Forscher der Universität São Paulo (USP) in Brasilien haben einen auf Kraftpapier basierenden elektrochemischen Sensor entwickelt, der Spuren von Pestiziden in Obst und Gemüse in Echtzeit erkennen kann, wenn er an ein elektronisches Gerät gekoppelt ist. In einem Apfel oder Kohl kann es beispielsweise Carbendazim nachweisen, ein Fungizid, das in Brasilien trotz seines Verbots weit verbreitet ist.
Die Ergebnisse werden in einem in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel berichtet Lebensmittelchemie.
„Um mit konventionellen Methoden herauszufinden, ob eine Lebensmittelprobe Spuren von Pestiziden enthält, muss die Probe zerkleinert und aufwändigen chemischen Prozessen unterzogen werden, bevor solche Substanzen nachgewiesen werden können Pestizide in der Landwirtschaft und der Lebensmittelindustrie machen diese komplexen Prozesse überflüssig. Die Inspektion ist beispielsweise für einen Supermarkt, ein Restaurant oder einen Importeur viel einfacher, billiger und zuverlässiger“, sagte Osvaldo Novais de Oliveira Junior, vorletzter Autor des Artikels und Professor bei IFSC-USP.
Das neue Gerät ist hochempfindlich und ähnelt den Glukometern, die Diabetiker zur Blutzuckermessung verwenden, nur dass die Ergebnisse der Lebensmitteluntersuchung auf Pestizide auf einem Smartphone angezeigt werden. „In den von uns durchgeführten Tests war seine Empfindlichkeit ähnlich der der herkömmlichen Methode. Außerdem ist es schnell und kostengünstig“, sagte José Luiz Bott Neto, korrespondierender Autor des Artikels und Postdoktorand am IFSC-USP.
Wie es funktioniert
Das Gerät besteht im Wesentlichen aus einem mit Kohlenstofftinte modifizierten Papiersubstrat, das einer elektrochemischen Behandlung in einem sauren Medium unterzogen wird, um Carboxylgruppen zu aktivieren und einen Nachweis zu ermöglichen, erklärte Bott Neto.
„Wir übertragen im Siebdruckverfahren kohlenstoffleitende Tinte auf einen Kraftpapierstreifen und schaffen so ein Gerät auf Basis der Elektrochemie. Es hat drei Kohlenstoffelektroden und wird in eine saure Lösung getaucht, um die Carboxylgruppen zu aktivieren. Also Sauerstoff Atome werden der Struktur der Kohlenstoffelektrode hinzugefügt. Wenn er mit einer mit Carbendazim kontaminierten Probe in Kontakt kommt, induziert der Sensor eine elektrochemische Oxidationsreaktion, die den Nachweis des Fungizids ermöglicht. Die Menge an Carbendazim wird über elektrischen Strom gemessen“, sagte er .
Bei der Entwicklung des Geräts bewerteten die Forscher die Stabilität und Struktur des Papiersubstrats. „Die Eigenschaften des Papiers selbst waren ein wichtiger Teil unserer Forschung“, sagte Thiago Serafim Martins, Erstautor des Artikels und Postdoktorand am IFSC-USP.
Beste Option
Die Forscher analysierten Kraftpapier und Pergament und stellten fest, dass beide Papiersorten stabil genug waren, um als Substrat für den Sensor zu dienen. Die Porosität von Kraftpapier verleihe dem Sensor und den während der elektrochemischen Aktivierung gebildeten Carboxylgruppen jedoch mehr Empfindlichkeit, erklärte Martins und fügte hinzu, dass Elektroden auf Papierbasis in vielen Anwendungen eingesetzt werden könnten.
„Es gibt kommerzielle Elektroden aus Kunststoff oder Keramik. Wir haben erfolgreich elektrochemische Sensoren entwickelt, die auf Papier basieren, einem viel formbareren Material und daher potenziell in vielen Bereichen nützlich sind, nicht nur auf Bauernhöfen oder in Supermärkten, sondern beispielsweise auch im Gesundheitswesen. “ er sagte.
Mehr Informationen:
Thiago S. Martins et al, Optimierte elektrochemische Sensoren auf Papierbasis, die in sauren Medien behandelt wurden, um Carbendazim auf der Schale von Apfel und Kohl nachzuweisen, Lebensmittelchemie (2023). DOI: 10.1016/j.foodchem.2023.135429