Listerian kimppuun led-valolla ja nanopinnoitteilla

Listeria monocytogenes on patogeeninen bakteeri, jonka torjunta elintarvikeketjussa on vaikeaa. Listeria muodostaa biofilmiä ja selviytyy harmittavan hyvin haastavissakin olosuhteissa.

Esimerkiksi kalanjalostuksessa listeria voi päästä laitoksiin raaka-aineen mukana, jolloin pintojen puhtaanapito ja desinfiointi nousevat toiminnoissa erittäin merkittäviksi tekijöiksi elintarviketurvallisuuden varmistamisessa. Voisivatko uudet antimikrobiset pintamateriaalit ja desinfiointitekniikat auttaa perinteisten pesu- ja desinfiointikäsittelyjen rinnalla?

Valo desinfioi

Nanomateriaalit ovat aineita, joiden hiukkaskoko on hyvin pieni, noin 1–100 nanometriä (nm). Nanopinnoitteiden mahdollisuuksia ja turvallisuutta elintarvikekäytössä tutkitaan kiivaasti. Nanopinnoitteita voidaan hyödyntää elintarvikkeissa tai elintarvikepakkauksissa, sekä myös sellaisten pintojen käsittelyssä, jotka eivät suoraan ole kontaktissa elintarvikkeiden kanssa. Näitä voivat olla vaikkapa ovenkahvojen kalvopinnoitteet.

Pintamateriaalien ohella mielenkiintoa ovat herättäneet myös valoon perustuvat desinfiointimenetelmät. Näkyvän valon spektri kattaa ihmissilmällä erottuvat sateenkaaren värit. Näistä aallonpituuksilla 400–490 nm sijaitsevat sininen ja violetti valo ovat lyhytaaltoisinta näkyvää valoa.

Näkyvän valon sinisten aallonpituuksien antimikrobinen vaikutus perustuu valon fotodynaamiseen mikrobien hajottamiseen, joka vaatii toimiakseen happea, endogeenisen fotoherkistäjän sekä oikealla aallonpituusalueella olevan valonlähteen. Prosessissa syntyy reaktiivisia happiradikaaleja, joilla on mikrobeja tuhoava vaikutus.

Yhdessä nämä elintarviketurvallisuutta varmistavat menetelmät muodostavat esteaidan, jossa voidaan saavuttaa elintarvikehygieniaa parantavia menetelmiä yhdistämällä parempi teho kuin yksittäisellä menetelmällä. Perinteisemmin esteaitakäsitteen mukaisesti listeriaa voidaan torjua puhtailla raaka-aineilla, oikealla käsittelyllä ja katkeamattomalla kylmäketjulla, mutta uudet menetelmät voisivat tuoda oman lisänsä listerian ja muiden patogeenien torjuntaan.

Listerian kasvunestoa testataan

Euroopan aluekehitysrahaston (EAKR) Pohjois-Savon liiton myöntämässä Elintarvikkeiden säilyvyyden parantaminen ja laadun varmistaminen uusilla tekniikoilla -hankkeessa (ELSAPA 2019–2022) selvitettiin nanomateriaalien tehoa ja sinisen valon vaikutusta Listeria monocytogenes ATCC7644 -bakteerin biofilmien inaktivaatiossa.

Biofilmin annettiin muodostua teräs- ja alumiinilevyille 72 tunnin ajan, jonka jälkeen levyt valaistiin LED-valolla. Biofilmi väheni merkittävästi (p<0,05) nanopinnoittamattomilla teräs- ja alumiinilevyllä sekä titaanioksidilla (TiO₂) nanopinnoitelulla alumiinilevyllä. Titaanipäällystetyllä alumiinilevyllä listeriabiofilmin väheneminen oli tehokkainta tutkimuksessa käytetyn pisimmän eli 72 h LED-valoaltistuksen jälkeen.

LED-valon mikrobitutkimuksessa tärkeitä huomioitavia seikkoja ovat käytetyt valon aallonpituudet ja spektrin muoto, valon intensiteetti ja käytetty altistusaika sekä valon suuntautuminen desinfioitavaan pintaan. On huomioitava myös käyttöturvallisuus niin LED-valossa kuin nanomateriaaleissakin.

Lähteet:

Puranen S. ym. 2021. Antibiofilm effects on nanoparticles and visible light illumination against Listeria monocytogenes.Frontiers in Microbiology.