Ethyleen is een gasvormig plantenhormoon dat een groot aantal biologische processen in planten reguleert. Het wordt geassocieerd met de rijpingsprocessen in een aantal fruitsoorten zoals appels en peren. Een beter begrip van de effecten van ethyleenconcentratie op het rijpingsproces kan leiden tot een beter beheer van de fruitoogst, opslag en transport. Echter, de huidige methoden die worden gebruikt om ethyleengas te meten, zijn tijdrovend en zijn afhankelijk van geavanceerde instrumentele methoden. Deze methoden omvatten gaschromatografie en fotoakoestische spectrometrie.

Een onderzoeksteam onder leiding van Prof Huang Dejian van het Food Science and Technology Program van het Department of Chemistry, NUS heeft fluorescerende sondes ontwikkeld die een gemakkelijke manier bieden om de aanwezigheid van ethyleengas dat vrijkomt bij het rijpingsproces van fruit visueel te detecteren door middel van een eenvoudige fluorescentiemicroscoop. De sondes zijn ontwikkeld op basis van een klasse van overgangsmetaalcarbeencomplexen die bekend staan ​​als Grubbs-katalysatoren en kunnen ethyleen detecteren tot een niveau van 0,9 ppm (parts per million) in lucht. In aanwezigheid van andere mogelijke gassoorten die ook kunnen worden uitgestoten door rijpende vruchten (bijv. kooldioxide, zwaveldioxide en waterstofsulfide), het onderzoeksteam ontdekte dat de effectiviteit van de sonde bij het detecteren van ethyleengas niet wordt beïnvloed, waaruit blijkt dat de sonde selectief is. Deze sonde zou kunnen worden gebruikt om de ethyleenvorming tijdens het rijpen van fruit te bepalen om de rijpheidsniveaus van het fruit voor oogst en opslag te bepalen.

De sonde bevat zwak fluorescerende moleculen die worden geactiveerd bij blootstelling aan ethyleengas. De kleurintensiteit neemt toe naarmate er meer ethyleengas wordt gedetecteerd. Het onderzoeksteam gebruikte de sonde om het ethyleengas te controleren dat wordt uitgestoten door vier verschillende soorten fruit (passievrucht, avocado, banaan en appel) en ontdekte dat de ethyleenafgiftesnelheid lineair toeneemt met de bewaartijd. Hun resultaten zijn consistent met eerdere studies met andere detectiemethoden, die het toepassingspotentieel van de sondes toont.

Prof Huang zei:"Dit onderzoek opent een nieuwe weg voor de toepassing van Grubbs-katalysatoren in de bioanalytische chemie van ethyleen, wat belangrijk is voor de plantenbiologie, landbouw en de voedingsindustrie."