Other Technical Articles

Food Machinery Technical Articles

Home >> Technical Articles >> Chemical-free Food Preservation Technology
Chemical-free Food Preservation Technology
Time: 2015-10-24
Fresh-cut fruits and ready-to-eat meats are just some of the foods which are mildly acidic (pH 4.5). 
A team of scientists from the National University of Singapore (NUS) has found that blue light emitting 
diodes (LEDs) have strong antibacterial effect on major foodborne pathogens and are most effective 
when in cold temperatures (between 4 and 15°C) and mildly acidic conditions of around pH 4.5.
Blue LEDs in conjunction with cold temperature and acidic conditions can kill off foodborne 
pathogens making chemical-free preservation a possibility for a range of foods. Using this preservation 
technology can avoid the use of chemical preservatives and present the ‘clean label’ that consumers desire.
While LEDs are most commonly known as an energy-saving light source, they have also been known to 
have an antibacterial effect. Enhance blue LEDs’ ability to deactivate bacteria. Bacterial cells contain 
light-sensitive compounds that adsorb light in the visible region of the electromagnetic 
spectrum (400-430 nm), which is mainly blue LED light.
Exposure to illumination from blue LED light can hence start off a process within the cells that ultimately 
causes the cells to die. Existing studies on the antibacterial effect of LED illumination mostly evaluated its 
efficacy by adding photosensitisers to the food samples, or by using very close distance of less than 2 cm 
between the bacterial suspension and LED light source. These conditions would not be viable for 
application on food preservation.
The NUS team, led by Assistant Professor Yuk Hyun-Gyun, from the Food Science and Technology Program 
at the NUS Faculty of Science, is the first so far to show that factors such as temperature and pH levels, 
which are typically related to food products, can affect the antibacterial effect of LEDs.
In this study, the team placed three major foodborne pathogens —Listeria monocytogenes, 
Escherichia coli O157:H7 and Salmonella Typhimurium — under blue LED illumination and varied 
the pH conditions from acidic to alkaline. The team found that higher bacterial inactivation was 
achieved at acidic and alkaline pH conditions than when neutral. In particular, acidic conditions 
were more detrimental than alkaline conditions for L. monocytogenes. For E.coli O157:H7 and S. 
Typhimurium, alkaline conditions were most detrimental although acidic conditions were also 
sufficiently effective in deactivating them.
A previous study in 2013 by the same team had also looked at the effect of temperature on blue 
LED’s ability to deactivate bacterial cells and found the antibacterial effect to be most enhanced in 
chilling temperatures. According to Asst Prof Yuk, taken together two studies point to a potential for 
preserving acidic foods in combination with chilling temperatures without chemical treatments. This 
could meet the increasing demand for natural or minimally processed foods without relying on 
chemicals such as acidulants and artificial preservatives to preserve food products.
These findings can potentially be applied to food chillers or the cold supply chain to preserve 
fresh-cut fruits, ready-to-eat seafood such as sushi and smoked salmon, as well as chilled 
meat products. This technology can also be useful for retail settings, spanning hawker 
centres, food courts to supermarkets, as well as for food suppliers. The next step for 
the team is to apply this LED technology to real food samples such as fresh-cut fruits, 
as well as ready-to-eat or raw sea foods and meats products, to investigate whether 
LED illumination can effectively kill pathogenic bacteria without deterioration of food products.
Since November 2012, the team has been collaborating with the 
Agri-Food & Veterinary Authority (AVA) to apply this LED technology to fresh-cut 
vegetables to determine whether LED will help preserve or improve the nutritional 
quality of vegetables during storage. As part of this three-year study, AVA has been studying 
the effects of LED on some key quality parameters of 
vegetables (such as vitamin C, chlorophyll and betacarotene) to investigate if the 
quality of the vegetables under this LED treatment will be maintained. 
The results will be available once the study is complete. 
Source: www.foodprocessing.com.au