Pestizide in Lebensmitteln: Jenseits der Oberfläche
Pestizide und Herbizide sind für die weltweite Ernährungssicherheit von entscheidender Bedeutung, doch können diese Stoffe für Menschen, die sie unwissentlich aufnehmen, ein Sicherheitsrisiko darstellen. Der Schutz der menschlichen Gesundheit erfordert daher empfindliche Analysemethoden, um selbst Spuren von potenziell schädlichen Substanzen zu erkennen. Forscher, die in der Zeitschrift Nano Letters von ACS berichten, haben nun eine Hightech-Bildgebungsmethode entwickelt, mit der sich Pestizidverunreinigungen bereits in geringen Mengen nachweisen lassen, und ihre Anwendung auf Obst zeigt, dass die derzeitigen Verfahren zur Lebensmittelsicherheit möglicherweise unzureichend sind.
Die Analysemethode namens oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) erfreut sich zunehmender Beliebtheit als zerstörungsfreie Methode zum Nachweis von Chemikalien aus der modernen Landwirtschaft auf Obst und Gemüse. Bei SERS werden Metall-Nanopartikel oder Nanoblätter verwendet, um die Signale zu verstärken, die von Molekülen erzeugt werden, wenn sie einem Raman-Laserstrahl ausgesetzt werden. Die durch das metallverstärkte Streulicht erzeugten Muster dienen als molekulare Signaturen und können dazu verwendet werden, kleine Mengen bestimmter Verbindungen zu identifizieren. Um die SERS-Empfindlichkeit für den Nachweis von Pestiziden zu verbessern, entwickelten Dongdong Ye, Ke Zheng, Shaobo Han und Kollegen eine metallbeschichtete Membran, die sie auf landwirtschaftliche Erzeugnisse legen konnten. Außerdem wollten sie das Material so vielseitig gestalten, dass es auch für eine Reihe anderer Anwendungen geeignet ist.
Die Forscher begannen mit einer Zellulose-Hydrogel-Folie, die sie dehnten, um entlang ihrer Oberfläche ausgerichtete Falten im Nanomaßstab zu bilden. Anschließend tauchten sie die Folie in eine Silbernitratlösung, um die Rillen mit SERS-verstärkenden Silbernanopartikeln zu beschichten. Die so entstandene Membran war hochflexibel und für sichtbares Licht praktisch durchsichtig - wesentliche Merkmale für den Nachweis von SERS-Signalen.
Bei Tests der mit Silber beschichteten Membran für Anwendungen im Bereich der Lebensmittelsicherheit sprühten die Forscher die Pestizide Thiram und Carbendazim allein oder zusammen auf Äpfel, trockneten die Früchte an der Luft und wuschen sie dann, um die alltägliche Praxis zu simulieren. Als sie ihre Membran über die Äpfel legten, wies SERS die Pestizide auf den Äpfeln nach, auch wenn die Chemikalien nur in geringen Konzentrationen vorhanden waren. Das Team war auch in der Lage, die Streulichtsignaturen für jedes Pestizid auf Äpfeln, die sowohl mit Thiram als auch mit Carbendazim besprüht worden waren, eindeutig aufzulösen und die Pestizidkontamination durch die Fruchtschale hindurch bis in die äußerste Schicht des Fruchtfleisches nachzuweisen.
Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Waschen allein nicht ausreicht, um die Aufnahme von Pestiziden zu verhindern, und dass das Schälen erforderlich ist, um eine mögliche Kontamination in der Schale und im äußeren Fruchtfleisch zu entfernen, so die Forscher. Neben Äpfeln verwendeten sie das SERS-Membransystem auch zum Nachweis von Pestiziden auf Gurken, Garnelen, Chilipulver und Reis.
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