Konsumenter av inköpta livsmedel har inget sätt att försäkra sig om kvaliteten och säkerheten på den mat som befintliga distributionssystem levererar till sina tallrikar. Tyvärr, olämplig kylning kan ibland leda till att maten förstörs, vilket ofta är svårt att upptäcka. Så är fallet för makrillfisk, som lätt utvecklar skadliga nivåer av ett ämne som kallas histamin när de lämnas i rumstemperatur för länge. Histamin är neurotoxiskt och kan utlösa allvarliga allergiska reaktioner, inklusive utslag, kräkningar, och diarré. Eftersom bortskämda fiskar ibland kan se ut och lukta helt normalt, det är viktigt att noggrant kvantifiera histaminnivåerna i fiskprover för att säkerställa att livsmedelskvaliteten har upprätthålls ordentligt under transport och lagring.

Även om det finns flera tekniker för att upptäcka histamin, de kräver i allmänhet dyr och skrymmande utrustning, samt närvaron av en kvalificerad analytiker. För att komma till rätta med dessa begränsningar, ett team av forskare vid Chung-Ang University, Korea, nyligen utvecklat en ny kvantifieringsmetod som samtidigt är enkel, effektiv, och billigt. I deras studie, som leddes av professor Tae Jung Park och Jong Pil Park och publicerades i Biosensorer och bioelektronik , laget beskriver deras nya tillvägagångssätt baserat på användningen av fluorescerande kolnanopartiklar och ett protein som binder starkt till histamin.

Först, forskarna letade efter peptider - korta kedjor av aminosyror - med högsta affinitet och selektivitet mot histamin. Att göra detta, de använde fagdisplayteknik, där de yttre proteinerna från genetiskt modifierade virus används för att kontrollera kemiska interaktioner. Efter screening med ett stort peptidbibliotek, de identifierade den bästa för sina syften, kallas "Hisp3."

Sedan, forskarna producerade fluorescerande kolnanopartiklar kallade "kolkvantprickar (CQDs)" och belade dem med N-Acetyl-L-Cystein (NAC), en naturligt förekommande förening som även binder till Hisp3. CQD:erna är fluorescerande, vilket betyder att vid bestrålning med ultraviolett ljus, de återutsänder den fångade energin vid ett lägre, synlig frekvens. Dock, deras fluorescens "släcks" när Hisp3 läggs till blandningen, som binder till NAC och täcker CQDs yta.

Denna sista del är väsentlig för metoden eftersom, när ett histamininnehållande prov blandas med CQD, Hisp3 frigörs från NAC och binder till histaminet, återställande av de ursprungliga fluorescensnivåerna för CQDs i direkt proportion till koncentrationen av histamin (som visas i den medföljande figuren). Genom att jämföra de initiala och slutliga fluorescensnivåerna för CQD:erna med ett instrument för fluorescensdetektion eller en handhållen ficklampa för UV-bestrålning, det är möjligt att indirekt kvantifiera koncentrationen eller intensiteten av histamin i provet.

Den föreslagna strategin validerades med hjälp av fiskprover med kända histaminkoncentrationer och andra etablerade tekniker. Förvånande, den nya metoden visade sig vara mer kraftfull än de befintliga trots att den var enklare, som Prof. Park anmärker, "Vi lyckades noggrant mäta histaminkoncentrationer från 0,1 till 100 delar per miljon, med en detektionsgräns så låg som 13 delar per miljard. Det betyder att vårt tillvägagångssätt inte bara är bekvämare utan också mer effektivt och känsligt än de metoder som finns tillgängliga för närvarande."

Således, denna nya metod kan inte bara upptäcka farliga histaminnivåer, men kan också bedöma livsmedelsprodukternas tillstånd och kvalitet, som prof. Park förklarar, "Medan upptäckten av histamin som en skadlig faktor är viktig, vårt tillvägagångssätt kan ytterligare tjäna till att objektivt mäta matens kvalitet och färskhet, därigenom bidra till att öka livsmedelssäkerheten och gynna konsumenterna."

Dessutom, den föreslagna metoden skulle kunna tillämpas med andra peptider för att exakt bestämma koncentrationen av olika kemikalier i livsmedelsprover och biomedicinska prover. Om det antas av livsmedels- och medicinsk diagnostisk industri, denna metod skulle kunna ge oss den välbehövliga försäkran om att maten vi konsumerar och de miljöförhållanden vi lever i är säkra.