Ljusdioder har använts för luftdesinfektion, vattenbehandling, ytdekontaminering och härdning. Ljus med våglängder i intervallet 200-280 nm (UV-C), 280-320 nm (UV-B), 320-400 nm (UV-A och nära UV-visible, NUV-Vis) och 400-470 nm (blått ljus) har studerats för att förstå deras antimikrobiella effekt. Längre våglängder, dvs. infrarött och rött ljus (630-1000 nm), används för tillämpningar som fototerapi, färgning och härdning av beläggningar och bläckhärdning . Den antimikrobiella effekten av den ljusenergi som avges av lampor, särskilt i UV-C-området, har dokumenterats väl . De flesta LED-studier har fokuserat på tillämpningen av UV-C-lysdioder för vattendesinfektion . Tillämpningen av lysdioder som avger ljus i våglängder som 365 nm, 395 nm och 455 nm håller dock på att växa fram inom livsmedelsbearbetning och vattenbehandling.

LED-behandling av fasta livsmedel

Effektiviteten av LED-behandlingar av fasta livsmedel beror på typ och beskaffenhet av livsmedelsprodukterna och -komponenterna, vattenaktiviteten (aw) och livsmedelsytans morfologi. Parametrar som ljusvåglängd, behandlingstid, dos, belysningstemperatur, relativ fuktighet och mikrobiologiska parametrar är också viktiga. Färska frukter som är färdiga att ätas är mycket efterfrågade på marknaden. Dessa produkter förvaras i kylskåp, men de är känsliga för resistenta mikroorganismer, även om tillväxten av sådana organismer är begränsad vid låga temperaturer. Lysdioder har visat lovande antibakteriell effektivitet i sådana produkter, även om deras antibakteriella effektivitet påverkas av många produkt- och processparametrar, inklusive produkttyp, sammansättning, behandlingstemperatur och miljöförhållanden. Lysdioder som avger ljus vid 405 nm gav en minskning på 1-1,2 log CFU/cm2 (kolonibildande enheter per cm2) i nyskuren papaya som inokulerats med Salmonella. Papayan behandlades med en total dos på 1,7 kJ/cm2 vid en inställd temperatur på 4 °C i 48 timmar. Den antibakteriella effekten av 405 nm lysdioder stöddes av en annan studie av Kim et al. på färsk mango, där cellantalet i en cocktail av tre stammar av E. coli O157:H7, tre serotyper av L. monocytogenes och fem serotyper av Salmonella spp. reducerades till mindre än 1.6 log CFU/cm2 med en total dos på 2,6-3,5 kJ/cm2 under 36-48 timmar. E. coli O157:H7 och Salmonella i cocktailkulturen reducerades till under detektionsgränsen efter 36 timmars behandling vid 4 °C och 10 °C, vilket tyder på att LED:s antibakteriella effekt är beroende av bakterietypen. Steriliseringseffekterna av LED-behandling med synligt ljus på färska frukter har också studerats. Ghate et al. testade de antibakteriella effekterna av en 460 nm LED vid olika belysningstemperaturer och strålningsstyrkor på färskt skurna ananasar infekterade med en cocktail av S. enterica. En maximal minskning på 1,72 log CFU/g uppnåddes med 92 mW/cm2 strålning vid 16 °C belysningstemperatur. Olika strålningsnivåer hade obetydliga effekter på inaktiveringen. Höga energidoser som används under lång tid med små minskningar av målpatogener kan begränsa de praktiska tillämpningarna av LED-behandling om inte den antimikrobiella effekten förbättras.

Blädda livsmedel som blötdjur och kräftor är rika källor till protein och andra näringskomponenter och är utsatta för mikrobiell kontaminering från många källor, antingen på grund av föroreningar eller från källor som används vid för- eller efterbearbetning. Lysdioder, en ny icke-termisk antibakteriell teknik, har testats på kontaminerade fisk- och skaldjursprodukter. I en studie av Josewin et al. undersöktes effekten av en blå lysdiod (460 nm) med en fotosensibilisator av riboflavin på rökt lax som inokulerats med en cocktail av fyra stammar av L. monocytogenes. De synergistiska effekterna av en lysdiod (15 mW/cm2) och riboflavin (100 μM) gav minskningar på 1,2 och 1,1 log CFU/cm2 vid omgivningstemperaturer på 4 °C respektive 12 °C. LED-behandling av fisk och skaldjur kan göra dem känsliga för ett efterföljande surt tillstånd. Detta rapporterades i en studie av ätfärdig lax som inokulerats med L. monocytogenes och Salmonella spp. cocktail. En 405 nm LED-behandling under 8 timmar med en total dos på 460,8 J/cm2 gav en minskning av cellantalet av L. monocytogenes med 0,4 och 0,3 log CFU/cm2 och en minskning av Salmonella spp. med 0,5 log vid 4 °C och 12 °C. Även om inaktiveringen var låg hade båda bakterierna minskade D-värden (tid som krävs för att minska 90 % av populationen i simulerad magvätska) jämfört med obehandlade prover, och de behandlade proverna var känsligare för simulerad magvätska. Denna effekt varierade dock för båda stammarna, eftersom Salmonella spp. (gramnegativ) visade större känslighet än L. monocytogenes (grampositiv), vilket tyder på att behandlingen inaktiverade grampositiva och gramnegativa bakterier på olika sätt .

På grund av den höga vattenhalten är ätfärdiga köttprodukter mycket känsliga för kontaminering med livsmedelsburna patogener. Eftersom tillagning av kött dödar patogener men också minskar köttets näringsvärde är det en utmaning att välja en optimal tillagningstid och en optimal tillagningstemperatur. Kim et al. mätte effekten på S. Enteritidis som inokulerats på tillagat kött med en pulserande lysdiod som avger ljus vid 405 nm. En total dos på 3,8 kJ/cm2 vid 4 °C gav en minskning på 0,8-0,9 log CFU/cm2. Ett liknande experiment vid rumstemperatur gav en mindre minskning av S. Enteritidis. LED-system kan utformas för att ge antingen kontinuerliga eller pulsade behandlingar, beroende på de objektiva kraven, men behandlingseffektiviteten kan variera beroende på utformningen. Denna aspekt rapporterades i nyligen genomförd forskning på vit svamp och kommersiella ätfärdiga korvar. Pulserad UV-C LED-behandling med en frekvens på 20 Hz och en tjänstgöringsgrad på 50 % visade bättre antibakteriell effekt än kontinuerlig UV-C LED-behandling mot cocktails av tre stammar innehållande E. coli O157:H7, S. Typhimurium och L. monocytogenes. Kontinuerlig behandling resulterade i 2, 1,5 och 2 logminskningar, medan pulserande LED med en dosering på 5 J/cm2 resulterade i 3, 4 och 4 logminskningar av E. coli, Salmonella respektive Listeria i ätfärdig korv. I vit svamp resulterade kontinuerlig bestrålning i 2, 1 och 1 logminskningar och pulsad LED gav 2, 1,5 och 1,8 logminskningar i E. coli, Salmonella och Listeria. LED som avger ljus i det synliga spektrumet behöver utvärderas ytterligare.

Det har rapporterats många sjukdomsfall i Nordamerika som orsakats av bakteriell kontaminering av ost. Närvaron av hög fuktighet i ostprodukter stöder tillväxt och överlevnad av livsmedelsburna patogener. Pulsade LED-behandlingar har potential att dekontaminera dessa produkter. I en nyligen genomförd studie på skivad camembertost gav en UVC-lysdiod med en våglängd på 266 nm en minskning på 4,88, 4,72 och 3,52 logaritmer i camembertost som innehöll cocktails av E. coli O157:H7, S. Typhimurium respektive L. monocytogenes. Behandlingar med UVC-LED med högre våglängd (266-279 nm) visade också 4-5 logminskningar av E. coli O157:H7 och Salmonella spp, medan en 3-4 log minskning av Listeria spp. i skivad camembertost uppnåddes med en behandling på 3 mJ/cm2 .

Kontaminering av livsmedel med låg vattenaktivitet (aw), t.ex. torra nötter, spannmål och foder för sällskapsdjur (aw < 0,85), är ett globalt bekymmer, eftersom blomstrande mikroorganismer så småningom utvecklar resistens mot dekontamineringsinsatser. Livsmedelsburna patogener kan överleva under långa perioder i ett vilande tillstånd och blir aktiva när de utsätts för en gynnsam miljö. Det har gjorts begränsade studier om den antibakteriella effekten av LED-behandlingar i livsmedel med låg aw-halt, men de studier som genomförts har visat lovande resultat. Lacombe et al. behandlade skalade mandlar med en 405 nm lysdiod och uppnådde maximala minskningar på 2,44, 0,96, 1,86 och 0,7 log CFU/g i E. coli O157:H7, S. Typhimurium, E. coli K12 respektive S. Enteritidis. Ytterligare forskning behövs för att förbättra den antimikrobiella effekten av LED-behandlingar av livsmedel med låg vattenaktivitet med hjälp av olika våglängder (275, 365, 395 och 455 nm) av ljusenergi. Resultaten av LED-behandlingar av fasta livsmedel anges i tabell 2.

Livsmedlens ytegenskaper påverkar LED-behandlingens inaktiveringseffektivitet. De varierande effekterna av UV-C LED på vita champinjoner och korvar berodde sannolikt på ljusets begränsade penetration i livsmedelsmatrisen . Det är dock oklart varför elimineringen av grampositiva bakterier krävde en högre LED-dos än elimineringen av gramnegativa bakterier. Bakterieinaktiveringen förbättrades också med en ökning av ljuskvoterna. I det synliga området hade en lysdiod på 461 nm bättre effektivitet för bakterieinaktivering än lysdioder på 521 nm och 642 nm . Belysningstemperaturen för behandlingen påverkade effektiviteten av LED baserat på och våglängden på LED som användes i behandlingen .

LED-behandling av flytande livsmedel

Liquida livsmedel, såsom drycker, är sårbara mål för patogen kontaminering på grund av deras höga aw- och kolhydratsammansättning. Vanligtvis tillsätts kemiska konserveringsmedel i flytande livsmedel för att förlänga deras hållbarhet och minska den mikrobiella tillväxten. På grund av den ökande efterfrågan på livsmedel utan tillsatser och konsumenternas ökande oro för säkra livsmedelsingredienser har behandlingar som ultraviolett ljus som ett fysiskt medel för att reducera patogener studerats ingående i flytande livsmedel. Desinfektionseffekterna av UV-behandling med ett brett spektrum av våglängder från olika källor (t.ex. kvicksilverlampor, excimerlampor, mikrovågslampor) på flytande livsmedel, t.ex. äppelcider, juice, öl och mjölk, har studerats. Studierna har omfattat vanliga livsmedelsburna patogener som E. coli, C. parvum oocyst, S. cerevisiae, L. innocua, jäst och mögel. Lysdioder kan avge ljus i ett brett våglängdsområde inklusive synligt, UVA, UVB och UVC, därför har dess antimikrobiella aktivitet tillämpats på flera flytande livsmedel.

Studier av de antimikrobiella effekterna i flytande livsmedel av LED-behandlingar har främst fokuserat på äppeljuice, apelsinjuice och mjölk. Jämfört med vatten är flytande livsmedel komplexa system som innehåller pigment, fibrer och olösliga partiklar, och flytande livsmedels turbiditet och färg kan påverka den antimikrobiella effekten av LED-behandlingar. Lian et al. använde en UVA-LED för att utvärdera dess desinfektionsaktivitet i både färgade lösningar och apelsinjuice som inokulerats med E. coli DH5α. Olika livsmedelsfärgämnen, karotenoider, flavonoiden karthamusgult och blandade livsmedelsfärgämnen av melonfärg-L och druvfärg RCG framställdes i olika koncentrationer från 0,001 till 0,1 % med E. coli DH5α, och UVA-LED-ljus på 126 J/cm2 användes för att behandla lösningarna . Denna energimängd var enormt stor men tekniskt möjlig, särskilt med 365, 395 och 455 nm lysdioder. Författarna använde UV-A-ljusdioder med en intensitet på 70 mW/cm2 i 30 minuter. Det finns ett antal rapporterade studier som visar på enorma energidoser av UV-A- och blå ljuspulser som sänds ut från lysdioder och som används för inaktivering av mikroorganismer i olika fasta/flytande matriser i livsmedel. De rapporterade energidoserna från UV-C-ljusdioder var dock betydligt lägre, vilket nämns i detta och tidigare avsnitt, jämfört med andra våglängder. Lägre antimikrobiell aktivitet efter LED-behandling erhölls vid högre koncentrationer av färgade lösningar, och logaritmen för minskningen av antalet celler i olika färgade lösningar var olika. En maximal logreduktion på 1,75 log CFU/ml uppnåddes i den färgade lösningen med 0,001 % β-karoten, vilket fortfarande var mycket lägre än den 2,5 logreduktion som uppnåddes i kontrolllösningen med fosfatbuffrad saltlösning (PBS). Liknande resultat erhölls i apelsinjuice, där logreduktionen var mycket lägre än i den genomskinliga kontrollösningen efter behandlingen. Pigment och andra suspenderade partiklar i flytande livsmedel kan reflektera och sprida ljuset, vilket minskar LED-effektiviteten för eliminering av bakterier. Eftersom reaktiva syrearter (ROS) som induceras av ultraviolett A (UVA, 320-400 nm) ljus är centrala för den bakteriedödande effekten, kan den antioxidativa aktiviteten hos livsmedelsfärgämnen som karotenoider i flytande livsmedel minskas, vilket resulterar i oxidation och kvalitetsförändring.

LEDs som avger blått ljus (400 nm-480 nm) testades för deras förmåga att förstöra patogener i apelsinjuice och mjölk . En minskning av Salmonella med 2 till 5 logariter observerades i pastöriserad apelsinjuice som inokulerats med en cocktail av Salmonella och behandlats med en 460 nm lysdiod vid olika kombinationer av strålning och temperatur . De förhållanden som gav den högsta inaktiveringen av Salmonella var 92 mW/cm2 med en mycket lång behandlingstid på 13,6 timmar vid en enorm energidos på 4 500 J/cm2 vid 12 °C. Författarna bibehöll strålningsstyrkan på 92, 147,7 och 254,7 mW/cm2 genom att justera avståndet mellan provet och 460 nm lysdioden och använde en total dos på 4 500 J/cm2 för behandlingen genom att reglera behandlingstiderna som motsvarar 13,6, 8,46 respektive 4,91 timmar. Den långa behandlingstiden och den enorma energiförbrukningen på produkterna under LED-behandlingar måste motiveras om denna teknik med UV-A- och blå ljuspulser ska utvecklas för kommersiell desinfektion av livsmedelsprodukter. Ett tillvägagångssätt skulle vara att utforska användningen av denna teknik för andra tillämpningar (t.ex. uppvärmning eller torkning, eftersom den enorma energi som används kommer att värma och avlägsna vatten från produkterna) tillsammans med inaktivering av mikroorganismer samtidigt.

Srimagal et al. jämförde inaktiveringen av E. coli i mjölk med hjälp av blå lysdioder vid 405, 433 och 460 nm vid 5, 10 och 15 °C och en behandlingstid på 0 till 90 minuter. Den mikrobiella inaktiveringen var störst vid förhöjda temperaturer och lägre våglängder, med en maximal minskning av E. coli O157:H7 med 5,27 log CFU/ml efter 60 minuters bestrålning vid 405 nm. LED 460 nm resulterade i en minskning med 2 till 5 logaritmer, med en starkare effekt på bakterieinaktivering vid högre temperaturer, i likhet med de resultat som rapporterats av Ghate et al. I båda dessa studier noterades betydande förändringar i livsmedelsproduktens färg (apelsinjuice och mjölk) efter exponering för blå lysdioder, vilket tyder på att den blå lysdioden förändrade kvaliteten på de flytande livsmedlen. LED-lampor i det blå området sänker bakterieaktiviteten främst genom fotodynamisk inaktivering (PDI) av mikroorganismerna. De fotoner som produceras med LED-ljuset kan absorberas av endogena fotosensibiliserare (t.ex. porfyriner, cytokromer, flaviner) och NADH i bakterier, som sensibiliseras efter att ha blivit belysta enligt beskrivningen i avsnittet ”LED-grunder”. Srimagal et al. rapporterade ett optimalt tillstånd (405 nm, 13,8 °C, i 37,83 minuter) under vilket behandlad mjölk pastöriserades utan att de fysikalisk-kemiska egenskaperna förändrades jämfört med obehandlad mjölk. När den behandlade mjölken kyldes ökade hållbarheten för den behandlade mjölken avsevärt och var nästan dubbelt så lång som den obehandlade mjölkens hållbarhetstid.

I en nyligen publicerad studie av Akgün och Ünlütürk undersöktes E. coli K12-inaktivering med UVC-LED vid 254 (0,3 mW/cm2) och 280 nm (0,3 mW/cm2) och UVC-LED i kombination med 365 (0,8 mW/cm2) och 405 nm (0,4 mW/cm2) (UVA-LED) i både grumlig och klar äppeljuice. Kombinationen av emissionsvåglängder omfattade 280 nm/365 nm, 280 nm/405 nm, 254 nm/365 nm, 254 nm/405 nm och 254 nm/280 nm/365 nm/405 nm. Den högsta antimikrobiella aktiviteten uppnåddes när den grumliga äppeljuicen behandlades med enbart 280 nm och en kombination av 280 nm/365 nm, med logreduktioner på 2,0 ± 0,1 respektive 2,0 ± 0,4 log CFU/mL vid en LED-behandling på 40 minuter. En betydligt större inaktivering observerades i den klara äppeljuicen än i den grumliga äppeljuicen. Den högsta logreduktionen erhölls med 4,4 log CFU/mL i den klara äppeljuicen som behandlades enbart med 280 nm (771,6 mJ/cm2, 40 min). Hybridsystemet som behandlades med 280 och 365 nm UV-LED resulterade i logreduktioner på 3,9 ± 0,2 log CFU/mL, vilket liknar 280 nm-behandlingen av grumlig äppeljuice under samma behandlingstid (40 min). Det visades också att dessa hybrid-LED-behandlingar visade bättre inaktiveringseffekter på polyfenoloxidas. Även om det helt pastöriserade tillståndet (~ 5 log reduktioner) inte kunde uppnås i äppeljuice med hjälp av kombinerade UVA- och UVC-ljusdioder, tyder den här studien på att UVA- och UVC-ljusdioder har en synergistisk potential för desinficering, med en potential att bevara livsmedelsfärger. En ytterligare desinficeringseffekt kan uppnås genom att öka dosen av UVA- och UVC-ljusdioder. Den högre effektiviteten hos UV-LED-kombinationen och deras låga energiförbrukning gör dem mer fördelaktiga än traditionella kvicksilverlampor för inaktivering av polyfenoloxidas. Studier av LED:s inaktiveringseffekt i flytande system anges i tabell 3.

Blått ljus och UVC i kombination med UVA-LED:s har visat på synergistiska effekter när det gäller bakterieinaktivering och bevarande av livsmedelskvalitet. De flytande livsmedlens beskaffenhet (partikelstorlek, turbiditet och färg), doseringen, bestrålningstiden och temperaturen bör optimeras när man utför LED-dekontaminering av flytande livsmedel. LED i kombination med annan icke-termisk teknik, eller med milda termiska behandlingar, bör undersökas för att förbättra dekontamineringseffektiviteten.

LED-behandling av vatten

Säkert dricksvatten är av global betydelse, särskilt i länder med begränsade resurser. Omkring 1,2 miljarder människor har inte tillgång till okontaminerat dricksvatten . Miljoner människor dör varje år av vattenburna sjukdomar . Vattenburna mikroorganismer orsakar tarminfektioner som diarré, tyfus, kolera, dysenteri, amebiasis, salmonellos, shigellos och hepatit A . Konventionella metoder för att behandla avloppsvatten innebär användning av kemikalier och mycket energi, vilket gör dem dyra och otillgängliga för många samhällen. Avancerade vattenbehandlingar i utvecklade länder är också kostsamma och omfattar termiska behandlingar, kemisk desinfektion (klorering, ozon, klordioxid, kloraminering) och metalljoner (Ag och Cu) för att minska det mikrobiella innehållet . Förutom att de är dyra är konventionella metoder för vattendesinfektion ofta ineffektiva och ohållbara. Därför fortsätter man att undersöka effektiva, ekonomiska och robusta tekniker som har minimala skadliga effekter på miljön för att tillämpa dem på vattendesinfektion och dekontaminering.

Mer än 7000 kommunala UV-desinfektionssystem har installerats över hela världen , och små desinfektionssystem finns tillgängliga för hushållsbruk . Vattendesinfektion med hjälp av UV-ljus har flera fördelar jämfört med konventionella desinfektionsmetoder. UV-ljus har antimikrobiell effekt, ger minimalt med rester och biprodukter, har låg miljöpåverkan och är kompatibelt med nuvarande industriella processer . Till skillnad från kemiska vattenbehandlingar producerar UV-vattenbehandling inte läkemedelsresistenta bakterier . Nackdelarna med konventionella UV-källor är att de lätt går sönder och att man måste vara försiktig med bortskaffandet, eftersom kvicksilverlampan kan förorena miljön.

Song et al. rapporterade om inaktivering av mikroorganismer som E. coli och coliphage MS2 i laboratorievatten och E. coli och totala koliforma bakterier i avloppsvatten, med kontinuerlig och pulserande LED-behandling vid 265 nm. Inaktiveringsnivåerna för alla mikroorganismer var likartade för både kontinuerliga och pulsade LED-behandlingar med olika pulsmönster vid likvärdig UV-energidosering. De pulsade LED-behandlingarna inaktiverade mikroorganismer lika effektivt som de pulser som produceras av konventionella xenonlampor, vilket ger en termisk styrning med hög effekt för vattendesinfektion. Inaktivering av patogena bakterier (Legionella pneumophila, Pseudomonas aeruginosa) och surrogatarter (Bacillus subtilis-sporer, bakteriofag Qβ, E. coli) rapporterades med UV-LED-lampor som avger ljus med olika våglängder (265, 280 och 300 nm) och jämfördes med bakterieinaktivering med en konventionell lågtrycks-UV-lampa (LPUV) som avger ljus vid 254 nm. Kinetiken för inaktivering av mikroorganismer bestämdes matematiskt med hjälp av LED-energiresponskurvor vid olika våglängder med hjälp av en multitarget-modell. Inaktiveringsprofilen för varje art visade antingen en linjär eller sigmoidal överlevnadskurva. LED-behandlingar var effektivare än LPUV-behandling för inaktivering av P. aeruginosa, L. pneumophila och surrogatmikroorganismer i vatten. LED-dioden på 265 nm uppvisade den mest effektiva energieffektiviteten baserat på inaktiveringshastighetskonstanten för alla testade mikroorganismer utom E. coli. LED-behandlingen vid 280 nm förbrukade minst elektrisk energi för att uppnå en minskning med 3 logaritmer av de testade mikroorganismerna (0,15-1,11 kWh/m3) jämfört med LED-behandlingen vid 265 och 300 nm (0,24-17,4 kWh/m3).

Li et al. utvärderade inaktiveringen av E. coli med LED-behandlingar vid 265 och 280 nm, var för sig och i kombinationer av 265, 280 (50 %) nm och 265, 280 (75 %) nm. En jämförande studie av E. coli fotoreaktivering och reparation i mörker genomfördes också kvantitativt med lysdioder och LPUV. Resultaten visade att en LED-kombination med 265, 280 nm inte hade någon synergistisk effekt på E. coli-inaktiveringen. Reaktiveringen av de 265 nm LED-behandlade bakterierna var jämförbar med de LPUV-behandlade bakterierna. E. coli som behandlades med 280 nm lysdioder vid 6,9 mJ/cm2 uppvisade den lägsta procentandelen fotoreaktivering och reparation i mörker. I studien drogs slutsatsen att i vatten inaktiverade 280 nm LED E. coli effektivare än 265 nm LED på grund av den förstnämnda LED:ns extra utgångseffekt och dess bättre hämning av bakteriell reaktivering. Den synergistiska antimikrobiella effekten av 260 nm och 280 nm lysdioder utvärderades mot E. coli, B. pumilus-sporer, MS2-kolifage och humant adenovirus typ 2 (HAdV2), och effekten jämfördes med kvicksilverångslampor vid låga och medelhöga tryck. LED-lampan med 260 nm var bäst lämpad för inaktivering av MS2-coliphage, medan en UV-lampa med medelhögt tryck inaktiverade HAdV2 och B. pumilus mer effektivt än andra UV-källor . Liknande observationer gjordes i en studie av Sholtes et al. där inaktiveringen av E. coli B, B. atrophaeus och MS2 utsattes för en 260 nm LED och UV-lampor med lågt tryck. Kinetiken för inaktivering av E. coli B och MS-2 var likartad med LED- och LPUV-behandlingar. För alla UV-strålningskällor var de doser som krävdes för en minskning av mikroorganismerna med 4 logaritmer högre för B. atrophaeus och MS2 än för E. coli B. Chatterley och Linden behandlade E. coli i vatten med en 265 nm LED och konventionell LPUV. LED-lampan gav en högre antimikrobiell effekt än LPUV-lampor men resulterade i en högre desinfektionskostnad. Gross et al. rapporterade om vattendesinfektion med hjälp av en 280 nm LED för att inaktivera E. coli och B. subtilis med två olika glaslampor (sodakalk och kvarts) för att öka desinfektionseffektiviteten. Nästan allt strålande ljus styrdes till proverna på grund av totalreflektion. Desinfektionshastigheten och -effektiviteten för B. subtilis och E. coli förbättrades med denna ljusstyrda metod.

E. coli-inaktivering testades med avseende på exponeringstid och LED-fluens mellan sats- och flödesreaktorer vid toppemissioner på 265, 280 och 310 nm. Kombinationer av ljusvåglängder (265/310, 265/280/310, 280/310 och 265/280 nm) testades med avseende på deras inaktiveringseffektivitet. Den tidsberoende inaktiveringseffekten var maximal med 280 nm lysdioder, medan 265 nm lysdioder uppvisade den högsta fluensberoende effektiviteten. I batchsystemet krävde 265 och 280 nm lysdioder en dos på 10,8 och 13,8 mJ/cm2 för att uppnå en minskning av E. coli med 4 logaritmer. LED:n på 310 nm krävde en dos på 56,9 mJ/cm2 för en inaktivering på endast 0,6 logaritmer. Lägre inaktiveringseffektivitet och minskad utgångseffekt observerades med kombinerade emissioner vid 265/280, 265/310, 280/310 och 265/280/310 nm i en flödesreaktor. LED-behandlingseffektiviteten vid 265 nm för vattendesinfektion var också tidsberoende . Resultaten visade att provets turbiditet påverkade bakterieinaktiveringen, och bättre effektivitet uppnåddes i mindre grumliga vattenprover. Dessa resultat tyder på att partikelackumulering i vätskor kan skydda mikroorganismer från UV-ljusexponering.

Hamamoto et al. desinficerade vatten med UV-A-ljusdioder (365 nm) och en UV-C-lampa med lågt tryck (254 nm). Inaktiveringen av Staphylococcus aureus, Vibrio parahaemolyticus, enteropatogen E. coli och E. coli DH5α var större än 3 log CFU/ml efter 80 minuters UV-A LED-behandling med hög energi. Denna observation stöddes i en studie av Mori et al. där en 365 nm (UV-A) LED visade antimikrobiella effekter mot E. coli DH5α, enteropatogen E. coli, Vibrio parahaemolyticus, Staphylococcus aureus och Salmonella Enteritidis. Vilhunen et al. observerade effekten av 269 och 276 nm på inaktivering av E. coli i två fotolytiska batchreaktorer som skiljer sig åt i den våglängd som sänds ut med olika testmedier, inklusive ultrarent vatten, näringsämnen och vatten samt näringsämnen och vatten med humussyror. Lysdioderna var effektiva för att förstöra E. coli även vid låg optisk effekt. Studien visade att LED-våglängderna var effektiva för inaktivering av E. coli, men att testmediet inte hade någon större inverkan på inaktiveringen.

Flera studier har visat att UV-LED kan ersätta konventionella behandlingsmetoder för vattendesinfektion och att den ger fördelar som saknas i konventionella behandlingar. Det mest studerade UV-spektrumområdet för vattendesinfektion ligger mellan 200 och 300 nm, med en våglängd på 265 nm som den mest använda våglängden och E. coli som den mest studerade mikroorganismen. Vattendesinfektion med en enda våglängd jämfördes med vattendesinfektion med en kombination av två våglängder. Uppgifterna var dock inte samstämmiga, så ingen slutsats kunde dras. Det faktum att olika mikroorganismer reagerar olika på ljusenergi med samma våglängd kan tillskrivas UV-ljuskällan, fluenshastigheten, UV-dosen och exponeringstiden. Det finns ett behov av att utveckla en standardmetod för att fastställa den dosering som krävs för inaktivering av mikroorganismer i vatten och för att fastställa mekanismen för inaktivering av LED-mikroorganismer.