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Cientistas desenvolveram dispositivo ultravioleta-C, portátil e autoalimentado, para higienização de alimentos

Fonte

Universidade de Illinois em Urbana-Champaign

Data

Áreas

Agronegócio. Agronomia. Biotecnologia. Ciência e Tecnologia de Alimentos. Engenharia de Alimentos. Nutrição Coletividades. Saúde Pública. Sustentabilidade

Cientistas da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign desenvolveram dispositivo ultravioleta-C (UVC) portátil e autoalimentado, chamado Tribo-sanitizer, que pode inativar duas das bactérias responsáveis por muitas doenças e mortes de origem alimentar.

A lâmpada UVC do Tribo-sanitizador é alimentada pelo efeito triboelétrico – eletricidade gerada quando dois materiais diferentes entram em contato. Em testes, o Tribo-sanitizante inativou com sucesso duas bactérias potencialmente mortais de origem alimentar, Escherichia coli O157:H7 e Listeria monocytogenes, principalmente ao danificar o seu DNA, de acordo com descobertas publicadas na revista científica Nano Energy.

As bactérias selecionadas como alvos de teste são duas das causas mais comuns de surtos graves de doenças transmitidas por alimentos nos EUA. Escherichia coli produz toxinas que podem causar cólicas abdominais graves, febre, diarreia com sangue e insuficiência renal, e Listeria monocytogenes pode causar listeriose, que tem taxas mais altas de hospitalização e mortalidade de qualquer doença transmitida por alimentos.

A equipe avaliou a capacidade de descontaminação do Tribo-sanitizante com bactérias em líquidos e em três sólidos – cascas de maçã fresca, alface romana e tereftalato de polietileno, comumente conhecido como PET, um material popular para embalagens de alimentos e bebidas.

Os resultados indicaram que o Tribo-sanitizante tinha forte potencial para atender aos padrões de higienização da Food and Drug Administration. Especificamente, o dispositivo “alcançou reduções de pelo menos 99,999% na cepa de E. coli em solução tampão e em PET, demonstrando a excelente capacidade de descontaminação do Tribo-sanitizador”, disse o autor Dr. Yi-Cheng Wang, professor de segurança alimentar e engenharia.

Na produção, o dispositivo alcançou reduções menores, mas ainda úteis, de cerca de 99,98% para a bactéria E. coli e 99,9% para L. monocytogenes nas cascas de maçã, e 99,8% para E. coli e 98% para L. monocytogenes na alface romana, de acordo com o artigo.

Esses resultados “são comparáveis aos relatados em outros estudos que utilizaram luz UV como fonte de energia comercial para a descontaminação de produtos frescos”, disse o estudante de doutorado Zachary (Zhenhui) Jin, que foi o coautor do artigo com o ex-aluno Fujunzhu Zhao. Longwen Li estudante de pós-graduação também participou do estudo.

A fonte de energia triboelétrica do Tribo-sanitizador pode converter energia mecânica do ambiente – por exemplo, de movimentos humanos e do vento – que de outra forma seria desperdiçada, razão pela qual a equipe de pesquisa a descreve como “autoalimentada”, disse o Dr. Wang.

Uma abertura de ar que a equipe incorporou no projeto de sua fonte de energia triboelétrica imita relâmpagos ao quebrar eletrostaticamente o ar. Esta inovação aumentou a produção do Tribo-sanitizer para mais de 4.000 volts e aumentou significativamente o brilho da sua lâmpada UVC, de acordo com o estudo.

Embora tecnologias baseadas em luz, como a lâmpada do Tribo-sanitizer, “possam ser muito eficazes quando as superfícies são diretamente expostas à fonte de luz”, o Dr. Wang disse que elas podem não descontaminar adequadamente áreas que não são diretamente iluminadas, como superfícies irregulares ou ásperas em alfaces e cascas de maçã.

“Isso poderia ser resolvido incorporando outros métodos de descontaminação ou usando múltiplas fontes de luz em diferentes ângulos”, disse ele. “Essa é uma das direções futuras em que estamos trabalhando. E se for devidamente incorporado às instalações existentes, como unidades de transporte ou armazenamento, o Tribo-sanitizer poderia potencialmente fornecer descontaminação contínua em toda a cadeia de abastecimento, sem a necessidade de energia comercial.”

Embora o tempo necessário para alcançar uma redução de 99,999% na bactéria E. coli tenha sido longo – atualmente 90 minutos – Zhenhui Jin disse que o potencial do dispositivo para alcançar a descontaminação contínua, como dentro de caminhões na rodovia, significa que esse tempo prolongado não deve ser visto como uma grande desvantagem. A equipe continua seus esforços para melhorar o Tribo-desinfetante e “pode-se esperar que este tempo seja muito mais curto no futuro”, disse o pesquisador.

Segundo a Organização Mundial da Saúde, as doenças transmitidas por alimentos afetam quase 600 milhões de pessoas anualmente, resultando em 420 mil mortes. O custo econômico de lidar com as consequências da contaminação alimentar é superior a US$ 15,6 bilhões por ano nos EUA e US$ 110 bilhões em países de baixo e médio rendimento, de acordo com estimativas do Departamento de Agricultura dos EUA e da OMS, respetivamente. Wang disse que o Tribo-desinfetante representa um novo meio de aliviar esses problemas.

De acordo com a Organização Mundial da Saúde, as doenças transmitidas por alimentos afetam quase 600 milhões de pessoas anualmente, resultando em 420 mil mortes. O custo econômico de lidar com as consequências da contaminação de alimentos é mais de US$ 15,6 bilhões por ano nos E.U.A. e US$ 110 bilhões em países de baixa e média renda, de acordo com estimativas do Departamento de Agricultura dos E.U.A. e da OMS, respectivamente. O Dr. Wang disse que o Tribo-sanitizer representa um novo meio de aliviar esses problemas.

Os consumidores poderiam usar Tribo-desinfetantes em casa para higienizar superfícies, alimentos e muito mais porque “o custo estimado dos materiais usados para construir o dispositivo é inferior a US$ 70”, disse Zhenhui Jin.

O caráter autoalimentado do dispositivo também lhe confere “excelente potencial para uso em ambientes com poucos recursos, como áreas de desastres naturais e zonas de conflito onde a eletricidade está ausente ou não é confiável”, disse Longwen Li.

Juntamente com a mitigação dos problemas de segurança alimentar, estes dispositivos também podem ser úteis na abordagem de problemas de saúde pública, como a preparação e resposta a novas pandemias, disse o Dr. Wang.

A pesquisa foi parcialmente financiada pelo Instituto Nacional de Alimentação e Agricultura do USDA, pelo Centro de Recursos Hídricos de Illinois e pelo Centro Regional Centro-Norte Sun Grant.

O apoio inicial foi fornecido pela universidade; a Faculdade de Ciências Agrárias, do Consumidor e Ambientais; e o departamento de ciência alimentar e nutrição humana.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign (em inglês).

Fonte: Sharita Forrest, Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. Imagem: Fred Zwicky, via Universidade de Illinois em Urbana-Champaign.

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