Пестициды и гербициды имеют решающее значение для обеспечения продовольственной безопасности во всем мире, но эти вещества могут представлять риск для людей, которые непреднамеренно употребляют их в пищу. Поэтому защита здоровья человека требует чувствительных аналитических методов для определения даже следовых количеств потенциально опасных веществ. Теперь исследователи, как следует из публикации в Nano Letters, разработали высокотехнологичный метод визуализации для обнаружения загрязнения пестицидами на низких уровнях, и его применение к фруктам показывает, что текущие методы обеспечения безопасности пищевых продуктов могут быть недостаточными.
Аналитический метод, называемый поверхностно-усиленной Рамановской спектроскопией (SERS), набирает популярность как неразрушающий метод обнаружения химикатов из современных фермерских хозяйств на продуктах. При SERS металлические наночастицы или нанолисты используются для усиления сигналов, создаваемых молекулами при воздействии на них рамановского лазерного луча. Узоры, создаваемые усиленным металлом рассеянным светом, служат молекулярными сигнатурами и могут использоваться для идентификации небольших количеств определенных соединений.
Стремясь улучшить чувствительность SERS для обнаружения пестицидов, Дундонг Йе, Кэ Чжэн, Шаобо Хан и коллеги разработали металлизированную мембрану , которую они могли бы накладывать поверх выращенной на ферме продукции. Они также хотели разработать материал, который был бы достаточно универсальным, чтобы соответствовать целому ряду других применений.
Исследователи начали с пленки целлюлозного гидрогеля, которую они растянули, чтобы сформировать выровненные наномасштабные морщины вдоль ее поверхности. Затем они погрузили пленку в раствор нитрата серебра, чтобы покрыть канавки усиливающими SERS наночастицами серебра. Полученная мембрана была очень гибкой и практически прозрачной в видимом свете, что является важными характеристиками для обнаружения сигнала SERS.
В ходе испытаний мембраны с внедренным серебром для применения в области безопасности пищевых продуктов исследователи распыляли пестициды тирам и карбендазим, по отдельности или вместе, на яблоки, высушивали фрукты на воздухе, а затем мыли их, чтобы имитировать повседневную практику. Когда они накладывали свою мембрану на яблоки, SERS обнаруживал пестициды на яблоках, хотя химические вещества присутствовали в низких концентрациях. Команда также смогла четко разрешить сигнатуры рассеянного света для каждого пестицида на яблоках, опрысканных как тирамом, так и карбендазимом, а также обнаружить загрязнение пестицидами через кожуру фруктов и в самом внешнем слое мякоти.
Эти результаты показывают, что одного мытья может быть недостаточно для предотвращения попадания пестицидов в организм, и что для удаления потенциального загрязнения в кожуре и внешней мякоти потребуется очистка, говорят исследователи. Помимо яблок, они также использовали систему мембран SERS для обнаружения пестицидов на огурцах, креветках, порошке чили и рисе.
