Nahrungsmittelallergien stellen ein erhebliches Gesundheitsrisiko dar und führen jedes Jahr zu zahlreichen Krankenhausaufenthalten, da bereits Spuren von Allergenen schwere Reaktionen auslösen können. Im Produktionsprozess kann es leicht zu einer Kreuzkontamination von Lebensmitteln kommen. Daher ist es wichtig, über zuverlässige Testmethoden auf Allergene zu verfügen.
A neue Studie Die an der University of Illinois durchgeführte Studie untersucht die Anwendung der Nahinfrarotspektroskopie (NIR), um drei Arten von Allergenen in Quinoamehl nachzuweisen. Die Forscher sagen, dass die Methode schnell, einfach, nicht-invasiv, kostengünstig und äußerst genau ist.
„Der Nachweis verfälschter allergener Komponenten in Lebensmitteln könnte Millionen von Menschen auf der ganzen Welt zugute kommen, die an Lebensmittelallergien leiden“, sagte Qianyi (Lisa) Wu, Studentin in der Abteilung für Agrar- und Biotechnik, Teil der Hochschule für Agrar-, Verbraucher- und Lebensmitteltechnik Umweltwissenschaften und dem Grainger College of Engineering an der U of l und Hauptautor des Artikels. Das Projekt wurde durch ein Stipendium des Office of Undergraduate Research der U of I unterstützt.
„Wir verwenden ein NIR-Gerät, um spektrale Informationen durch das Reflexionsvermögen des Lichts in den Proben zu messen. Wir haben Modelle mit unterschiedlichen Wellenlängen getestet, um das beste NIR-System für den Allergennachweis zu ermitteln“, fügte sie hinzu.
Mithilfe der NIR-Spektroskopie identifizierten die Forscher drei häufige Allergene – Erdnuss, Sesam und Weizen – in Quinoamehl, einem glutenfreien Getreide, das häufig als Weizenersatz verwendet wird. Verfälschtes oder kontaminiertes Quinoa kann für Allergiker gefährlich sein. Daher ist es wichtig, das Vorhandensein von Allergenen festzustellen.
Herkömmliche Labormethoden zum Nachweis von Allergenen umfassen typischerweise komplexe DNA-Analysen, die kostspielige Ausrüstung und spezialisiertes Personal erfordern. Diese Methoden sind zeitaufwändig, erfordern den Einsatz von Chemikalien und führen häufig zur Zerstörung der Probe. Daher suchen Industriewissenschaftler nach besseren Ansätzen zum Nachweis von Allergenen.
„NIR-Spektroskopie bietet zahlreiche Vorteile. Sie ist zerstörungsfrei, nicht-invasiv und verwendet keine Chemikalien. Sie liefert Ergebnisse in Echtzeit und mit einer kurzen Einarbeitungszeit kann jeder die Analyse durchführen“, sagte Mohammed Kamruzzaman, Assistent Professor für ABE und Wus Fakultätsberater. Kamruzzaman ist korrespondierender Autor des Artikels.
Die NIR-Spektroskopie nutzt Nahinfrarotlicht, um die Absorption verschiedener Wellenlängen zu messen, erklärte Kamruzzaman.
„Jedes Material hat einen einzigartigen „Fingerabdruck“ der Lichtabsorption. Wenn Allergene im Quinoa-Mehl vorhanden sind, kann das NIR-Instrument sie erkennen. Anschließend analysieren wir die gesammelten Informationen mithilfe maschinellen Lernens und können so die Allergene identifizieren und ihre Konzentration quantifizieren ,“ er sagte.
Die NIR-Spektroskopie ist eine indirekte Analysemethode und daher nicht 100 % genau, kommt aber sehr nahe. Auch wenn es nicht die genaue Menge der im Lebensmittel vorhandenen Schadstoffe erfasst, kann es feststellen, ob das Allergen vorhanden ist oder nicht, und das ist es, was der Verbraucher wissen muss, erklärte Kamruzzaman.
Andere Techniken konzentrieren sich normalerweise auf den Nachweis eines einzelnen Allergens, mit dieser Methode können jedoch mehrere Allergene gleichzeitig nachgewiesen werden. Es kann leicht modifiziert werden, um zusätzliche Allergene zu erkennen und andere Produkte als Quinoa zu testen.
Die Forscher sagten, dass es nicht schwierig sein werde, auf der Grundlage ihrer Methodik kostengünstige Miniatursensoren zu entwickeln. Diese Sensoren können in verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden, darunter in Industrieanlagen, Restaurants und sogar zu Hause. Irgendwann könnte es sogar möglich sein, eine Handy-App zu haben, die Lebensmittelallergene sofort erkennen kann.
Wu sagte, die Möglichkeit, als Studentin zu forschen, sei entscheidend für die Entscheidung über ihre Zukunftspläne gewesen.
„Während meines zweiten Studienjahres nahm ich an einem Treffen der American Society of Agricultural and Biological Engineers (ASABE) teil und Dr. Kamruzzaman hielt eine Rede, in der er sein Forschungsthema vorstellte. Ich fand, dass es wirklich interessant klang, also kontaktierte ich ihn und so kam ich dazu „, erklärte Wu. „Ich habe darüber nachgedacht, ein Graduiertenstudium zu absolvieren, war mir aber nicht ganz sicher. Nachdem ich mehrere Jahre lang in der Forschung tätig war, habe ich meine Leidenschaft dafür entdeckt.“
Wu erhielt ein U of I Graduate College Illinois Distinguished Fellowship und wird nach ihrem Bachelor-Abschluss im Mai 2023 direkt in ein Doktorandenprogramm in ABE bei Kamruzzaman einsteigen.
„Lisa hat mit einem kleinen Zuschuss des Office of Undergraduate Research herausragende Arbeit geleistet. Es ist wirklich inspirierend für Bachelor-Studenten zu erkennen, dass sie sinnvolle Forschung betreiben und ihre Ergebnisse veröffentlichen können. Dies kann als Motivation für andere Studierende dienen, sich aktiv mit der Fakultät zu befassen.“ verfolgen Forschungsmöglichkeiten. Ich bin immer offen für Studenten, die sich an mich wenden, um eine mögliche Beteiligung an Forschungsprojekten zu erhalten“, fügte Kamruzzaman hinzu.
Der Artikel „Reagenzienfreier Nachweis mehrerer Allergene in glutenfreiem Mehl mittels NIR-Spektroskopie und multivariater Analyse“ wurde in der veröffentlicht Zeitschrift für Lebensmittelzusammensetzung und -analyse.
Mehr Informationen:
Qianyi Wu et al., Reagenzienfreier Nachweis mehrerer Allergene in glutenfreiem Mehl mittels NIR-Spektroskopie und multivariater Analyse, Zeitschrift für Lebensmittelzusammensetzung und -analyse (2023). DOI: 10.1016/j.jfca.2023.105324