Consumenten van gekochte voedingsmiddelen hebben geen manier om de kwaliteit en veiligheid van het voedsel dat bestaande distributiesystemen op hun bord afleveren, vast te stellen. Helaas, onjuiste koeling kan soms leiden tot voedselbederf, die vaak moeilijk te detecteren is. Dat is het geval voor makreelvissen, die gemakkelijk schadelijke niveaus van een stof genaamd histamine ontwikkelen wanneer ze te lang bij kamertemperatuur worden bewaard. Histamine is neurotoxisch en kan ernstige allergische reacties veroorzaken, inclusief uitslag, braken, en diarree. Omdat verwende vis er soms heel normaal uit kan zien en ruiken, het is belangrijk om histaminegehalten in vismonsters nauwkeurig te kwantificeren om ervoor te zorgen dat de voedselkwaliteit tijdens transport en opslag goed is gehandhaafd.

Hoewel er verschillende technieken bestaan ​​om histamine te detecteren, ze vereisen over het algemeen dure en omvangrijke apparatuur, evenals de aanwezigheid van een gekwalificeerde analist. Om deze beperkingen aan te pakken, een team van wetenschappers aan de Chung-Ang University, Korea, heeft onlangs een nieuwe kwantificeringsmethode ontwikkeld die tegelijkertijd eenvoudig, effectief, en goedkoop. In hun studie hebben die werd geleid door professor Tae Jung Park en Jong Pil Park en gepubliceerd in Biosensoren en bio-elektronica , het team beschrijft hun nieuwe aanpak op basis van het gebruik van fluorescerende koolstofnanodeeltjes en een eiwit dat sterk bindt aan histamine.

Eerst, de wetenschappers zochten naar peptiden - korte ketens van aminozuren - met de hoogste affiniteit en selectiviteit tegen histamine. Om dit te doen, ze gebruikten faag-display-technologie, waarin de externe eiwitten van genetisch gemodificeerde virussen worden gebruikt om te controleren op chemische interacties. Na screening met een grote peptidebibliotheek, ze identificeerden de beste voor hun doeleinden, genaamd "Hisp3."

Vervolgens, de wetenschappers produceerden fluorescerende koolstofnanodeeltjes genaamd 'carbon quantum dots (CQD's)' en bedekten ze met N-Acetyl-L-Cysteine ​​(NAC), een natuurlijk voorkomende verbinding die ook bindt aan Hisp3. De CQD's zijn fluorescerend, wat betekent dat bij bestraling met ultraviolet licht, ze zenden de opgevangen energie opnieuw uit met een lagere, zichtbare frequentie. Echter, hun fluorescentie wordt 'gedoofd' wanneer Hisp3 aan de mix wordt toegevoegd, die bindt aan de NAC en het oppervlak van de CQD's bedekt.

Dit laatste deel is essentieel voor de methode omdat, wanneer een histaminebevattend monster wordt gemengd met de CQD's, de Hisp3 ontkoppelt van de NAC en bindt aan de histamine, herstel van de oorspronkelijke fluorescentieniveaus van de CQD's in directe verhouding tot de histamineconcentratie (zoals weergegeven in de bijgevoegde afbeelding). Door de initiële en uiteindelijke fluorescentieniveaus van de CQD's te vergelijken met behulp van een fluorescentiedetectie-instrument of een draagbare UV-bestralingszaklamp, het is mogelijk om de concentratie of intensiteit van histamine in het monster indirect te kwantificeren.

De voorgestelde strategie werd gevalideerd met behulp van vismonsters met bekende histamineconcentraties en ook met andere gevestigde technieken. Verrassend genoeg, de nieuwe methode bleek krachtiger dan de bestaande, ondanks dat ze eenvoudiger was, zoals prof. Park opmerkt, "We zijn erin geslaagd om histamineconcentraties van 0,1 tot 100 delen per miljoen nauwkeurig te meten, met een detectielimiet van slechts 13 delen per miljard. Dit betekent dat onze aanpak niet alleen handiger, maar ook effectiever en gevoeliger is dan de momenteel beschikbare methoden."

Dus, deze nieuwe methode kan niet alleen gevaarlijke histaminegehaltes detecteren, maar kan ook de staat en kwaliteit van voedingsproducten beoordelen, zoals prof. Park uitlegt, "Hoewel de detectie van histamine als schadelijke factor belangrijk is, onze aanpak kan verder dienen om de kwaliteit en versheid van voedsel objectief te meten, daardoor bijdragen aan het verhogen van de voedselveiligheid en de consumenten ten goede komen."

Aanvullend, de voorgestelde methodologie zou kunnen worden toegepast met behulp van andere peptiden om de concentratie van verschillende chemicaliën in voedselmonsters en biomedische monsters nauwkeurig te bepalen. Indien aangenomen door de voedings- en medische diagnostische industrie, deze methode zou ons de broodnodige zekerheid kunnen bieden dat het voedsel dat we consumeren en de milieuomstandigheden waarin we leven veilig zijn.