LED’er er blevet anvendt til luftdesinfektion, vandbehandling, overfladedekontaminering og hærdning. Lys med bølgelængder i intervallet 200-280 nm (UV-C), 280-320 nm (UV-B), 320-400 nm (UV-A og nær UV-visible, NUV-Vis) og 400-470 nm (blåt lys) er blevet undersøgt for at forstå deres antimikrobielle effektivitet. Længere bølgelængder, dvs. infrarødt og rødt lys (630-1000 nm), anvendes til f.eks. fototerapi, farvning og hærdning af belægninger og hærdning af blæk . Den antimikrobielle effektivitet af lysenergi fra lamper, især i UV-C-området, er veldokumenteret . De fleste LED-undersøgelser har fokuseret på anvendelsen af UV-C LED’er til vanddesinfektion . Anvendelsen af LED’er, der udsender lys ved bølgelængder som 365 nm, 395 nm og 455 nm, er imidlertid ved at blive udbredt inden for fødevareforarbejdning og vandbehandling.

LED-behandling af faste fødevarer

Effektiviteten af LED-behandlinger af faste fødevarer afhænger af typen og arten af fødevareprodukterne og -komponenterne, vandaktiviteten (aw) og fødevarens overflademorfologi. Parametre som lysbølgelængde, behandlingsvarighed, dosis, belysningstemperatur, relativ luftfugtighed og mikrobiologiske parametre er også vigtige. Der er stor efterspørgsel efter spiseklare friske afskårne frugter på markedet. Disse produkter opbevares i køleskab, men de er modtagelige over for resistente mikroorganismer, selv om væksten af sådanne organismer er begrænset ved lave temperaturer. Lysdioder har vist lovende antibakteriel effektivitet i sådanne produkter, selv om deres antibakterielle effektivitet er påvirket af mange produkt- og procesparametre, herunder produkttype, sammensætning, behandlingstemperatur og miljøforhold. Lysdioder, der udsender lys ved 405 nm, inducerede en reduktion på 1-1,2 log CFU/cm2 (kolonidannende enheder pr. cm2) i friskskårne papaya, der var inokuleret med Salmonella. Papayaen blev behandlet med en samlet dosis på 1,7 kJ/cm2 ved en indstillet temperatur på 4 °C i 48 timer . Den antibakterielle effektivitet af 405 nm LED’er blev understøttet af en anden undersøgelse af friskskåret mango af Kim et al. , hvor celletallet i en cocktail af tre stammer af E. coli O157:H7, tre serotyper af L. monocytogenes og fem serotyper af Salmonella spp. blev reduceret til mindre end 1.6 log CFU/cm2 med en samlet dosis på 2,6-3,5 kJ/cm2 i 36-48 timer. E. coli O157:H7 og Salmonella i cocktailkulturen blev reduceret til under detektionsgrænsen efter 36 timers behandling ved 4 °C og ved 10 °C, hvilket indikerer, at LED’s antibakterielle virkning afhænger af bakterietypen. Steriliseringseffekten af LED-behandling med synligt lys på friskskårne frugter er også blevet undersøgt. Ghate et al. testede de antibakterielle virkninger af en 460 nm LED ved forskellige belysningstemperaturer og bestrålingsgrader på friskskårne ananaser inficeret med en cocktail af S. enterica. Der blev opnået en maksimal reduktion på 1,72 log CFU/g med 92 mW/cm2 bestråling ved 16 °C belysningstemperatur. Forskellige bestrålingsgrader havde ubetydelige virkninger på inaktiveringen. Høje energidoser, der anvendes i lang tid med små reduktioner i målpatogenerne, kan begrænse de praktiske anvendelser af LED-behandling, medmindre den antimikrobielle effektivitet forbedres.

Bløddyr som bløddyr og krabber er rige kilder til protein og andre ernæringsmæssige komponenter og er udsat for mikrobiel kontaminering fra mange kilder, enten som følge af forurening eller af kilder før eller efter forarbejdning. Lysdioder, en ny ikke-termisk antibakteriel teknologi, er blevet afprøvet på forurenede fisk og skaldyr. I en undersøgelse af Josewin et al. blev effektiviteten af en blå LED (460 nm) med en fotosensibilisator af riboflavin undersøgt på røget laks, der var inokuleret med en cocktail af 4 stammer af L. monocytogenes. De synergistiske virkninger af en LED (15 mW/cm2) og riboflavin (100 μM) gav reduktioner på henholdsvis 1,2 og 1,1 log CFU/cm2 ved omgivelsestemperaturer på 4 °C og 12 °C. LED-behandling af fisk og skaldyr kan gøre dem modtagelige for en efterfølgende surhedstilstand. Dette blev rapporteret i en undersøgelse af spiseklar laks inokuleret med L. monocytogenes og Salmonella spp. cocktail. En 405 nm LED-behandling i 8 timer med en samlet dosis på 460,8 J/cm2 gav en reduktion på 0,4 og 0,3 log CFU/cm2 i celletallet af L. monocytogenes og en 0,5 log reduktion af Salmonella spp. ved 4 °C og ved 12 °C. Selv om inaktiveringen var lav, havde begge bakterier en reduceret D-værdi (den tid, der kræves for at reducere 90 % af populationen i simuleret mavevæske) sammenlignet med ubehandlede prøver, og de behandlede prøver var mere følsomme over for simuleret mavevæske. Denne effekt varierede dog for begge stammer, idet Salmonella spp. (gramnegativ) viste større modtagelighed end L. monocytogenes (grampositiv), hvilket indikerer, at behandlingen inaktiverede grampositive og gramnegative bakterier forskelligt .

På grund af et højt vandindhold er spiseklare kødprodukter meget modtagelige for kontaminering med fødevarebårne patogener. Da kogning af kød dræber patogener, men også mindsker kødets næringsværdi, er det en udfordring at vælge en optimal tilberedningstid og en optimal tilberedningstemperatur. Kim et al. målte effekten på S. Enteritidis, der er inokuleret på kogt kød med en pulserende LED, der udsender lys ved 405 nm. En samlet dosis på 3,8 kJ/cm2 ved 4 °C gav en reduktion på 0,8-0,9 log CFU/cm2. Et lignende forsøg ved stuetemperatur gav en mindre reduktion af S. Enteritidis. LED-systemer kan konstrueres til enten kontinuerlig eller pulserende behandling i overensstemmelse med de objektive krav, men behandlingseffektiviteten kan variere afhængigt af konstruktionen. Dette aspekt blev rapporteret i nyere forskning, der blev udført på hvide svampe og kommercielle spiseklare pølser. Pulserende UV-C-LED-behandling med en frekvens på 20 Hz og et arbejdsforhold på 50 % viste en bedre antibakteriel effektivitet end kontinuerlig UV-C-LED-behandling mod tre stammecocktails indeholdende E. coli O157:H7, S. Typhimurium og L. monocytogenes. Kontinuerlig behandling resulterede i 2, 1,5 og 2 logreduktioner, mens pulserende LED med en dosis på 5 J/cm2 resulterede i 3, 4 og 4 logreduktioner i henholdsvis E. coli, Salmonella og Listeria i spiseklar pølse. I hvide svampe resulterede kontinuerlig bestråling i 2, 1 og 1 logreduktioner, mens pulserende LED gav 2, 1,5 og 1,8 logreduktioner i henholdsvis E. coli, Salmonella og Listeria . LED’er, der udsender lys i det synlige spektrum, skal evalueres yderligere.

Der er rapporteret mange tilfælde af sygdom i Nordamerika forårsaget af bakteriel forurening af ost. Tilstedeværelsen af høj fugtighed i osteprodukter fremmer vækst og overlevelse af fødevarebårne patogener. Pulsede LED-behandlinger har potentiale til at dekontaminere disse produkter. I en nylig undersøgelse, der blev udført på skiveskåret camembertost, gav en UVC-LED, der udsender lys med bølgelængden 266 nm, en reduktion på 4,88, 4,72 og 3,52 logaritmer i camembertost, der indeholdt cocktails af henholdsvis E. coli O157:H7, S. Typhimurium og L. monocytogenes. UVC-LED-behandlinger med højere bølgelængde (266-279 nm) viste også 4-5 log-reduktioner i E. coli O157:H7 og Salmonella spp, mens der blev opnået en 3-4 log-reduktion i Listeria spp. i skiveskåret camembertost med en behandling på 3 mJ/cm2 .

Kontaminering af fødevarer med lav vandaktivitet (aw) som f.eks. tørrede nødder, kornprodukter og foder til kæledyr (aw < 0,85) er et globalt problem, da trivelige mikroorganismer i sidste ende udvikler resistens over for dekontamineringsbestræbelser. Fødevarebårne patogener kan overleve i lange perioder i en hvilende tilstand og blive aktive, når de udsættes for et gunstigt miljø. Der er foretaget begrænsede undersøgelser af den antibakterielle effektivitet af LED-behandlinger i fødevarer med lav aw-værdi, men de undersøgelser, der er gennemført, har vist lovende resultater. Lacombe et al. behandlede afskallede mandler med en 405 nm LED og opnåede maksimale reduktioner på henholdsvis 2,44, 0,96, 1,86 og 0,7 log CFU/g i E. coli O157:H7, S. Typhimurium, E. coli K12 og S. Enteritidis. Der er behov for yderligere forskning for at forbedre den antimikrobielle effektivitet af LED-behandlinger af fødevarer med lav vandaktivitet ved hjælp af forskellige bølgelængder (275, 365, 395 og 455 nm) af lysenergi. Resultaterne af LED-behandlinger af faste fødevarer er anført i tabel 2.

Fødens overfladeegenskaber påvirker inaktiveringseffektiviteten af LED-behandling. De varierende virkninger af UV-C LED på hvide svampe og pølser skyldtes sandsynligvis den begrænsede indtrængning af lyset i fødevarematrixen . Det er imidlertid uklart, hvorfor elimineringen af grampositive bakterier krævede en højere LED-dosis end elimineringen af gramnegative bakterier. Bakterieinaktiveringen blev også forbedret med en forøgelse af lysforholdene . I det synlige område udfoldede en 461 nm LED en bedre bakteriel inaktiveringseffektivitet end 521 nm og 642 nm LED’er . Belysningstemperaturen i behandlingen påvirkede effektiviteten af LED’en baseret på og bølgelængden af den LED, der blev anvendt i behandlingen.

LED-behandling af flydende fødevarer

Væskefødevarer som f.eks. drikkevarer er sårbare mål for patogen forurening på grund af deres høje aw- og kulhydratsammensætning. Almindeligvis tilsættes kemiske konserveringsmidler til flydende fødevarer for at forlænge deres holdbarhed og reducere den mikrobielle vækst. På grund af den stigende efterspørgsel efter fødevarer uden tilsætningsstoffer og forbrugernes stigende bekymring for sikre fødevareingredienser er behandlinger som f.eks. ultraviolet lys som et fysisk middel til at reducere patogener imidlertid blevet undersøgt indgående i flydende fødevarer. Man har undersøgt desinfektionsvirkningerne af UV-behandling ved hjælp af en bred vifte af bølgelængder fra forskellige kilder (f.eks. kviksølvlamper, excimerlamper, mikrobølgelamper) på flydende fødevarer, f.eks. æblecider, juice, øl og mælk. Undersøgelserne har omfattet almindelige fødevarebårne patogener såsom E. coli, C. parvum oocyst, S. cerevisiae, L. innocua, gær og skimmelsvampe. LED’er kan udsende lys i et bredt bølgelængdeområde, herunder synligt, UVA, UVB og UVC, og derfor er dens antimikrobielle aktivitet blevet anvendt på flere flydende fødevarer.

Studier af de antimikrobielle virkninger i flydende fødevarer af LED-behandlinger har primært fokuseret på æblejuice, appelsinjuice og mælk. Sammenlignet med vand er flydende fødevarer komplekse systemer, der indeholder pigmenter, fibre og uopløselige partikler, og de flydende fødevarers turbiditet og farve kan påvirke den antimikrobielle effekt af LED-behandlinger. Lian et al. brugte en UVA-LED til at evaluere dens desinfektionsaktivitet i både farvede opløsninger og appelsinjuice inokuleret med E. coli DH5α. Forskellige fødevarefarvestoffer, carotenoider, flavonoidet carthamusgul og blandede fødevarefarvestoffer af melonfarve-L og druefarve RCG blev fremstillet i forskellige koncentrationer fra 0,001 til 0,1 % med E. coli DH5α, og UVA-LED-lys på 126 J/cm2 blev anvendt til behandling af opløsningerne . Denne anvendte energimængde var enorm, men teknisk muligt, især med 365, 395 og 455 nm LED’er. Forfatterne anvendte UV-A-LED’er med en intensitet på 70 mW/cm2 i 30 minutter. Der er rapporteret om en række undersøgelser, der viser enorme energidoser af UV-A- og blå lysimpulser fra LED’er, som anvendes til mikrobiel inaktivering i forskellige faste/flydende fødevarematrixer . De rapporterede energidoser fra UV-C-LED’er var imidlertid som nævnt i dette og tidligere afsnit betydeligt lavere end andre bølgelængder. Der blev opnået lavere antimikrobiel aktivitet efter LED-behandling ved højere koncentrationer af farvede opløsninger, og logreduktionerne i celletallet i forskellige farvede opløsninger var forskellige. Der blev opnået en maksimal log-reduktion på 1,75 log CFU/ml i den 0,001 % β-caroten farvede opløsning, hvilket stadig var langt lavere end den 2,5 log-reduktion i kontrolopløsningen med fosfatbufferet saltvand (PBS). Lignende resultater blev opnået i appelsinsaft, hvor log-reduktionen var meget lavere end i den gennemsigtige kontrolopløsning efter behandlingen. Pigmenter og andre suspenderede partikler i flydende fødevarer kan reflektere og sprede lyset, hvilket reducerer LED-effektiviteten i forbindelse med fjernelse af bakterier. Da reaktive oxygenarter (ROS) induceret af ultraviolet A (UVA, 320-400 nm) lys er centrale for den bakteriedræbende effekt, kan den antioxidative aktivitet af fødevarefarvestoffer såsom carotenoider i flydende fødevarer reduceres, hvilket resulterer i oxidation og kvalitetsændring.

LED’er, der udsender blåt lys (400 nm-480 nm), blev testet for deres evne til at ødelægge patogener i appelsinjuice og mælk . Der blev observeret en 2 til 5 log reduktion af Salmonella i pasteuriseret appelsinsaft inokuleret med en cocktail af Salmonella og behandlet med en 460 nm LED ved forskellige kombinationer af bestrålingsstyrke og temperatur . De betingelser, der gav den højeste inaktivering af Salmonella, var 92 mW/cm2 med en meget lang behandlingstid på 13,6 timer ved en enorm energidosis på 4 500 J/cm2 ved 12 °C. Forfatterne opretholdt strålingsintensiteten på 92, 147,7 og 254,7 mW/cm2 ved at justere prøvens afstand fra 460 nm LED’en og anvendte en samlet dosis på 4 500 J/cm2 til behandlingen ved at regulere behandlingstiden svarende til henholdsvis 13,6, 8,46 og 4,91 timer. Den lange behandlingstid og det enorme energiforbrug på produkterne under LED-behandlinger skal retfærdiggøres, hvis denne teknologi med UV-A- og blå lysimpulser skal udvikles til kommerciel desinfektion af fødevareprodukter. En metode kunne være at undersøge brugen af denne teknologi til andre anvendelser (f.eks. opvarmning eller tørring, da den enorme energi, der anvendes, vil opvarme og fjerne vand fra produkterne) samtidig med mikrobiel inaktivering.

Srimagal et al. sammenlignede inaktivering af E. coli i mælk ved hjælp af blå LED’er ved 405, 433 og 460 nm ved 5, 10 og 15 °C og behandlingstider på 0 til 90 min. Den mikrobielle inaktivering var størst ved forhøjede temperaturer og lavere bølgelængder med en maksimal reduktion på 5,27 log CFU/ml af E. coli O157:H7 efter 60 minutters bestråling ved 405 nm. LED 460 nm resulterede i en 2 til 5 log reduktion, med en stærkere effekt på bakterieinaktivering ved højere temperaturer, hvilket svarer til resultaterne rapporteret i Ghate et al. . Begge disse undersøgelser bemærkede betydelige ændringer i fødevareprodukternes farver (appelsinjuice og mælk) efter eksponering for blå LED’er, hvilket tyder på, at den blå LED ændrede kvaliteten af de flydende fødevarer. LED-lys i det blå område sænker bakterieaktiviteten hovedsagelig gennem fotodynamisk inaktivering (PDI) af mikroorganismerne. De fotoner, der produceres med LED-lyset, kan absorberes af endogene fotosensibilisatorer (f.eks. porfyriner, cytokromer, flaviner) og NADH i bakterier, som bliver sensibiliseret efter at være blevet belyst som beskrevet i afsnittet “LED-grundlæggende principper”. Srimagal et al. rapporterede en optimal betingelse (405 nm, 13,8 °C, i 37,83 min), hvorunder behandlet mælk blev pasteuriseret uden ændring af de fysisk-kemiske egenskaber i forhold til ubehandlet mælk. Når den behandlede mælk blev kølet ned, blev holdbarheden af den behandlede mælk også øget betydeligt til næsten det dobbelte af den ubehandlede mælks holdbarhed.

En nylig undersøgelse offentliggjort af Akgün og Ünlütürk undersøgte inaktivering af E. coli K12 ved UVC-LED ved 254 (0,3 mW/cm2) og 280 nm (0,3 mW/cm2) og UVC-LED kombineret med 365 (0,8 mW/cm2) og 405 nm (0,4 mW/cm2) (UVA-LED) i både grumset og klar æblejuice. Kombinationen af emissionsbølgelængder omfattede 280 nm/365 nm, 280 nm/405 nm, 254 nm/365 nm, 254 nm/405 nm og 254 nm/280 nm/365 nm/405 nm. Den højeste antimikrobielle aktivitet blev opnået, når den uklare æblejuice blev behandlet med 280 nm alene og en 280 nm/365 nm-kombination med logreduktioner på henholdsvis 2,0 ± 0,1 og 2,0 ± 0,4 log CFU/mL ved en LED-behandling på 40 minutter. Der blev observeret en signifikant større inaktivering i den klare æblejuice end i den uklare æblejuice. Den højeste logreduktion blev opnået med 4,4 log CFU/mL i den klare æblejuice, der udelukkende blev behandlet med 280 nm (771,6 mJ/cm2 , 40 min). Hybridsystemet, der blev behandlet med 280 og 365 nm UV-LED’er, resulterede i logreduktioner på 3,9 ± 0,2 log CFU/mL, svarende til 280 nm-behandlingen af grumset æblejuice i samme behandlingstid (40 min). Det blev også påvist, at disse hybrid-LED-behandlinger viste bedre inaktiveringseffekter på polyphenoloxidase. Selv om den fuldt pasteuriserede tilstand (~ 5 log reduktioner) ikke kunne opnås i æblejuice ved hjælp af de kombinerede UVA- og UVC-LED’er, tyder denne undersøgelse på, at UVA- og UVC-LED’er har et synergistisk potentiale til desinfektion med mulighed for at bevare fødevarers farver. Der kan opnås en yderligere desinfektionseffekt ved at øge doseringen af UVA- og UVC-LED’er. Den højere effektivitet af UV-LED-kombinationen og deres lave energiforbrug gør dem mere fordelagtige end traditionelle kviksølvlamper til inaktivering af polyphenoloxidase. Undersøgelser af LED’s inaktiveringseffekt i flydende systemer er anført i tabel 3.

Blå lys og UVC kombineret med UVA-LED’er har vist synergistiske virkninger med hensyn til bakterieinaktivering og bevarelse af fødevarekvalitet. De flydende fødevarers art (partikelstørrelse, turbiditet og farve), doseringen, bestrålingstiden og temperaturen bør optimeres, når der udføres LED-dekontaminering af flydende fødevarer. LED kombineret med andre ikke-termiske teknologier eller med milde termiske behandlinger bør undersøges for at forbedre dekontamineringseffektiviteten.

LED-behandling af vand

Sikkert drikkevand er af global betydning, især i lande med begrænsede ressourcer. Ca. 1,2 mia. mennesker har ikke adgang til uforurenet drikkevand . Millioner af mennesker dør hvert år af vandbårne sygdomme . Vandbårne mikroorganismer forårsager tarminfektioner som f.eks. diarré, tyfus, kolera, dysenteri, amøbiasis, salmonellose, shigellose og hepatitis A . Konventionelle metoder til behandling af spildevand indebærer anvendelse af kemikalier og en betydelig mængde energi, hvilket gør dem dyre og utilgængelige for mange samfund. Avancerede vandbehandlinger i de udviklede lande er også dyre og omfatter termiske behandlinger, kemisk desinfektion (klorering, ozon, klordioxid, chloraminering) og metalioner (Ag og Cu) for at reducere det mikrobielle indhold . Ud over at være dyre er de konventionelle metoder til desinfektion af vand ofte ineffektive og uholdbare. Derfor undersøges der fortsat effektive, økonomiske og robuste teknologier, der har minimale skadelige virkninger på miljøet, med henblik på anvendelse til desinfektion og dekontaminering af vand .

Mere end 7000 kommunale UV-desinfektionssystemer er blevet installeret på verdensplan , og der findes små desinfektionssystemer til husholdningsbrug . Vanddesinfektion ved hjælp af UV-lys har flere fordele i forhold til konventionelle desinfektionsmetoder. UV-lys har antimikrobiel virkning, producerer minimale rest- og biprodukter, har lav miljøpåvirkning og er kompatibelt med de nuværende industrielle processer . I modsætning til kemiske vandbehandlinger producerer UV-vandbehandling ikke lægemiddelresistente bakterier . Ulemperne ved konventionelle UV-kilder er bl.a., at de let går i stykker, og at der er behov for omhyggelig bortskaffelse, da kviksølvlampen kan forurene miljøet.

Song et al. rapporterede om inaktivering af mikroorganismer som E. coli og coliphage MS2 i laboratorievand og E. coli og total coliformitet i spildevand med kontinuerlige og pulserende 265 nm LED-behandlinger. Inaktiveringsniveauerne for alle mikroorganismer var ens for både kontinuerlige og pulserende LED-behandlinger ved forskellige pulsmønstre under en tilsvarende UV-energidosis. De pulserende LED-behandlinger inaktiverede mikroorganismer lige så effektivt som pulser produceret af konventionelle xenonlamper, hvilket giver en termisk styring med høj effekt til desinfektion af vand. Inaktivering af patogene bakterier (Legionella pneumophila, Pseudomonas aeruginosa) og surrogatarter (Bacillus subtilis-sporer, bakteriofag Qβ, E. coli) blev rapporteret med UV-LED’er, der udsender lys med forskellige bølgelængder (265, 280 og 300 nm), og sammenlignet med bakteriel inaktivering med en konventionel lavtryks-UV-lampe (LPUV), der udsender lys ved 254 nm. Kinetikken for inaktivering af mikroorganismer blev matematisk bestemt ved hjælp af LED-energireaktionskurver ved forskellige bølgelængder ved hjælp af en multitarget-model. Inaktiveringsprofilen for hver art viste enten en lineær eller sigmoidal overlevelseskurve. LED-behandlinger var mere effektive end LPUV-behandling med hensyn til inaktivering af P. aeruginosa, L. pneumophila og surrogatmikroorganismer i vand. LED 265 nm udviste den mest effektive energivirkningsgrad baseret på inaktiveringshastighedskonstanten for alle de testede mikroorganismer undtagen E. coli. 280 nm LED-behandlingen brugte mindst elektrisk energi til at opnå en reduktion på 3 logaritmer af de testede mikroorganismer (0,15-1,11 kWh/m3) sammenlignet med 265 og 300 nm LED’er (0,24-17,4 kWh/m3).

Li et al. evaluerede inaktiveringen af E. coli med 265 og 280 nm LED-behandlinger, individuelt og i 265, 280 (50%) nm og 265, 280 (75%) nm-kombinationer. En sammenlignende undersøgelse af E. coli-fotoreaktivering og reparation i mørke blev også udført kvantitativt med LED’er og LPUV. Resultaterne viste, at en 265, 280 nm LED-kombination ikke havde nogen synergistisk effekt på E. coli-inaktivering. Reaktiveringen af de 265 nm LED-behandlede bakterier var sammenlignelig med de LPUV-behandlede bakterier. E. coli behandlet med 280 nm LED’er ved 6,9 mJ/cm2 viste den laveste procentdel af fotoreaktivering og reparation i mørke. I denne undersøgelse konkluderes det, at 280 nm LED i vand inaktiverede E. coli mere effektivt end 265 nm LED på grund af førstnævntes ekstra udgangseffekt og dens bedre hæmning af bakteriel reaktivering. Den synergistiske antimikrobielle effekt af 260 nm og 280 nm LED’er blev evalueret mod E. coli, B. pumilus-sporer, MS2-coliphage og humant adenovirus type 2 (HAdV2), og effekten blev sammenlignet med kviksølvdamplamper ved lavt og middelhøjt tryk. LED-dioden på 260 nm var den bedst egnede til inaktivering af MS2 coliphage, mens en UV-lampe med mellemtryk inaktiverede HAdV2 og B. pumilus mere effektivt end andre UV-kilder . Lignende observationer blev gjort i en undersøgelse af Sholtes et al. , hvor inaktivering af E. coli B, B. atrophaeus og MS2 blev udsat for en 260 nm LED og UV-lamper med lavt tryk. Kinetikken for inaktivering af E. coli B og MS-2 var ens med LED- og LPUV-behandlinger. For alle UV-strålekilderne var de doser, der var nødvendige for at opnå en 4 log reduktion af mikroorganismer, højere for B. atrophaeus og MS2 end for E. coli B. Chatterley og Linden behandlede E. coli i vand med en 265 nm LED og konventionel LPUV. LED’en gav en højere antimikrobiel effektivitet end LPUV-lamperne, men resulterede i højere desinfektionsomkostninger. Gross et al. rapporterede om desinfektion af vand ved hjælp af en 280 nm LED til inaktivering af E. coli og B. subtilis med to forskellige glaslamper (sodakalk og kvarts) for at øge desinfektionseffektiviteten. Næsten alt det udstrålede lys blev ledt til prøverne på grund af totalrefleksion. Desinfektionshastigheden og -effektiviteten for B. subtilis og E. coli blev forbedret ved denne lysstyrede metode.

E. coli-inaktivering blev testet med hensyn til eksponeringstid og LED-fluens mellem batch- og gennemstrømningsreaktorer ved spidsemissioner på 265, 280 og 310 nm. Lysbølgelængdekombinationer (265/310, 265/280/310, 265/280/310, 280/310 og 265/280 nm) blev testet for deres inaktiveringseffektivitet . Den tidsafhængige inaktiveringseffektivitet var maksimal med 280 nm LED’er, mens 265 nm LED’er udviste den højeste fluensafhængige effektivitet. I batch-systemet krævede 265 og 280 nm LED’er en dosis på 10,8 og 13,8 mJ/cm2 for at opnå en 4 log reduktion af E. coli. LED’en på 310 nm krævede en dosis på 56,9 mJ/cm2 for kun at opnå 0,6 log inaktivering. Der blev observeret lavere inaktiveringseffektivitet og lavere udgangseffekt med kombinerede emissioner ved 265/280, 265/310, 280/310 og 265/280/310 nm i en gennemstrømningsreaktor. LED-behandlingseffektiviteten ved desinfektion af vand ved 265 nm var også tidsafhængig . Resultaterne viste, at prøvens turbiditet påvirkede bakterieinaktiveringen, og at der blev opnået en bedre effektivitet i mindre grumset vandprøver. Disse resultater tyder på, at partikelakkumulering i væsker kan beskytte mikroorganismer mod UV-lyseksponering.

Hamamoto et al. desinficerede vand med UV-A LED’er (365 nm) og en lavtryks UV-C lampe (254 nm). Inaktiveringen af Staphylococcus aureus, Vibrio parahaemolyticus, enteropatogen E. coli og E. coli DH5α var større end 3 log CFU/ml efter 80 min. behandling med højenergi-UV-A LED-behandling. Denne observation blev støttet i en undersøgelse af Mori et al. , hvor en 365 nm (UV-A) LED viste antimikrobielle virkninger mod E. coli DH5α, enteropatogen E. coli, Vibrio parahaemolyticus, Staphylococcus aureus og Salmonella Enteritidis. Vilhunen et al. observerede virkningen af 269 og 276 nm på inaktivering af E. coli i to fotolytiske batchreaktorer, der adskiller sig i den udsendte bølgelængde med forskellige testmedier, herunder ultrarent vand, næringsstof og vand samt næringsstof og vand med humussyrer. LED’erne var effektive til destruktion af E. coli selv ved lav optisk effekt. Undersøgelsen viste, at LED-bølgelængderne var effektive til inaktivering af E. coli, men at testmediet ikke havde stor indflydelse på inaktiveringen.

Flere undersøgelser har vist, at UV LED kan erstatte konventionelle behandlingsmetoder til desinfektion af vand, og at det giver fordele, der ikke er til stede i konventionelle behandlinger. Det mest undersøgte UV-spektrumområde til vanddesinfektion ligger mellem 200 og 300 nm, med en bølgelængde på 265 nm som den mest almindeligt anvendte bølgelængde og E. coli som den mest undersøgte mikroorganisme. Desinfektion af vand med en enkelt bølgelængde blev sammenlignet med desinfektion af vand ved hjælp af en kombination af to bølgelængder. Dataene var imidlertid ikke konsistente, så der blev ikke draget nogen konklusion. Det forhold, at forskellige mikroorganismer reagerer forskelligt på lysenergi med samme bølgelængde, kan tilskrives UV-lyskilden, fluenshastigheden, UV-dosis og eksponeringstiden. Der er behov for at udvikle en standardmetode til bestemmelse af den dosis, der kræves til inaktivering af mikroorganismer i vand, og til bestemmelse af mekanismen for inaktivering af mikroorganismer med LED.