Phương pháp định lượng mới để đánh giá mức độ an toàn thực phẩm

Histamine là một hợp chất nguy hiểm xuất hiện trong thực phẩm hư hỏng, ví dụ như cá thu, để ở nhiệt độ phòng quá lâu. Thật đáng tiếc, các phương pháp phát hiện histamine hiện có rất phức tạp và tốn kém. Để giải quyết vấn đề này, một nhóm các nhà khoa học từ trường Đại học Chung-Ang, Hàn Quốc, đã phát triển một chiến lược định lượng histamine mới dựa trên các hạt nano carbon huỳnh quang và peptide liên kết histamine. Cách tiếp cận của họ rất đơn giản và không tốn kém, đồng thời cho phép người ta đánh giá an toàn thực phẩm một cách hiệu quả.

Người mua thực phẩm không có cách nào để xác định chất lượng và độ an toàn thực phẩm mà các hệ thống phân phối hiện tại cung cấp. Thật đáng tiếc, việc làm lạnh không phù hợp đôi khi có thể dẫn đến hư hỏng thực phẩm và thường rất khó phát hiện. Đối với cá thu trong trường hợp này, dễ phát triển mức độ của một chất có hại gọi là histamine khi để ở nhiệt độ phòng quá lâu. Histamine là chất độc thần kinh và có thể gây ra các phản ứng dị ứng nghiêm trọng, bao gồm phát ban, nôn mửa và tiêu chảy. Vì cá hư hỏng đôi khi có thể nhìn thấy bề ngoài và mùi vị hoàn toàn bình thường. Điều quan trọng là phải định lượng chính xác mức histamine trong mẫu cá để đảm bảo duy trì chất lượng thực phẩm thích hợp trong quá trình vận chuyển và bảo quản.

Mặc dù có một số kỹ thuật để phát hiện histamine, nhưng các kỹ thuật này thường đòi hỏi thiết bị đắt tiền và cồng kềnh, cũng như cần có một nhà phân tích có chuyên môn. Để giải quyết những vướng mắc này, một nhóm các nhà khoa học tại trường Đại học Chung-Ang, Hàn Quốc, gần đây đã phát triển một phương pháp định lượng mới, vừa đơn giản, hiệu quả và không tốn kém. Do Giáo sư Tae Jung Park và Jong Pil Park dẫn dắt chương trình nghiên cứu này và nghiên cứu được công bố trên Biosensors và Bioelectronics. Nhóm nghiên cứu mô tả cách tiếp cận mới của họ dựa trên việc sử dụng các hạt nano carbon huỳnh quang và một loại protein liên kết mạnh với histamine.

Đầu tiên, các nhà khoa học tìm kiếm các peptit — các chuỗi axit amin ngắn — có ái lực và tính chọn lọc cao nhất chống lại histamine. Để thực hiện điều này, họ đã sử dụng công nghệ hiển thị phage, trong đó sử dụng các protein bên ngoài của vi rút biến đổi gen để thử nghiệm các tương tác hóa học. Sau khi sàng lọc với một thư viện peptide lớn, họ đã xác định được thứ tốt nhất cho mục đích của mình gọi là “Hisp3”.

Sau đó, các nhà khoa học tạo ra các hạt nano cacbon huỳnh quang được gọi là “chấm lượng tử cacbon (CQD)” và phủ chúng bằng N-Acetyl-L-Cysteine ​​(NAC), một hợp chất tự nhiên cũng liên kết với Hisp3. CQDs huỳnh quang, nghĩa là khi chiếu xạ bằng tia cực tím, chúng phát lại năng lượng thu được ở tần số thấp hơn, có thể nhìn thấy được. Tuy nhiên, huỳnh quang của chúng bị "dập tắt" khi Hisp3 được thêm vào hỗn hợp, liên kết với NAC và phủ lên bề mặt CQD.

Đối với phương pháp này phần cuối rất quan trọng bởi vì, khi trộng một mẫu có chứa histamine với CQD, Hisp3 sẽ tách khỏi NAC và liên kết với histamine, khôi phục mức độ huỳnh quang ban đầu của CQD tỷ lệ thuận với nồng độ của histamine. So sánh mức độ huỳnh quang ban đầu và cuối cùng của CQD bằng cách sử dụng thiết bị phát hiện huỳnh quang hoặc đèn pin chiếu tia UV cầm tay, có thể định lượng gián tiếp nồng độ hoặc cường độ của histamine trong mẫu.

Xác nhận chiến lược mục tiêu bằng cách sử dụng các mẫu cá có nồng độ histamine đã biết và các kỹ thuật khác. Điều đáng ngạc nhiên là phương pháp mới tỏ ra mạnh mẽ hơn các phương pháp hiện có mặc dù đơn giản hơn, như Park nhận xét: “Chúng tôi đã đo chính xác nồng độ histamine từ 0,1 đến 100 phần triệu, với giới hạn phát hiện thấp nhất là 13 phần tỷ. Điều này có nghĩa là cách tiếp cận của chúng tôi không chỉ thuận tiện hơn mà còn hiệu quả và nhạy cảm hơn so với các phương pháp hiện có ".

Do đó, phương pháp mới này không những có thể phát hiện mức độ histamine nguy hiểm mà còn có thể đánh giá trạng thái và chất lượng của các sản phẩm thực phẩm, như Park giải thích: “Mặc dù việc phát hiện histamine, một chất có hại là quan trọng, nhưng phương pháp tiếp cận của chúng tôi có thể phục vụ thêm cho việc đo lường một cách khách quan chất lượng và độ tươi ngon của thực phẩm, từ đó góp phần tăng cường an toàn thực phẩm và mang lại lợi ích cho người tiêu dùng".

Ngoài ra, có thể áp dụng phương pháp bằng cách sử dụng các peptit khác để xác định chính xác nồng độ của các hóa chất khác nhau trong các mẫu thực phẩm và mẫu y sinh. Nếu được ngành công nghiệp thực phẩm và chẩn đoán y tế áp dụng, phương pháp này có thể đảm bảo thực phẩm chúng ta tiêu thụ và các điều kiện môi trường chúng ta sống rất an toàn.

Trường đại học Chung-Ang- Hàn Quốc

Bình Minh dịch

Nguồn: Lab Manager- Hoa Kỳ