В рамках нового исследования был представлен метод, использующий рамановскую спектроскопию с поверхностным усилением (SERS) для выявления остатков пестицидов на продуктах питания. Это исследование предупреждает, что простое мытье фруктов может быть недостаточным для полного удаления пестицидов и может потребоваться дополнительная очистка, такая как удаление кожуры.
Пестициды и гербициды играют важную роль в обеспечении продовольственной безопасности на глобальном уровне, однако эти вещества могут представлять опасность для здоровья людей, если случайно попадают в организм. Для защиты здоровья людей необходимы чувствительные аналитические методы, способные выявлять даже минимальные концентрации потенциально вредных веществ. Ученые разработали метод обнаружения загрязнения пестицидами на низких уровнях, и его применение на фруктах показало, что текущие методы безопасности пищевых продуктов могут быть недостаточными.
Аналитический метод поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии (SERS) становится все более популярным в качестве неразрушающего способа обнаружения химических элементов в сельскохозяйственной продукции. В рамках метода SERS используются металлические наночастицы или нанопластинки для увеличения сигналов, генерируемых молекулами при воздействии на них луча комбинационного рассеяния света.
Миниатюрные структуры, созданные за счет рассеянного света от металлизированных поверхностей, служат в качестве молекулярных отпечатков и могут быть использованы для идентификации даже незначительных количеств конкретных соединений. Для увеличения чувствительности SERS в обнаружении пестицидов исследователи разработали металлизированную мембрану, которую можно устанавливать непосредственно на поверхность сельскохозяйственной продукции. Кроме того, исследователи стремились к созданию материала настолько универсального, чтобы он мог применяться в широком спектре других областей.
Исследователи начали с пленки из целлюлозного гидрогеля, которую они растянули, чтобы образовались выровненные наномасштабные складки вдоль ее поверхности. Затем они погрузили пленку в раствор нитрата серебра, чтобы покрыть борозды серебряными наночастицами, усиливающими эффект SERS. Полученная мембрана была высоко гибкой и практически прозрачной в видимом свете, что является ключевыми особенностями для обнаружения сигналов методом SERS.
В процессе экспериментов с мембраной, содержащей серебряные наночастицы для обеспечения безопасности пищевых продуктов, исследователи наносили на поверхность яблок пестициды — тирам и карбендазим поочередно и вместе. Затем яблоки проходили процесс высыхания и промывания, чтобы имитировать обычные условия. После нанесения мембраны и использования метода SERS обнаруживалось наличие пестицидов на яблоках, даже если они присутствовали в небольших концентрациях.
Ученые также смогли идентифицировать характеристики для каждого из пестицидов на поверхности яблок, обработанных как тирамом, так и карбендазимом. Кроме того, было обнаружено, что пестициды проникали через кожицу яблока и достигали наружного слоя мякоти. Исследователи отмечают, что простое мытье не всегда способно полностью устранить риск попадания пестицидов в организм и, возможно, потребуется удаление кожуры и поверхностного слоя мякоти для избежания попадания вредных веществ в продукт. Кроме яблок, мембранную систему на основе метода SERS также применяли для обнаружения пестицидов в других продуктах, таких как огурцы, креветки, чили и рис.
Свежие продукты полезны для здоровья, но фрукты, овощи и зелень имеют свойство быстро портиться. Это происходит потому, что даже после сбора в растительных продуктах продолжаютсябиологические процессы. К ним относится производство энергии из накопленных углеводов, белков и жиров с одновременным выделением углекислого газа и водяного пара. Кроме того, свежие продукты легко портятся под воздействием различных микробов, безвредных и так называемых патогенов, вызывающих заболевания.
