رمز خود را فراموش کرده اید ؟

اطمینان از سلامت مواد‌غذایی با استفاده از طیف‌سنجی رامان و تکنیک SERS

  توصیف کاربرد  

·         کلید واژه ها: رامان، موادغذایی، ملامین سمی، شیرخشک

·         تکنیک مورد استفاده:

o        طیف سنجی رامان

o       طیف‌سنجی SERS

·         حوزه کاربردی:  

o        صنایع موادغذایی

o        آزمایشگاه‌های کنترل کیفیت

شرح کاربرد

در سال 2008، حدود 300000 نوزاد در چین پس از تغذیه از شیر خشک با ملامین، مسموم شدند. ملامین ماده‌ای مقاوم در برابر شعله است که اغلب در محصولات صنعتی مانند پلاستیک، چسب، مواد ضد آب، لوازم آشپزخانه و تخته‌های آموزشی استفاده می‌شود.

اطمینان از سلامت مواد‌غذایی با استفاده از طیف‌سنجی رامان و تکنیک SERS

گرچه افزودن ملامین به مواد غذایی توسط کمیسیون مواد غذایی سازمان بهداشت جهانی نهی شده است، اما در نمونه‌های مذکور، به شیر برای افزایش محتوای نیتروژن اضافه شده است. در انجام انجام تقلب در شیر‌ها، تولید کنندگان می‌توانند آزمون هایی که برای تشخیص اسید‌های آمینه طبیعی مورد استفاده قرار می‌‌گرفت را، دور بزنند. این آزمایش‌ها تست‌هایی هستند که برای اطمینان از اینکه محتوای پروتئین محصولات شیر مطابق با حداقل مقادیر مورد نیاز برای مصرف انسان است، انجام می‌‌شوند.

در طی این گزارش مبنی بر سواستفاده تولید کنندگان شیر، مشخص شد بیش از 20 شرکت فرآیند آلوده کردن شیر خشک‌های نوزادان به مواد حاوی ملامین، را انجام داده‌اند و این نشان می‌‌دهد که چطور تقلب در تولید مواد غذایی هنگامی که انگیزه‌های اقتصادی وجود داشته باشد، می‌تواند ابعاد گسترده‌ای به خود بگیرد. در طی این بحران، شش نوزاد جان خود را از دست دادند و بیش از 50 هزار نفر با علائم سنگ کلیه، آسیب کلیه و سوء تغذیه بستری شدند. علاوه بر این به دنبال این رسوایی، کاهش قابل ملاحظه ای در فروش شیر در آن منطقه بوجود آمد که تأثیر منفی شدید اقتصادی را نیز بر آن‌ها تحمیل نمود.

همچنین ابعاد این حادثه به اینجا ختم نمی‌شود. در سال 2007 مواد غذایی مورد استفاده‌ی حیوانات خانگی در ایالات متحده آمریکا که پروتئین، گندم ،گلوتن و پروتئین برنجی صادر شده از چین در آن‌ها استفاده می‌‌شد، تعداد زیادی از سگ‌ها و گربه‌ها را مسموم و منجر به نارسایی کلیه در نتیجه مرگ نمود. همچنین، ملامین در تخم‌مرغ، که احتمالا ناشی از استفاده در خوراک حیوانات بوده است در موارد زیادی کشف و گزارش شده است، این وقایع باعث شده است که صنایع تولید مواد غذایی گروهایی را برای تشخیص این ماده در تولیدات خود بکار بگیرند و شناسایی این ماده اهمیت ویژه‌ای به خود بگیرد.

 

اطمینان از سلامت مواد‌غذایی با استفاده از طیف‌سنجی رامان و تکنیک SERS

شکل 2

SERS تشخیص حساس و مستقیم ملامین را در مواد غذایی فراهم می‌ کند!


اسپکتروسکوپی رامان سطحی تقویت شده (SERS) یک روش سریع و ارزان و قابل حمل و جایگزینی برای روش‌های قدیمی کروماتوگرافی و سایر روش‌های دشوار غربالگری برای ملامین و سایر آلاینده‌ها را ارائه می‌ دهد. در روش SERS، مواد مورد نظر، قبل از طیف‌گیری رامان در یک ساختار متشکل از نقره یا طلا جذب می‌ شوند. این ساختار‌ها موجب می‌‌گردند تا و شدت سیگنال طیف سنجی رامان تا 100 تریلیون بار افزایش یابد. استفاده از کیت‌های طراحی شده برای آنالیز SERS اجازه می‌ دهد تا دقت اندازه‌گیری تا سطح ppb برای تشخیص مواد شیمیایی و بیولوژیکی افزایش داشته باشد و به خوبی برای تشخیص آلاینده‌های مواد غذایی در سطوح بسیار کم، از جمله قارچ کش ها، سموم دفع آفات و مايکوتوکسین‌ها مناسب شود.
روش طیف سنجی رامان با تکنیک SERS بسیار حساس و منحصر به فرد است، این روش در عین حالی که ارزان و دارای سرعت بالا می‌‌باشد، قادر به تشخیص مواد در سطوح ppb تا ppm در محصولات آلوده‌ی شیر، با حداقل آماده سازی نمونه است. در این پژوهش ما با استفاده از تکنیک SERS شیرخشک نوزادان را که با چندین غلظت از ملامین، مخلوط شده بود، آزمایش کردیم.
نمونه هایی از شیرخشک که با مقادیر مشخصی از ملامین ترکیب شده بودند، مستقیما به بسترهای SERS بدون آماده سازی نمونه اعمال شدند. هر ساختار با استفاده از یک سیستم رامان می‌کروسکوپ رامان با طول موج ۷۸۵ نانومتر، مورد آزمایش قرا گرفت. و پیک مشخه ملامین که دارای جابجایی رامان ۶۸۰ (cm-1) و مربوط به ملامین است را نشان داد. خود ماده غذایی دارای پیک‌های رامان فراوانی است. اما می‌‌توان با روش کم کردن طیف مرجع، طیف‌های مربوط به ملامین را آشکارسازی نمود.

در شکل زیر می‌تواند نتایج مربوطه را مشاهده نمایید:

اطمینان از سلامت مواد‌غذایی با استفاده از طیف‌سنجی رامان و تکنیک SERS

شکل 3

پیک رامان SERS ملامین در حدود 680 (cm-1) به وضوح در مقادیر غلظتی بین 500 ppm تا 10 ppm دیده شد. با ترسیم ارتفاع پیک در مقابل غلظت، یک منحنی کالیبراسیونبه نسبت دقیق (R2 = 0.9756) بدست می‌ آید، که نشان دهنده مناسب بودن روش SERS برای اندازه گیری‌های کمی از ملامین در ماده غذایی است. با استفاده از تست‌های اضافی و بهینه سازی روش اندازه گیری، می‌توان روش SERS را جایگزین مناسب و جذابی برای تکنیک‌های آزمایشگاهی گران قیمت و وقت گیر برای اندازه گیری حد مجاز 250 ppb ملامین نمود که منطبق با استانداردهای تعریف شده FDA برای این ماده می‌ باشد. این خبر خوبی برای مصرف کنندگان است، چرا که استفاده از سیستم‌های سریع و قابل‌حمل مانند طیف‌سنجی رامان و SERS بخشی از موج جدیدی از گزینه‌های مبتنی بر طیف سنجی‌های نوری برای تست و آزمایش سلامت و کیفیت مواد غذایی در سراسر زنجیره تامین هستند و بهترین خط دفاع را در برابر تقلب‌های غذایی با انگیزه‌های اقتصادی تشکیل خواهد داد.

اطمینان از سلامت مواد‌غذایی با استفاده از طیف‌سنجی رامان و تکنیک SERS

شکل 4

مراجع

  • “2008 Chinese Milk Scandal.” Wikipedia. Wikimedia Foundation, n.d. Web. 24 Sept. 2015. <https://en.wikipedia.org/wiki/2008_Chinese_milk_scandal>.
  • “Questions and Answers on Melamine.” WHO. N.p., n.d. Web. <http://www.who.int/csr/media/faq/QAmelamine/en/>.
  • “The New York Times.” Melamine Traces Found in U.S. Infant Formula. The New York Times, 25 Nov. 2008. Web. <http://mobile.nytimes.com/2008/11/26/us/26formula.html?referrer=&_r=0>.
بالا