Низкотемпературная плазма для обеззараживания гидропонных культур от E. coli

Группа исследователей из Университета Нагои и Университета Мейдзё (Япония) разработала технологию обеззараживания, использующую низкотемпературную плазму, генерируемую электричеством, для экологичного выращивания культур на гидропонике. Технология стерилизует растения, способствуя их росту без химических удобрений. Результаты опубликованы в Environmental Technology & Innovations.

В гидропонике растения выращивают, подавая питательный раствор к их корням. Однако раствор может быть заражён патогенными штаммами E. coli, что приводит к загрязнению урожая и болезням пищевого происхождения.

Обычно для стерилизации раствора до и во время выращивания используют химическую обработку с его заменой. Это вредит окружающей среде, так как химикаты могут загрязнять воду, а их производство связано с выбросами парниковых газов.

Вместо агрохимикатов команда применила стерилизацию плазмой — газом, содержащим электрически заряженные частицы (ионы и электроны) и нейтральные реактивные частицы. Низкотемпературную плазму создавали с помощью генератора.

Метод нацелен на аминокислоту триптофан в удобрении, жизненно важную для роста растений. При облучении питательного раствора плазмой электроны плазмы генерируют кислородные радикалы (высокоактивные частицы кислорода), которые, в свою очередь, производят радикалы триптофана.

Изменённый триптофан растения всё ещё могут использовать в метаболизме, но радикалы инактивируют ферменты, участвующие в углеродном метаболизме E. coli. Метаболомический анализ показал инактивацию гликолитического цикла и цикла трикарбоновых кислот, необходимых для выживания бактерий, а также ключевого фермента GAPDH. В результате культуры стерилизуются за более короткий срок по сравнению с традиционными химическими методами.

Ключевые цитаты:

• Профессор Масафуми Ито (Университет Мейдзё): «Наша технология может потенциально сократить производство пестицидов на основе ископаемого топлива, загрязнение окружающей среды и остаточные количества химикатов».
• Профессор Кендзи Исикава (Центр наук о низкотемпературной плазме, Университет Нагои): «Мы разработали технологию стерилизации с использованием кислородных радикалов... Наша инновационная технология может использоваться для стерилизации просто путём преобразования атмосферы, содержащей азот, кислород и водяной пар, в низкотемпературную плазму на основе электроэнергии, получаемой из природных источников».