LED-urile au fost aplicate la dezinfecția aerului, tratarea apei, decontaminarea suprafețelor și întărirea . Lumina cu lungimi de undă în intervalul 200-280 nm (UV-C), 280-320 nm (UV-B), 320-400 nm (UV-A și aproape UV-vizibil, NUV-Vis) și 400-470 nm (lumină albastră) a fost studiată pentru a înțelege eficacitatea antimicrobiană a acestora. Lungimile de undă mai mari, adică infraroșu și roșu (630-1000 nm), sunt utilizate pentru aplicații precum fototerapia, vopsirea și întărirea acoperirilor și întărirea cernelii . Eficacitatea antimicrobiană a energiei luminoase emise de lămpi, în special în gama UV-C, a fost bine documentată . Majoritatea studiilor privind LED-urile s-au axat pe aplicarea LED-urilor UV-C pentru dezinfectarea apei . Cu toate acestea, aplicarea LED-urilor care emit lumină la lungimi de undă precum 365 nm, 395 nm și 455 nm este în curs de apariție în prelucrarea alimentelor și tratarea apei.

Tratarea cu LED a alimentelor solide

Eficacitatea tratamentelor cu LED a alimentelor solide depinde de tipul și natura produselor alimentare și a componentelor acestora, de activitatea apei (aw) și de morfologia suprafeței alimentelor. Parametrii precum lungimea de undă a luminii, durata tratamentului, doza, temperatura de iluminare, umiditatea relativă și parametrii microbiologici sunt, de asemenea, importanți. Fructele proaspete tăiate, gata de consum, au o cerere mare pe piață. Aceste produse sunt depozitate în frigidere, dar sunt susceptibile la microorganisme rezistente, deși creșterea acestor organisme este limitată la temperaturi scăzute. LED-urile au demonstrat o eficacitate antibacteriană promițătoare în astfel de produse, deși eficacitatea lor antibacteriană este afectată de mulți parametri ai produsului și ai procesului, inclusiv tipul de produs, compoziția, temperatura de tratament și condițiile de mediu. LED-urile care emit lumină la 405 nm au indus o reducere de 1-1,2 log CFU/cm2 (unități formatoare de colonii pe cm2) în papaya proaspăt tăiată și inoculată cu Salmonella. Papaya a fost tratată cu o doză totală de 1,7 kJ/cm2 la o temperatură stabilită de 4 °C timp de 48 h . Eficacitatea antibacteriană a LED-urilor de 405 nm a fost susținută de un alt studiu efectuat de Kim et al. pe mango proaspăt tăiat, în care numărul de celule dintr-un cocktail de trei tulpini de E. coli O157:H7, trei serotipuri de L. monocytogenes și cinci serotipuri de Salmonella spp. a fost redus la mai puțin de 1.6 log CFU/cm2 cu o doză totală de 2,6-3,5 kJ/cm2 timp de 36-48 de ore. E. coli O157:H7 și Salmonella din cocktailul de culturi au fost reduse sub limita de detecție după 36 de ore de tratament la 4 °C și la 10 °C, ceea ce indică faptul că eficacitatea antibacteriană a LED-ului depinde de tipul de bacterii. Au fost studiate, de asemenea, efectele de sterilizare ale tratamentului cu LED cu lumină vizibilă asupra fructelor proaspăt tăiate. Ghate et al. au testat efectele antibacteriene ale unui LED de 460 nm la diferite temperaturi de iluminare și iradiere pe ananasul proaspăt tăiat infectat cu un cocktail de S. enterica. O reducere maximă de 1,72 log CFU/g a fost obținută cu o iradiere de 92 mW/cm2 la o temperatură de iluminare de 16 °C. Variația iradierii a avut efecte nesemnificative asupra inactivării. Dozele mari de energie utilizate timp îndelungat cu reduceri mici ale agenților patogeni țintă pot limita aplicațiile practice ale tratamentului cu LED-uri, cu excepția cazului în care eficacitatea antimicrobiană este îmbunătățită.

Alimentele de mare, cum ar fi moluștele și crabii, sunt surse bogate de proteine și alte componente nutriționale și sunt predispuse la contaminare microbiană din mai multe surse, fie din cauza poluării, fie din surse de pre- sau post-procesare. LED-urile, o tehnologie antibacteriană nontermică emergentă, au fost testate pe fructele de mare contaminate. Într-un studiu realizat de Josewin și colab. , eficacitatea unui LED albastru (460 nm) cu un fotosensibilizator cu riboflavină a fost studiată pe somonul afumat inoculat cu un cocktail de 4 tulpini de L. monocytogenes. Efectele sinergice ale unui LED (15 mW/cm2) și ale riboflavinei (100 μM) au produs reduceri de 1,2 și 1,1 log CFU/cm2 la temperaturi ambiante de 4 °C și, respectiv, 12 °C. Tratamentul cu LED al fructelor de mare ar putea să le facă sensibile la o stare acidă ulterioară. Acest lucru a fost raportat într-un studiu privind somonul gata de consum inoculat cu L. monocytogenes și Salmonella spp. cocktail. Un tratament cu LED de 405 nm timp de 8 ore, cu o doză totală de 460,8 J/cm2, a produs o reducere de 0,4 și 0,3 log UFC/cm2 a numărului de celule de L. monocytogenes și o reducere de 0,5 log de Salmonella spp. la 4 °C și la 12 °C. Deși gradul de inactivare a fost scăzut, ambele bacterii au avut o valoare D redusă (timpul necesar pentru a reduce 90% din populație în lichidul gastric simulat) în comparație cu probele netratate, iar probele tratate au fost mai sensibile la lichidul gastric simulat. Cu toate acestea, acest efect a variat pentru ambele tulpini, deoarece Salmonella spp. (gram-negativă) a prezentat o sensibilitate mai mare decât L. monocytogenes (gram-pozitivă), ceea ce indică faptul că tratamentul a inactivat în mod diferențiat bacteriile gram-pozitive și gram-negative .

Datorită conținutului ridicat de apă, produsele din carne gata de consum sunt foarte sensibile la contaminarea cu agenți patogeni de origine alimentară. Deoarece gătitul cărnii ucide agenții patogeni, dar scade și valoarea nutritivă a cărnii, este o provocare să se aleagă un timp optim de gătire și o temperatură optimă de gătire. Kim et al. au măsurat efectul asupra S. Enteritidis inoculat pe carnea gătită cu ajutorul unui LED pulsat care emite lumină la 405 nm. O doză totală de 3,8 kJ/cm2 la 4 °C a produs o reducere de 0,8-0,9 log CFU/cm2. Un experiment similar la temperatura camerei a produs o reducere mai mică a S. Enteritidis. Sistemele LED pot fi proiectate pentru a produce tratamente continue sau pulsatorii, în funcție de cerințele obiectivului, dar eficiența tratamentului poate varia în funcție de proiectare. Acest aspect a fost raportat în cercetări recente efectuate pe ciuperci albe și cârnați comerciali gata de consum. Tratamentul cu LED-uri UV-C pulsat cu o frecvență de 20 Hz și un raport de serviciu de 50% a arătat o eficacitate antibacteriană mai bună decât tratamentul cu LED-uri UV-C continuu împotriva cocktailurilor de trei tulpini care conțin E. coli O157:H7, S. Typhimurium și L. monocytogenes. Tratamentul continuu a dus la reduceri de 2, 1,5 și 2 log, în timp ce LED-ul pulsat la o doză de 5 J/cm2 a dus la reduceri de 3, 4 și 4 log în E. coli, Salmonella și, respectiv, Listeria, în cârnații gata de consum. În cazul ciupercilor albe, iradierea continuă a dus la reduceri de 2, 1 și 1 log, iar LED-ul pulsat a produs reduceri de 2, 1,5 și 1,8 log în E. coli, Salmonella și, respectiv, Listeria. LED-urile care emit lumină în spectrul vizibil trebuie evaluate în continuare.

Au fost raportate multe cazuri de îmbolnăvire în America de Nord cauzate de contaminarea bacteriană a brânzei. Prezența unei umidități ridicate în produsele din brânză favorizează dezvoltarea și supraviețuirea agenților patogeni de origine alimentară. Tratamentele cu LED-uri pulsate au potențialul de a decontamina aceste produse. Într-un studiu recent efectuat pe brânză camembert feliată, un LED UVC care emite lumină cu lungimea de undă de 266 nm a produs reduceri de 4,88, 4,72 și 3,52 log în brânza camembert care conținea cocteiluri de E. coli O157:H7, S. Typhimurium și, respectiv, L. monocytogenes. De asemenea, tratamentele cu LED-uri UVC cu lungime de undă mai mare (266-279 nm) au arătat reduceri de 4-5 log în E. coli O157:H7 și Salmonella spp, în timp ce o reducere de 3-4 log în Listeria spp. în brânza camembert feliată a fost obținută cu un tratament de 3 mJ/cm2 .

Contaminarea alimentelor cu activitate scăzută a apei (aw), cum ar fi nucile uscate, cerealele și alimentele pentru animale de companie (aw < 0,85) este o preocupare globală, deoarece microorganismele înfloritoare dezvoltă în cele din urmă rezistență la eforturile de decontaminare. Agenții patogeni de origine alimentară pot supraviețui timp îndelungat într-o stare latentă și devin activi la expunerea la un mediu favorabil. Au existat studii limitate privind eficacitatea antibacteriană a tratamentelor cu LED în alimentele cu aw scăzut, dar studiile efectuate au arătat rezultate promițătoare. Lacombe et al. au tratat migdalele decojite cu un LED de 405 nm și au obținut reduceri maxime de 2,44, 0,96, 1,86 și 0,7 log CFU/g în E. coli O157:H7, S. Typhimurium, E. coli K12 și, respectiv, S. Enteritidis. Sunt necesare cercetări suplimentare pentru a îmbunătăți eficacitatea antimicrobiană a tratamentelor cu LED pentru alimentele cu activitate scăzută a apei, utilizând diferite lungimi de undă (275, 365, 395 și 455 nm) de energie luminoasă. Rezultatele tratamentelor cu LED ale alimentelor solide sunt prezentate în tabelul 2.

Caracteristicile suprafeței alimentelor influențează eficacitatea de inactivare a tratamentului cu LED. Efectele variabile ale LED-ului UV-C asupra ciupercilor albe și a cârnaților s-au datorat probabil pătrunderii limitate a luminii în matricea alimentelor . Cu toate acestea, nu este clar de ce eliminarea bacteriilor gram-pozitive a necesitat o doză mai mare de LED decât eliminarea bacteriilor gram-negative. Inactivarea bacteriilor s-a îmbunătățit, de asemenea, odată cu creșterea raportului de serviciu . În domeniul vizibil, un LED de 461 nm a desfășurat o eficacitate de inactivare bacteriană mai bună decât LED-urile de 521 nm și 642 nm . Temperatura de iluminare a tratamentului a influențat eficacitatea LED-ului în funcție de și lungimea de undă a LED-ului utilizat în tratament .

Tratarea cu LED a alimentelor lichide

Alimentele lichide, cum ar fi băuturile, sunt ținte vulnerabile pentru contaminarea patogenă din cauza compoziției lor ridicate de aw și carbohidrați. În mod obișnuit, în alimentele lichide se adaugă conservanți chimici pentru a le prelungi durata de valabilitate și a reduce dezvoltarea microbiană. Cu toate acestea, din cauza cererii tot mai mari de alimente fără aditivi și a preocupărilor tot mai mari ale consumatorilor cu privire la ingredientele alimentare sigure, tratamente precum lumina ultravioletă ca mijloc fizic de reducere a agenților patogeni au fost studiate pe scară largă în alimentele lichide. Au fost studiate efectele de dezinfecție ale tratamentului UV folosind o gamă largă de lungimi de undă produse de diferite surse (de exemplu, lămpi cu mercur, lămpi cu excimeri, lămpi cu microunde) asupra alimentelor lichide, cum ar fi cidrul de mere, sucurile, berea și laptele. Studiile au acoperit agenți patogeni comuni de origine alimentară, cum ar fi E. coli, C. parvum oocyst, S. cerevisiae, L. innocua, drojdii și mucegaiuri. LED-urile pot emite lumină într-o gamă largă de lungimi de undă, inclusiv vizibil, UVA, UVB și UVC, prin urmare, activitatea sa antimicrobiană a fost aplicată pe mai multe alimente lichide.

Studiile privind efectele antimicrobiene în alimentele lichide ale tratamentelor cu LED s-au concentrat în principal pe sucul de mere, sucul de portocale și lapte. În comparație cu apa, alimentele lichide sunt sisteme complexe care conțin pigmenți, fibre și particule insolubile, iar turbiditatea și culoarea alimentelor lichide pot afecta eficacitatea antimicrobiană a tratamentelor cu LED. Lian et al. au utilizat un LED UVA pentru a evalua activitatea sa de dezinfecție atât în soluții colorate, cât și în suc de portocale inoculate cu E. coli DH5α. Diferiți coloranți alimentari, carotenoizi, flavonoidul galben carthamus și coloranți alimentari amestecați de culoarea pepenelui-L și culoarea strugurilor RCG au fost preparați la diferite concentrații de la 0,001 la 0,1% cu E. coli DH5α, iar lumina UVA-LED de 126 J/cm2 a fost utilizată pentru a trata soluțiile . Această cantitate de energie utilizată a fost imensă, totuși, posibilă din punct de vedere tehnic, în special cu LED-uri de 365, 395 și 455 nm. Autorii au utilizat LED-uri UV-A cu o intensitate de 70 mW/cm2 timp de 30 min. Există o serie de studii raportate, care arată o doză uriașă de energie a impulsurilor de lumină UV-A și albastră emise de LED-uri, utilizate pentru inactivarea microbiană în diverse matrici alimentare solide/lichide . Cu toate acestea, dozele de energie raportate ale LED-urilor UV-C au fost semnificativ mai mici, după cum s-a menționat în această secțiune și în secțiunile anterioare, în comparație cu alte lungimi de undă. O activitate antimicrobiană mai scăzută după tratamentul cu LED-uri a fost obținută la concentrații mai mari de soluții colorate, iar reducerile logaritmice ale numărului de celule în diferite soluții colorate au fost diverse. O reducere log maximă de 1,75 log UFC/ml a fost obținută în soluția colorată cu 0,001 % β-caroten, care a fost totuși mult mai mică decât reducerea de 2,5 log în soluția salină tamponată cu fosfat (PBS) de control. Rezultate similare au fost obținute în sucul de portocale, în care reducerea log a fost mult mai mică decât cea din soluția de control transparentă după tratament. Pigmenții și alte particule în suspensie din alimentele lichide pot reflecta și împrăștia lumina, reducând eficiența LED de eliminare a bacteriilor. Deoarece speciile reactive de oxigen (ROS) induse de lumina ultravioletă A (UVA, 320-400 nm) sunt esențiale pentru efectul bactericid, activitatea antioxidantă a coloranților alimentari, cum ar fi carotenoizii din alimentele lichide, poate fi redusă, ducând la oxidare și la schimbarea calității.

LED-urile care emit lumină albastră (400 nm-480 nm) au fost testate pentru capacitatea lor de a distruge agenții patogeni în sucul de portocale și în lapte . O reducere de 2 până la 5 log de Salmonella a fost observată în sucul de portocale pasteurizat inoculat cu un cocktail de Salmonella și tratat cu un LED de 460 nm la diferite combinații de iradiere și temperatură . Condițiile care au produs cea mai mare inactivare a Salmonella au fost 92 mW/cm2 cu un timp de tratament foarte lung de 13,6 h la o doză uriașă de energie de 4500 J/cm2 la 12 °C. Autorii au menținut iradierea de 92, 147,7 și 254,7 mW/cm2 prin ajustarea distanței probei față de LED-ul de 460 nm și au utilizat o doză totală de 4500 J/cm2 pentru tratament, reglând timpii de tratament corespunzători la 13,6, 8,46 și, respectiv, 4,91 h. Timpul lung de tratament și energia enormă utilizată pe produse în timpul tratamentelor cu LED trebuie să fie justificate dacă această tehnologie care utilizează impulsuri de lumină UV-A și albastră ar trebui să fie dezvoltată pentru dezinfectarea comercială a produselor alimentare. O abordare ar fi explorarea utilizării acestei tehnologii pentru alte aplicații (de exemplu, încălzirea sau uscarea, deoarece energia enormă utilizată va încălzi și va elimina apa din produse) împreună cu inactivarea microbiană, simultan.

Srimagal et al. au comparat inactivarea E. coli în lapte folosind LED-uri albastre la 405, 433 și 460 nm la 5, 10 și 15 °C și timpi de tratament de la 0 la 90 min. Inactivarea microbiană a fost cea mai mare la temperaturi ridicate și la lungimi de undă mai mici, cu o reducere maximă de 5,27 log CFU/ml a E. coli O157:H7 după 60 de minute de iradiere la 405 nm. LED-ul de 460 nm a dus la o reducere de 2 până la 5 log, cu un efect mai puternic asupra inactivării bacteriene la temperaturi mai ridicate, similar cu constatările raportate în Ghate et al. Ambele studii au observat modificări semnificative ale culorii produselor alimentare (suc de portocale și lapte) după expunerea la LED-urile albastre, sugerând că LED-ul albastru a alterat calitatea alimentelor lichide. Luminile LED din gama albastră scad activitatea bacteriană în principal prin inactivarea fotodinamică (PDI) a microorganismelor. Fotonii produși cu lumina LED pot fi absorbiți de fotosensibilizatorii endogeni (de exemplu, porfirine, citocromi, flavine) și NADH din bacterii, care sunt sensibilizate după ce sunt iluminate, așa cum este descris în secțiunea „Fundamentele LED”. Srimagal et al. au raportat o condiție optimă (405 nm, 13,8 °C, timp de 37,83 min) în care laptele tratat a fost pasteurizat fără nicio modificare a proprietăților fizico-chimice în comparație cu laptele netratat. De asemenea, atunci când a fost refrigerat, durata de conservare a laptelui tratat a crescut semnificativ, ajungând aproape de două ori mai mare decât cea a laptelui netratat.

Un studiu recent publicat de Akgün și Ünlütürk a examinat inactivarea E. coli K12 prin UVC-LED la 254 (0,3 mW/cm2) și 280 nm (0,3 mW/cm2), și UVC-LED cuplat cu 365 (0,8 mW/cm2) și 405 nm (0,4 mW/cm2) (UVA-LED) în suc de mere tulbure și limpede. Combinațiile de lungimi de undă de emisie au inclus 280 nm/365 nm, 280 nm/405 nm, 254 nm/365 nm, 254 nm/405 nm și 254 nm/280 nm/365 nm/405 nm. Cea mai mare activitate antimicrobiană a fost obținută atunci când sucul de mere tulbure a fost tratat numai cu 280 nm și cu o combinație de 280 nm/365 nm, cu reduceri logice de 2,0 ± 0,1 și, respectiv, 2,0 ± 0,4 log UFC/mL, la un tratament cu LED de 40 de minute. O inactivare semnificativ mai mare a fost observată în sucul de mere limpede decât în sucul de mere tulbure. Cea mai mare reducere log a fost obținută la 4,4 log UFC/mL în sucul de mere limpede tratat numai cu 280 nm (771,6 mJ/cm2, 40 min). Sistemul hibrid tratat cu UV-LED de 280 și 365 nm a dus la reduceri log de 3,9 ± 0,2 log CFU/mL, similar cu tratamentul cu 280 nm al sucului de mere tulbure pentru același timp de tratament (40 min). S-a demonstrat, de asemenea, că aceste tratamente cu LED-uri hibride au prezentat efecte de inactivare mai bune asupra polifenoloxidazei. Chiar dacă starea de pasteurizare completă (reduceri de ~ 5 log) nu a putut fi realizată în sucul de mere prin combinarea LED-urilor UVA și UVC, acest studiu sugerează că LED-urile UVA și UVC au un potențial sinergic de dezinfecție, cu potențial de conservare a culorilor alimentelor. Un efect suplimentar de dezinfecție ar putea fi obținut prin creșterea dozei de LED-uri UVA și UVC. Eficiența mai mare a combinației de LED-uri UV și consumul redus de energie al acestora le fac mai avantajoase decât lămpile tradiționale cu mercur pentru inactivarea polifenoloxidazei. Studiile privind efectul de inactivare a LED-urilor asupra sistemelor lichide sunt enumerate în tabelul 3.

Lumina albastră și UVC combinată cu UVA-LED-uri a demonstrat efecte sinergice în ceea ce privește inactivarea bacteriilor și conservarea calității alimentelor. Natura alimentelor lichide (dimensiunea particulelor, turbiditatea și culoarea), doza, timpul de iradiere și temperatura trebuie optimizate atunci când se realizează decontaminarea cu LED-uri a alimentelor lichide. LED-urile combinate cu alte tehnologii nontermice sau cu tratamente termice ușoare ar trebui explorate pentru a îmbunătăți eficacitatea decontaminării.

Tratarea apei cu LED

Apa potabilă sigură este de importanță globală, în special în țările cu resurse limitate. Aproximativ 1,2 miliarde de oameni nu au acces la apă potabilă necontaminată . Milioane de oameni mor în fiecare an din cauza bolilor transmise prin apă . Microorganismele transmise prin apă provoacă infecții intestinale cum ar fi diareea, tifosul, holera, dizenteria, amibiaza, salmoneloza, shigeloza și hepatita A . Abordările convenționale de tratare a apelor uzate implică aplicarea de substanțe chimice și de energie considerabilă, ceea ce le face costisitoare și inaccesibile pentru multe societăți. Tratamentele avansate ale apei din țările dezvoltate sunt, de asemenea, costisitoare, implicând tratamente termice, dezinfecții chimice (clorinare, ozon, dioxid de clor, cloraminare) și ioni metalici (Ag și Cu) pentru a reduce conținutul microbian . Pe lângă faptul că sunt costisitoare, metodele convenționale de dezinfectare a apei sunt adesea ineficiente și nesustenabile. Astfel, tehnologiile eficiente, economice și robuste care au efecte dăunătoare minime asupra mediului continuă să fie investigate pentru aplicarea lor la dezinfecția și decontaminarea apei .

Peste 7000 de sisteme municipale de dezinfecție UV au fost instalate în întreaga lume , iar sisteme de dezinfecție de mici dimensiuni sunt disponibile pentru uz casnic . Dezinfecția apei cu ajutorul luminii UV are mai multe avantaje față de abordările convenționale de dezinfecție. Lumina UV are o eficacitate antimicrobiană, produce reziduuri și subproduse minime, are un impact redus asupra mediului și este compatibilă cu procesele industriale actuale . Spre deosebire de tratamentele chimice ale apei, tratamentul apei cu UV nu produce bacterii rezistente la medicamente . Dezavantajele surselor UV convenționale includ ruperea ușoară și necesitatea unei eliminări atente, deoarece lampa cu mercur poate polua mediul înconjurător.

Song et al. au raportat inactivarea microorganismelor precum E. coli și colibacilul MS2 în apa de laborator, și E. coli și coliformul total în apele reziduale, cu tratamente cu LED de 265 nm continue și pulsate. Nivelurile de inactivare a tuturor microorganismelor au fost similare atât pentru tratamentele cu LED-uri continue, cât și pentru cele pulsate, la diferite modele de impulsuri, în condițiile unei doze echivalente de energie UV. Tratamentele cu LED-uri pulsate au inactivat microorganismele la fel de eficient ca și impulsurile produse de lămpile cu xenon convenționale, oferind un management termic de mare randament pentru dezinfectarea apei. Inactivarea bacteriilor patogene (Legionella pneumophila, Pseudomonas aeruginosa) și a speciilor surogat (spori de Bacillus subtilis, bacteriofag Qβ, E. coli) a fost raportată cu LED-uri UV care emit lumină cu lungimi de undă diferite (265, 280 și 300 nm) și a fost comparată cu inactivarea bacteriilor cu o lampă UV convențională de joasă presiune (LPUV) care emite lumină la 254 nm. Cinetica inactivării microorganismelor a fost determinată matematic cu ajutorul curbelor de răspuns energetic ale LED-urilor la diferite lungimi de undă, utilizând un model multițintă. Profilul de inactivare al fiecărei specii a prezentat fie o curbă de supraviețuire liniară, fie una sigmoidală. Tratamentele cu LED au fost mai eficiente decât tratamentul LPUV pentru inactivarea P. aeruginosa, L. pneumophila și a microorganismelor surogat în apă. LED-ul de 265 nm a prezentat cea mai eficientă eficacitate energetică pe baza constantei vitezei de inactivare a tuturor microorganismelor testate, cu excepția E. coli. Tratamentul cu LED de 280 nm a consumat cea mai puțină energie electrică pentru a obține o reducere de 3 log a microorganismelor testate (0,15-1,11 kWh/m3) în comparație cu LED-urile de 265 și 300 nm (0,24-17,4 kWh/m3) .

Li et al. au evaluat inactivarea E. coli cu tratamente cu LED de 265 și 280 nm, individual și în combinații de 265, 280 (50%) nm și 265, 280 (75%) nm. Un studiu comparativ al fotoreactivării E. coli și al reparării la întuneric a fost, de asemenea, realizat cantitativ cu LED-uri și LPUV. Rezultatele au arătat că o combinație de LED-uri de 265, 280 nm nu a avut niciun efect sinergic asupra inactivării E. coli. Reactivarea bacteriilor tratate cu LED de 265 nm a fost comparabilă cu cea a bacteriilor tratate cu LPUV. E. coli tratată cu LED-uri de 280 nm la 6,9 mJ/cm2 a prezentat cel mai mic procent de fotoreactivare și reparare în întuneric. Acest studiu a concluzionat că, în apă, LED-ul de 280 nm a inactivat E. coli mai eficient decât LED-ul de 265 nm, datorită puterii de ieșire suplimentare a celui dintâi și a inhibării mai bune a reactivării bacteriene. Eficacitatea antimicrobiană sinergică a LED-urilor de 260 nm și 280 nm a fost evaluată împotriva E. coli, a sporilor de B. pumilus, a colifagului MS2 și a adenovirusului uman de tip 2 (HAdV2), iar eficacitatea sa a fost comparată cu cea a lămpilor cu vapori de mercur la presiuni joase și medii. LED-ul de 260 nm a fost cel mai potrivit pentru inactivarea colifagului MS2, în timp ce o lampă UV cu presiune medie a inactivat HAdV2 și B. pumilus mai eficient decât alte surse UV . Observații similare au fost făcute într-un studiu realizat de Sholtes și colab. , în care inactivarea E. coli B, B. atrophaeus și MS2 a fost supusă unui LED de 260 nm și unor lămpi UV de presiune scăzută. Cinetica de inactivare a E. coli B și MS-2 a fost similară în cazul tratamentelor cu LED și LPUV. Pentru toate sursele de radiații UV, dozele necesare pentru o reducere de 4 log a microorganismelor au fost mai mari pentru B. atrophaeus și MS2 decât pentru E. coli B. Chatterley și Linden au tratat E. coli în apă cu un LED de 265 nm și LPUV convenționale. LED-ul a oferit o eficacitate antimicrobiană mai mare decât lămpile LPUV, dar a dus la un cost de dezinfecție mai mare. Gross et al. au raportat dezinfectarea apei folosind un LED de 280 nm pentru a inactiva E. coli și B. subtilis cu două lumini ghidate de sticlă diferite (var sodic și cuarț) pentru a crește eficiența dezinfecției. Aproape toată lumina radiată a fost ghidată către probe datorită reflexiei totale. Rata și eficiența dezinfecției B. subtilis și E. coli au fost îmbunătățite prin această metodă ghidată de lumină.

Inactivarea E. coli a fost testată în funcție de timpul de expunere și de fluența LED între reactoarele discontinue și cele de tip flow-through la vârfurile de emisie de 265, 280 și 310 nm. Combinațiile de lungimi de undă a luminii (265/310, 265/280/310, 280/310 și 265/280 nm) au fost testate pentru eficacitatea lor de inactivare . Eficacitatea de inactivare în funcție de timp a fost maximă cu LED-urile de 280 nm, în timp ce LED-urile de 265 nm au prezentat cea mai mare eficiență în funcție de fluență. În sistemul discontinuu, LED-urile de 265 și 280 nm au necesitat o doză de 10,8 și 13,8 mJ/cm2 pentru a obține o reducere de 4 log în E. coli. LED-ul de 310 nm a necesitat o doză de 56,9 mJ/cm2 pentru o inactivare de doar 0,6 log. O eficacitate de inactivare mai scăzută și o putere de ieșire mai mică au fost observate cu emisii combinate la 265/280, 265/310, 280/310 și 265/280/310 nm într-un reactor de tip flow-through. Eficiența tratamentului cu LED de 265 nm în dezinfectarea apei a fost, de asemenea, dependentă de timp . Rezultatele au indicat că turbiditatea probei a influențat inactivarea bacteriilor, iar o eficiență mai bună a fost obținută în cazul probelor de apă mai puțin tulbure. Aceste rezultate sugerează că acumularea de particule în lichide poate proteja microorganismele de expunerea la lumina UV.

Hamamoto et al. au dezinfectat apa cu LED-uri UV-A (365 nm) și o lampă UV-C de joasă presiune (254 nm). Inactivarea Staphylococcus aureus, Vibrio parahaemolyticus, E. coli enteropatogen și E. coli DH5α a fost mai mare de 3 log UFC/ml după 80 min de tratament cu LED-uri UV-A de înaltă energie. Această observație a fost susținută într-un studiu realizat de Mori și colab. , în care un LED de 365 nm (UV-A) a arătat efecte antimicrobiene împotriva E. coli DH5α, E. coli enteropatogen, Vibrio parahaemolyticus, Staphylococcus aureus și Salmonella Enteritidis. Vilhunen et al. au observat efectul celor 269 și 276 nm asupra inactivării E. coli în două reactoare fotolitice discontinue care diferă în ceea ce privește lungimea de undă emisă cu diferite medii de testare, inclusiv apă ultrapură, apă și nutrienți, precum și apă și nutrienți cu acizi humici. LED-urile au fost eficiente pentru distrugerea E. coli chiar și la o putere optică redusă. Studiul a arătat că lungimile de undă ale LED-urilor au fost eficiente pentru inactivarea E. coli, dar mediul de testare nu a avut un impact prea mare asupra inactivării.

Diverse studii au arătat că LED-ul UV poate înlocui metodele convenționale de tratare a dezinfecției apei și că oferă beneficii absente în tratamentele convenționale. Cea mai studiată regiune a spectrului UV pentru dezinfectarea apei este cuprinsă între 200 și 300 nm, lungimea de undă de 265 nm fiind cea mai frecvent utilizată, iar E. coli este cel mai studiat microorganism. Dezinfecția apei cu o singură lungime de undă a fost comparată cu dezinfecția apei folosind o combinație de două lungimi de undă. Cu toate acestea, datele nu au fost coerente, astfel încât nu s-a ajuns la nicio concluzie. Faptul că diferite microorganisme răspund diferit la energia luminoasă cu aceeași lungime de undă poate fi atribuit sursei de lumină UV, ratei de fluență, dozei de UV și timpului de expunere. Este necesar să se elaboreze o metodă standard de operare pentru a determina doza necesară pentru inactivarea microbiană în apă , precum și pentru a determina mecanismul de inactivare microbiană cu LED.

.