Frischfleisch: Neuer Biosensor bestimmt präzise und effizient die Frische von Fleisch
Biosensor mit poröser Graphenelektrode und Zinkoxid-Nanopartikeln identifiziert Alterungsnebenprodukte in Fleisch
Die Frische von Tierfleisch ist eine wesentliche Eigenschaft, die für seine Qualität und Sicherheit entscheidend ist. Dank fortschrittlicher Technologien, die Lebensmittel über längere Zeiträume konservieren können, kann Fleisch rund um den Globus transportiert und noch lange nach dem Tod eines Tieres verzehrt werden. In dem Maße, wie der weltweite Fleischkonsum steigt, wächst auch die Nachfrage nach wirksamen Maßnahmen zur Erhaltung des Alters von Fleisch.
Der Biosensor bestimmt die Frische von Fleisch durch den Nachweis von HXA in einer vom Fleisch stammenden Lösungsprobe.
Ngo Thi Hong Le
Trotz der technologischen Fortschritte, die es ermöglichen, Fleisch so lange wie möglich frisch zu halten, sind bestimmte Alterungsprozesse unvermeidlich. Adenosintriphosphat (ATP) ist ein Molekül, das beim Atmen entsteht und für die Energieversorgung der Zellen verantwortlich ist. Wenn ein Tier aufhört zu atmen, hört auch die ATP-Synthese auf, und die vorhandenen Moleküle zerfallen in Säure, was zunächst den Geschmack und dann die Sicherheit beeinträchtigt. Hypoxanthin (HXA) und Xanthin sind Zwischenstufen bei diesem Übergang. Die Bestimmung ihres Vorkommens im Fleisch gibt Aufschluss über dessen Frische.
In der Zeitschrift AIP Advances von AIP Publishing haben Forscher der Vietnam Academy of Science and Technology, der VNU University of Science, der Hanoi University of Science and Technology und der Russischen Akademie der Wissenschaften einen Biosensor entwickelt, der mit Zinkoxid-Nanopartikeln modifizierte Graphenelektroden zur Messung von HXA verwendet. Das Team demonstrierte die Wirksamkeit des Sensors an Schweinefleisch.
Derzeit gibt es zwar viele Methoden zur Messung von HXA, diese sind jedoch kostspielig und zeitaufwändig und erfordern Spezialisten.
"Im Vergleich zu modernen Lebensmitteluntersuchungsmethoden wie Hochleistungsflüssigkeitschromatographie, Gaschromatographie, Massenspektrometrie, Atom- und Molekülspektroskopie und Kernspinresonanzspektroskopie bieten Biosensoren wie unser Sensor überlegene Vorteile in Bezug auf Zeit, Tragbarkeit, hohe Empfindlichkeit und Selektivität", so die Autorin Ngo Thi Hong Le.
Der Sensor wird aus einer Polyimidfolie hergestellt, die mit einem gepulsten Laser in poröses Graphen umgewandelt wird. Die hinzugefügten Zinkoxid-Nanopartikel locken die HXA-Moleküle an die Elektrodenoberfläche. Wenn HXA mit der Elektrode in Kontakt kommt, oxidiert es und überträgt seine Elektronen, wodurch die Spannung der Elektrode erhöht wird. Die lineare Beziehung zwischen HXA und Spannungsanstieg ermöglicht eine einfache Bestimmung des HXA-Gehalts.
Um die Leistungsfähigkeit des Sensors zu beurteilen, testeten die Forscher Lösungen mit bekannten Mengen an HXA. Nach der hervorragenden Leistung maßen die Forscher die Praxistauglichkeit des Biosensors mit Schweinefilet aus dem Supermarkt. Der Sensor arbeitete mit einer Genauigkeit von über 98 %, einem günstigen Nachweisbereich und einer niedrigen Nachweisgrenze.
"In Vietnam ist Schweinefleisch das am meisten konsumierte Fleisch", so Le. "Daher ist die Überwachung der Schweinefleischqualität eine der wichtigsten Anforderungen der Lebensmittelindustrie in unserem Land, weshalb wir ihr Priorität einräumen."
Nicht nur Schweinefleisch, sondern jedes beliebige Fleischprodukt kann mit diesem Biosensor untersucht werden.
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