Пестициды и гербициды играют важнейшую роль в обеспечении продовольственной безопасности во всем мире. Однако эти вещества, которые невольно попадают в организм человека, могут представлять опасность. Поэтому для защиты здоровья людей требуются аналитические методы, позволяющие выявлять даже небольшое количество потенциально вредных веществ, сообщает Американское химическое общество.
Исследователи, опубликовавшие работу в журнале ACS' Nano Letters, разработали высокотехнологичный метод визуализации для обнаружения пестицидного загрязнения на низком уровне, и его применение на фруктах показывает, что существующие методы обеспечения безопасности пищевых продуктов могут быть недостаточными.
Аналитический метод под названием поверхностно-усиленная рамановская спектроскопия (SERS) набирает популярность как неразрушающий способ обнаружения химикатов на продуктах современных фермерских хозяйств. В методе SERS металлические наночастицы используются для усиления сигналов, производимых молекулами при облучении их лучом рамановского лазера. Узоры, создаваемые рассеянным светом, усиленным металлом, служат молекулярными сигнатурами и могут быть использованы для идентификации небольших количеств конкретных соединений.
Стремясь повысить чувствительность SERS для обнаружения пестицидов, ученые разработали мембрану с металлическим покрытием, которую можно укладывать поверх выращенных на ферме продуктов. Кроме того, они хотели сделать материал достаточно универсальным, чтобы он мог найти множество применений.
Ученые начали с гидрогелевой пленки из целлюлозы, которую растянули, чтобы сформировать выровненные наноразмерные складки вдоль ее поверхности. Затем они погрузили пленку в раствор нитрата серебра, чтобы покрыть бороздки наночастицами серебра, усиливающими SERS. Полученная мембрана была очень гибкой и практически прозрачной в видимом свете, что очень важно для обнаружения SERS-сигналов.
В ходе испытаний мембраны с добавлением серебра для обеспечения безопасности пищевых продуктов исследователи распылили пестициды тирам и карбендазим на яблоки, высушили фрукты на воздухе, а затем вымыли их, чтобы имитировать повседневную практику. Когда они положили мембрану на яблоки, SERS обнаружил пестициды на плодах, даже если химические вещества присутствовали в низких концентрациях. Команда также смогла четко определить сигнатуры рассеянного света для каждого пестицида на яблоках, опрысканных тирамом и карбендазимом, а также обнаружить загрязнение пестицидами через кожуру фрукта во внешнем слое мякоти.
По словам исследователей, эти результаты свидетельствуют о том, что одного мытья может быть недостаточно для предотвращения попадания пестицидов в организм и что для удаления потенциального загрязнения в кожуре и внешнем слое мякоти потребуется очистка. Помимо яблок, они также использовали мембранную систему SERS для обнаружения пестицидов в огурцах, креветках, порошке чили и рисе.
[Фото: Adapted from Nano Letters 2024, DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c01513]
