Forscher zeigen, dass die Pestizidbelastung mehr als nur oberflächlich ist

Pestizide und Herbizide sind für die weltweite Lebensmittelsicherheit von entscheidender Bedeutung, können jedoch ein Sicherheitsrisiko für Menschen darstellen, die sie unabsichtlich zu sich nehmen. Der Schutz der menschlichen Gesundheit erfordert daher empfindliche Analysemethoden, um selbst Spurenmengen potenziell schädlicher Substanzen zu identifizieren. Nun berichten Forscher in Nano-Buchstaben haben ein hochmodernes Bildgebungsverfahren entwickelt, um Pestizidbelastungen in geringen Mengen festzustellen. Die Anwendung dieser Methode auf Früchte zeigt, dass die derzeitigen Praktiken zur Lebensmittelsicherheit möglicherweise unzureichend sind.

Die analytische Methode namens oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) erfreut sich zunehmender Beliebtheit als zerstörungsfreie Methode zum Nachweis von Chemikalien aus der modernen Landwirtschaft auf landwirtschaftlichen Erzeugnissen. Bei SERS werden Metallnanopartikel oder Nanoschichten 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 zur Identifizierung kleiner Mengen spezifischer Verbindungen verwendet werden.

Um die SERS-Empfindlichkeit für die Pestiziderkennung zu verbessern, entwickelten Dongdong Ye, Ke Zheng, Shaobo Han und Kollegen eine metallbeschichtete Membran, die sie auf landwirtschaftlich angebaute Produkte legen konnten. Sie wollten das Material auch so vielseitig entwickeln, dass es für eine Reihe anderer Anwendungen geeignet ist.

Die Forscher begannen mit einem Zellulose-Hydrogelfilm, den sie so dehnten, dass sich auf seiner Oberfläche ausgerichtete Nanofalten bildeten. Anschließend tauchten sie den Film in eine Silbernitratlösung, um die Rillen mit SERS-verstärkenden Silbernanopartikeln zu beschichten. Die resultierende Membran war hochflexibel und im sichtbaren Licht praktisch transparent – ​​wesentliche Eigenschaften für die SERS-Signalerkennung.

Bei Tests der mit Silber eingebetteten Membran für Anwendungen zur Lebensmittelsicherheit sprühten die Forscher die Pestizide Thiram und Carbendazim einzeln oder zusammen auf Äpfel, ließen die Früchte lufttrocknen und wuschen sie dann, um alltägliche Praktiken nachzuahmen. Als sie ihre Membran über die Äpfel legten, erkannte SERS Pestizide auf den Äpfeln, obwohl die Chemikalien in geringen Konzentrationen vorhanden waren. Das Team konnte auch Streulichtsignaturen für jedes Pestizid auf Äpfeln, die sowohl mit Thiram als auch mit Carbendazim besprüht wurden, klar auflösen und Pestizidverunreinigungen durch die Fruchtschale und in der äußersten Fruchtfleischschicht erkennen.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Waschen allein nicht ausreicht, um die Aufnahme von Pestiziden zu verhindern, und dass Schälen erforderlich ist, um mögliche Verunreinigungen in der Schale und dem äußeren Fruchtfleisch zu entfernen, sagen die Forscher. Außer Äpfeln verwendeten sie das SERS-Membransystem auch, um Pestizide auf Gurken, Garnelen, Chilipulver und Reis nachzuweisen.