Исследователи из Университета штата Орегон (США) разработали электрохимический датчик для быстрого и точного обнаружения эвгенола. Это природное химическое соединение широко используется в пищевой промышленности.
Именно эвгенол придает гвоздике ее характерный пряный вкус и узнаваемый запах. Измерение его точного содержания в готовой продукции является важнейшей задачей для индустрии.
Современные методы измерения эвгенола и других фенольных соединений, многие из которых напрямую влияют на цвет, вкус, аромат и антиоксидантные свойства различных продуктов питания, до сих пор опираются на сложные лабораторные методы. К ним относятся газовая хроматография и высокоэффективная жидкостная хроматография. Подобные анализы обеспечивают высокую точность, но требуют наличия дорогостоящего оборудования и высококвалифицированного персонала. Это делает процесс тестирования долгим, трудоемким и финансово затратным для бизнеса.
В то время как большинство существующих датчиков на основе наноматериалов требуют использования благородных и драгоценных металлов, а также сложных методов изготовления, американские ученые пошли по другому пути. Они создали нанокомпозитный датчик на основе фосфата цинка и технического углерода (сажи). Эти компоненты относительно распространены на рынке и стоят недорого.
Сам композит получают в обычном водном растворе методом осаждения, что исключает вредные химические отходы. Сравнительно низкая стоимость компонентов и простота синтеза указывают на огромный потенциал для коммерческого масштабирования этой технологии. В ближайшем будущем внедрение нового нанокомпозита поможет производителям существенно ускорить тестирование и упростить процессы контроля качества.
Как молекулы превращаются в электричество
Принцип работы устройства прост. Датчик осуществляет физический захват молекул эвгенола внутри своего мезопористого фосфатного каркаса. Соединение концентрируется непосредственно на поверхности рабочего электрода, а высокопроводящая техническая сажа обеспечивает мгновенный перенос электронов.
Заслуженный профессор университета и заведующий кафедрой химии материалов имени Милтона Харриса в Университета штата Орегон Мас Субраманиан пояснил, что их исследования давно сосредоточены на рациональном проектировании материалов путем контроля их состава, структуры и свойств ради достижения конкретных функций.
В данном проекте ученые разработали материал, в котором различные компоненты работают как единое целое, эффективно преобразуя химическое взаимодействие с целевой молекулой в четкий электрический сигнал. Создатели подчеркивают, что их главной целью было не просто синтезировать красивую структуру, а добиться полезного и применимого в реальном мире результата.
Успешные испытания на реальной еде
Исследование проходило под непосредственным руководством научного сотрудника Гопики Минакумари Гопакумар. В ходе экспериментов ученые зафиксировали выдающиеся результаты: датчик позволил безошибочно извлечь от 96,4% до 99,9% эвгенола из реальных и весьма сложных по составу образцов продуктов питания. Успешные тесты были проведены на корице, персиках, кофейных зернах, клубнике и даже на консервированном тунце.
По словам Гопакумар, демонстрация точной работы в настолько сложных пищевых матрицах доказывает, что технология готова к практическому внедрению в производство.
Композит был разработан таким образом, чтобы каждый элемент выполнял свою функцию, что позволило достичь высочайшей чувствительности при сохранении долговечной стабильности и воспроизводимости результатов. В перспективе исследователи утверждают, что созданную ими электрохимическую платформу можно легко адаптировать для обнаружения множества других фенольных соединений, что откроет новые горизонты в сфере глобальной безопасности пищевых продуктов.
Источник: agroxxi.ru
