ναυτία, κοιλιακές κράμπες και πυρετό. Η περίοδος επώασης κυμαίνεται από αρκετές ώρες έως δύο ημέρες, ενώ τα συμπτώματα μπορεί να διαρκέσουν έως και επτά ημέρες.
Το συμβατικό πλύσιμο και οι αντιβακτηριδιακές θεραπείες δεν είναι πάντα αποτελεσματικές έναντι των βακτηριακών παθογόνων που υπάρχουν στην επιφάνεια των πεπονιών. Αυτό αποτελεί πηγή απειλής λόγω του θέματος της μεταφοράς βακτηρίων σε φρεσκοκομμένα κομμάτια πεπονιού. Ως εκ τούτου, παρά τα μέτρα ασφαλείας που ισχύουν, τα κρούσματα που σχετίζονται με το πεπόνι έχουν βρεθεί στο επίκεντρο τον τελευταίο καιρό. Μια τραγική περίπτωση μόλυνσης από βακτηριακά παθογόνα ήρθε στο φως όταν ανακλήθηκαν πεπόνια τον Φεβρουάριο του 2018 στην Αυστραλία. Μεταγενέστερη έρευνα αποκάλυψε ότι τα πεπόνια ήταν μολυσμένα με L. μονοκυτταρογονίδια και είχε ως αποτέλεσμα επτά θανάτους και μία αποβολή (1). Νωρίτερα τον Απρίλιο του τρέχοντος έτους, μια Σαλμονέλα Η επιδημία προσέβαλε 77 άτομα και 36 άτομα νοσηλεύτηκαν. Το ξέσπασμα εντοπίστηκε σε συσκευασίες που περιείχαν προκομμένο καρπούζι, πεπόνι μελιτώματος, πεπόνι και ανάμεικτα φρούτα σύμφωνα με τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων (CDC) (2).
Η αρχή πίσω από την αντιβακτηριακή δράση των μπλε LED αποδίδεται στη διαδικασία της φωτοδυναμικής αδρανοποίησης (PDI). Η PDI είναι μια τεχνολογία μη θερμικής παρέμβασης που αδρανοποιεί τους μικροοργανισμούς με την παραγωγή δραστικών ειδών οξυγόνου (ROS). Τα ROS παράγονται όταν οι ενδογενείς φωτοευαισθητοποιητές (που υπάρχουν μέσα στους μικροοργανισμούς) διεγείρονται από φως κατάλληλου μήκους κύματος. Τα LED είναι η προτιμώμενη πηγή φωτός λόγω του συμπαγούς σχεδιασμού, της οικονομικής τους απόδοσης, του υψηλότερου προσδόκιμου ζωής και της ικανότητάς τους να είναι συγκεκριμένα σε μήκος κύματος (3). Προηγούμενες μελέτες σχετικά με την αντιβακτηριακή εφαρμογή μπλε LED σε ρυθμιστικά διαλύματα κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η μπλε δίοδος εκπομπής φωτός (LED) με μήκη κύματος 405 και 460 nm έχει υψηλότερα αντιβακτηριακά αποτελέσματα από άλλα μήκη κύματος 521 nm και 642 nm (4).
Αν και τα βακτηριακά κύτταρα έχουν ενδογενή φωτοευαίσθητα συστατικά, τα PDI που χρησιμοποιούν εξωγενείς φωτοευαισθητοποιητές έχουν αυξημένη αντιβακτηριακή δράση όπως φαίνεται από άλλους ερευνητές (5). Έτσι, σε αυτή τη μελέτη, το διάλυμα χαλκού νατρίου χλωροφυλλίνης (Na-Chl) ένα υδατοδιαλυτό πρόσθετο τροφίμων (Ε14), εγκεκριμένο ως γενικά αναγνωρισμένο ως ασφαλές από τον Οργανισμό Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ χρησιμοποιήθηκε ως εξωγενής φωτοευαισθητοποιητής. Σετ δειγμάτων βυθίστηκαν σε διάλυμα Na-Chl πριν από την έκθεση LED στα 405 και 460 nm. Τα πειράματα διεξήχθησαν σε θερμοκρασίες (4 και 20 °C) στις οποίες θα εκτεθούν τα πεπόνια κατά την αποθήκευση και τη μεταφορά.
Μετά από έκθεση σε LED για 48 ώρες, διάφορες συνθήκες θεραπείας οδήγησαν στο θάνατο του 90-99,9% του αρχικού βακτηριακού πληθυσμού στις φλούδες του πεπονιού. Διαπιστώθηκε ότι η αντιβακτηριακή δράση των LED 405 και 460 nm ήταν παρόμοια έναντι του L. μονοκυτταρογονίδια . Αλλά στην περίπτωση της Σαλμονέλας spp., το PDI που χρησιμοποιεί LED 405 nm είχε μεγαλύτερη αντιβακτηριακή δράση από το PDI που χρησιμοποιεί LED 460 nm. Είναι πιθανό ότι αυτό οφείλεται σε διακυμάνσεις στη σύνθεση των ενδογενών φωτοευαισθητοποιητών στο L. μονοκυτταρογονίδια και Σαλμονέλα spp. Περαιτέρω, ο χρόνος (μέση τιμή) που χρειάστηκε για να σκοτωθεί το 90% του αρχικού βακτηριακού πληθυσμού υπολογίστηκε για να συγκριθεί η αποτελεσματικότητα των θεραπειών. Βρέθηκε ότι ήταν χαμηλότερο σε PDI χρησιμοποιώντας LED 405 nm από φωτισμό LED 460 nm. Το PDI που χρησιμοποιεί μόνο LED και το PDI που χρησιμοποιεί LED μαζί με εξωτερικό φωτοευαισθητοποιητή είχαν παρόμοια αντιβακτηριακά αποτελέσματα, γεγονός που υποδηλώνει ότι η προσθήκη εξωτερικών φωτοευαισθητοποιητών δεν επηρέασε την επεξεργασία στα πεπόνια.
Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης υποδηλώνουν τη δυνατότητα της τεχνολογίας μπλε LED ενάντια στα θανατηφόρα βακτήρια στο πεπόνι και, ως εκ τούτου, οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να ελαχιστοποιήσει τον κίνδυνο σαλμονέλωσης και λιστερίωσης που συνδέονται με το φρέσκο πεπόνι. Η μελλοντική έρευνα που θα διεξαχθεί με συνθήκες σε πραγματικό χρόνο θα καθορίσει την πορεία εφαρμογής αυτής της προοπτικής τεχνολογίας παρέμβασης.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Απενεργοποίηση της Listeria monocytogenes και Σαλμονέλα spp. σε φλούδες πεπονιού από διόδους εκπομπής μπλε φωτός (LED), που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Food Microbiology . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τη Sherrill Wesley Josewin από το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης, Min-Jeong Kim από το Ινστιτούτο Ερευνών Τροφίμων της Κορέας και Hyun-Gyun Yuk από το Εθνικό Πανεπιστήμιο Μεταφορών της Κορέας.
Αναφορές:
- https://www.who.int/csr/don/09-april-2018-listeriosis-australia/en/
- https://www.cdc.gov/salmonella/adelaide-06-18/index.html
- D’Souza, C., Yuk, H. G., Khoo, G. H., &Zhou, W. (2015). Εφαρμογή διόδων εκπομπής φωτός στην παραγωγή τροφίμων, στη συντήρηση μετά τη συγκομιδή και στη μικροβιολογική ασφάλεια των τροφίμων. Ολοκληρωμένες αξιολογήσεις στην επιστήμη των τροφίμων και την ασφάλεια των τροφίμων , 14 (6), 719-740.
- Ghate, V. S., Ng, K. S., Zhou, W., Yang, H., Khoo, G. H., Yoon, W. B., &Yuk, H. G. (2013). Αντιβακτηριδιακή επίδραση διόδων εκπομπής φωτός ορατών μηκών κύματος σε επιλεγμένα τροφιμογενή παθογόνα σε διαφορετικές θερμοκρασίες φωτισμού. Διεθνές περιοδικό μικροβιολογίας τροφίμων , 166 (3), 399-406.
- Luksiene, Z., &Paskeviciute, E. (2011). Νέα προσέγγιση στη μικροβιακή απολύμανση των φραουλών:φωτοευαισθητοποίηση με βάση τη χλωροφυλλίνη. Περιοδικό Εφαρμοσμένης Μικροβιολογίας , 110 (5), 1274-1283.
