Новости

May 16, 2024

Моделирование кинетики инактивации Escherichia coli, Salmonella Enteritidis и Bacillus subtilis, обработанных мультипрепаратом.

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 12058 (2023) Цитировать эту статью 174 Доступ Показатели Подробности Эффективность обработки разрядом с многополым поверхностным диэлектрическим барьером против

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 12058 (2023) Цитировать эту статью

174 доступа

Подробности о метриках

Изучена эффективность обработки многополого поверхностного диэлектрического барьерного разряда против Escherichia coli, Salmonella Enteritidis и Bacillus subtilis. В качестве рабочего газа использовали окружающий воздух, O2 и N2 с расходом 6 л/м. Мощность, подаваемая в плазму, составляла 30 Вт на площади 2 × 2 см2. Активные частицы в плазме, генерируемые в различных газах, участвующих в инактивации микроорганизмов, оценивали методами оптико-эмиссионной спектроскопии и инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье. Кривые инактивации были адаптированы к лог-линейной модели Бигелоу, двухфазной модели и модели Гиэрда. Согласно результатам, все плазменные обработки инактивировали тестируемые микроорганизмы в зависимости от рабочего газа. Наибольшая чувствительность бактерий наблюдалась к плазме окружающего воздуха. Инактивация E. coli и S. Enteritidis до 5 log может быть достигнута в течение 15 с обработки плазмой. Воздействие воздушной плазмы в течение 25 с также приводило к увеличению log10 КОЕ/мл B. subtilis с 7,98 до 4,39. S. Enteritidis обладал незначительной устойчивостью к плазменной обработке N2. В течение 180 с обработки азотной плазмой было зарегистрировано снижение на 2,04 log10 КОЕ/мл.

Низкотемпературная плазма (НТП), генерируемая различными диэлектрическими барьерными разрядами (ДБД), продемонстрировала потенциальный противомикробный эффект во многих пищевых продуктах, включая свежие продукты, такие как помидоры черри и клубника1, специи2,3,4 или орехи5,6. Антимикробные эффекты ЛТБ являются результатом различных возможных реакций между различными видами, которые происходят во время обработки плазмой7. Тип и концентрация этих реактивных веществ зависят от плазменной системы и применяемых рабочих параметров, включая рабочий газ, влажность и потребляемую энергию5,6,7. Например, активный кислород (перекись водорода, гидроксильный радикал, супероксид, синглетный кислород, атомарный кислород и озон) и виды азота (пероксинитрит, оксид азота и нитрит), УФ-фотоны и заряженные частицы являются важными бактерицидными агентами в LTP, образующихся в окружающей среде. воздух7,8.

Радикал ОН, образующаяся в плазме АФК, играет значительную роль в инактивации различных патогенов вследствие своего высокого окислительного потенциала9. Согласно Procházka et al.10, копланарный DBD, воспламеняемый в водяном паре, усиливает генерацию радикалов OH. Однако добавление водяного пара в воздух приводит к увеличению напряжения, необходимого для генерации ЛТБ, или даже к предотвращению генерации плазмы. Упомянутые ограничения приводят к разработке эффективной конструкции разряда для обеспечения надежности источника плазмы в потенциальном применении9.

Новая геометрия многополого поверхностного диэлектрического барьерного разряда (MSDBD) сочетает в себе поверхностную и объемную геометрию плазменных систем DBD11,12. MSDBD состоит из двух параллельных электродов, полностью заделанных в керамику для предотвращения эрозии электродов. Система MSDBD содержит 105 отверстий, внутри которых генерируется плазма соответствующего рабочего газа, а поток (5–20 л/мин) обеспечивает перенос активных частиц к обрабатываемому образцу. Кроме того, уникальная геометрия и эффект охлаждения приводят к высокому выходу активных частиц, в том числе озона, и позволяют проводить плазменную обработку образцов на больших расстояниях или моделей со структурированной поверхностью11. Подробное описание геометрии MSDBD и свойств генерируемой плазмы можно найти в статье Homola et al.13.

Микробиологическая безопасность и методы консервации пищевых продуктов являются одной из наиболее важных проблем в пищевой промышленности. Инфекции пищевого происхождения, вызванные патогенными микроорганизмами, могут отрицательно влиять на здоровье населения и социально-экономическое развитие14. Загрязнение пищевых продуктов бактериями, вызывающими порчу, может привести к появлению микробного токсина и, таким образом, представляет опасность для здоровья потребителей1. Например, вспышка шигатоксин-продуцирующей Escherichia coli O104:H4 была связана с употреблением в пищу ростков пажитника в Германии в 2011 году15. Кроме того, такие патогены, как E. coli O157:H7 и Salmonella spp. могут выжить в течение длительного периода времени1. С другой стороны, Bacillus subtilis, одна из наиболее часто встречающихся спорообразующих бактерий в специях, является бактерией, вызывающей пищевое отравление. Эта бактерия известна как непатогенная для человека, но иногда она вызывает характерные токсические инфекции, приводящие к сильной рвоте, спазмам в животе и диарее. Кроме того, B. subtilis способна пережить процесс стерилизации16.