Forscher zeigen, dass die Pestizidbelastung nicht nur auf Apfelschalen beschränkt ist

Pestizide und Herbizide sind für die Gewährleistung der globalen Ernährungssicherheit unerlässlich, aber diese Substanzen können ein Sicherheitsrisiko für Menschen darstellen, die sie unwissentlich einnehmen. Der Schutz der menschlichen Gesundheit erfordert daher sensible Analysemethoden, um auch Spuren potenziell gefährlicher Stoffe zu erkennen. Heute berichten Forscher in Nano-Buchstaben haben eine High-Tech-Bildgebungsmethode entwickelt, um eine Pestizidkontamination in geringen Mengen zu erkennen, und ihre Anwendung auf Obst zeigt, dass die derzeitigen Praktiken zur Lebensmittelsicherheit möglicherweise unzureichend sind.

Die als Oberflächeneffekt-Raman-Spektroskopie (SERS) bezeichnete Analysemethode erfreut sich zunehmender Beliebtheit als zerstörungsfreie Methode zum Nachweis von Chemikalien aus der modernen Landwirtschaft auf Produkten. Bei SERS werden Metallnanopartikel oder Nanoblätter verwendet, um die Signale zu verstärken, die von Molekülen erzeugt werden, wenn sie einem Raman-Laserstrahl ausgesetzt werden. Die durch Oberflächenstreulicht erzeugten Muster dienen als molekulare Signaturen und können zur Identifizierung kleiner Mengen spezifischer Verbindungen verwendet werden.

Um die Empfindlichkeit von SERS für den Nachweis von Pestiziden zu verbessern, entwickelten Dongdong Ye, Ke Zheng, Shaobo Han und ihre Kollegen eine metallbeschichtete Membran, die sie auf auf dem Bauernhof angebauten Produkten anbringen konnten. Sie wollten außerdem ein Material entwickeln, das vielseitig genug ist, um für eine Vielzahl anderer Anwendungen geeignet zu sein.

Die Forscher begannen mit einem Zellulose-Hydrogel-Film, den sie streckten, um entlang seiner Oberfläche ausgerichtete nanoskalige Falten zu bilden. Anschließend tauchten sie den Film in eine Silbernitratlösung, um die Rillen mit SERS-verstärkenden Silbernanopartikeln zu beschichten. Die resultierende Membran war sehr flexibel und praktisch transparent für sichtbares Licht, wesentliche Eigenschaften für die SERS-Signalerkennung.

Beim Testen der silberhaltigen Membran für Lebensmittelsicherheitsanwendungen sprühten die Forscher die Pestizide Thiram und Carbendazim einzeln oder zusammen auf Äpfel, trockneten die Früchte an der Luft und wuschen sie dann, um tägliche Praktiken nachzuahmen. Als sie ihre Membran auf die Äpfel legten, entdeckte SERS Pestizide auf den Äpfeln, obwohl die Chemikalien in geringen Konzentrationen vorhanden waren. Das Team war außerdem in der Lage, Streulichtsignaturen für jedes Pestizid auf Äpfeln, die sowohl mit Thiram als auch mit Carbendazim besprüht wurden, klar aufzulösen und eine Pestizidkontamination durch die Schale der Frucht und in der äußersten Schicht des Fruchtfleisches zu erkennen.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Waschen allein möglicherweise nicht ausreicht, um die Aufnahme von Pestiziden zu verhindern, und dass sie geschält werden sollten, um mögliche Verunreinigungen der Haut und des äußeren Fruchtfleisches zu entfernen, sagten die Forscher. Neben Äpfeln nutzten sie das SERS-Membransystem auch zum Nachweis von Pestiziden auf Gurken, Garnelen, Chilipulver und Reis.