ابتکار دانشمند ایرانی برای تشخیص آلودگی غذاهای بسته بندی شده
پارسی کاو: به گزارش پارسی کاو، دکتر «توحید دیدار» دانشمند ایرانی «دانشگاه مک مستر»، یک دستگاه جدید ابداع کرده است که می تواند باکتری مواد غذایی بسته بندی شده را در لحظه و با حداقل احتیاج به تجهیزات آزمایشگاهی یا پرسنل متخصص تشخیص دهد.
به گزارش پارسی کاو به نقل از ایسنا و به نقل از ادونسد ساینس نیوز، اگر تاکنون بعد از یک مهمانی معده درد داشته اید، این احتمال وجود دارد که به مسمومیت غذایی مبتلا شده باشید. این نوع بیماری ها معمولاً در اثر مصرف غذاها یا نوشیدنی های آلوده به عوامل بیماری زا مانند باکتری ها، ویروس ها، انگل ها یا قارچ ها ایجاد می شوند. علیرغم این که سالانه از هر ۱۰ نفر یک نفر در سراسر دنیا تحت تأثیر بیماری های ناشی از غذا قرار می گیرد، این بیماری ها همچنان یک چالش مهم برای سیستم های مراقبت بهداشتی هستند.
«سالمونلا»(Salmonella) نوعی باکتری است که در دستگاه گوارش حیوانات خونگرم مانند پرندگان و پستان داران همچون انسان زندگی می کند. دکتر «توحید دیدار»(Tohid Didar) دانشمند ایرانی «دانشگاه مک مستر»(McMaster University) کانادا و پژوهشگر ارشد این پروژه اظهار داشت: سالمونلا یکی از شایع ترین آلاینده های غذایی است. این باکتری عامل مبتلا شدن به بیماری «گاستروانتریت»(Gastroenteritis) با علائمی مانند اسهال، ناراحتی شدید شکمی، تب و استفراغ است.
دولت ها برای کاهش خطر مبتلا شدن به بیماری های ناشی از غذا، بررسی های بهداشتی را در نقاط متعدد زنجیره تولید مواد غذایی انجام می دهند. روش مرجع برای تشخیص دادن پاتوژن های غذایی، کشت است که حضور عوامل بیماری زا را با آزمایش توانایی آنها برای رشد یافتن در شرایط بهینه تأیید می کند اما این روش، پر زحمت و کند است (برای باکتری ها یک هفته و برای قارچ ها بیشتر طول می کشد) چونکه به نمونه برداری در محل تولید، ارسال نمونه ها به لابراتوار و تجزیه وتحلیل آنها با استفاده از تجهیزات تخصصی و پرسنل آموزش دیده نیاز دارد.
دیدار و همکارانش برای مرتفع ساختن این محدودیت ها، تلاشهای ویژه ای داشتند. آنها یک دستگاه هوشمند را طراحی کردند که نام آنرا «آزمایشگاه در یک بسته»(lab-in-a-package) گذاشتند. این دستگاه هوشمند می تواند سطوح خطرناک باکتری ها را به سرعت و حتی بدون باز کردن بسته بندی مواد غذایی تشخیص دهد.
این گروه پژوهشی، یک سنسور ویژه را برای گونه ای از سالمونلا معروف به «سالمونلا تیفی موریوم»(Salmonella Typhimurium) طراحی کردند که بیشتر با مرغ و سایر محصولات طیور مرتبط می باشد. آنها با استفاده از دستگاه هوشمند خود توانستند با موفقیت سالمونلا تیفی موریوم موجود در مرغ آلوده را در لحظه و با حساسیت بالا شناسایی کنند.
ابداع لابراتوار در یک بسته
دانشمندان برای مرتفع ساختن نیاز ارسال نمونه ها به لابراتوار و روش کشت، چندین پلت فرم سنسور زیستی را برای نظارت بر مواد غذایی ابداع نموده اند اما هر کدام از آنها محدودیت های خاص خویش را دارند.
فرایند کشت و فناوری های نظارتی مدرن سبب ایجاد ضایعات قابل توجهی می شوند چونکه برای جمع آوری نمونه ها به باز کردن بسته ها نیاز دارند. دیدار و همکارانش برای مرتفع ساختن این مشکل، یک سینی مخصوص ابداع کردند که به یک روزنه برای تشخیص عامل بیماری زا در بخش پایین مجهز است. سینی علاوه بر اینکه کاربرد ظرف را دارد، مایعات را از غذا به سنسور منتقل می کند تا بدون احتیاج به باز کردن بسته، نمونه برداری از کل محصول صورت گیرد. ادغام سنسور با سینی، کنترل انفرادی محصولات را هم تضمین می نماید و مشکل نمایش ضعیف را هنگام کنترل برطرف می سازد.
دیدار تصریح کرد که تکنولوژی های جدید نظارت بر مواد غذایی اغلب به واکنش گرهای مکمل نیاز دارند و باید قبل از شناسایی، سالم سازی شوند اما واکنش گرها امکان دارد سایر خواص مواد غذایی مانند طعم، بو و رنگ را که معمولاً قبل از رسیدن به دست مصرف کننده کنترل می شوند، تغییر دهند. دیدار و گروهش برای پیشگیری از این امر، واکنش گرهای مرحله تشخیص را که در غشای بالای سنسور جذب می شوند، وارد کردند.
انتخاب کردن عناصر درست
دیدار و گروهش برای ساختن دستگاه لابراتوار در یک بسته، ابتدا قطعات پلت فرم را به صورت جداگانه تنظیم کردند. از آنجائیکه مرغ اغلب با آلودگی های سالمونلا مرتبط می باشد، آنها در این آزمایش ها از مایعاتی استفاده کردند که مرغ آنها را هنگام ذخیره شدن منتشر می کند.
آنها برای شروع، سینی هایی با شیب های جانبی متفاوت(۴۵ درجه، ۶۰ درجه و ۹۰ درجه) طراحی کردند تا آزمایش نمایند که کدام برای هدایت مایعات منتشرشده از مرغ به سمت روزنه سنسور بهتر است. آنها سینی شیب دار ۴۵ درجه را برای پلت فرم انتخاب کردند چونکه دریافتند که مایعات را سریع تر و کارآمدتر موقعیت یابی می کند.
این گروه پژوهشی، چندین ماده همچون پنبه، سلولز و پلی استر را برای غشاء در نظر گرفتند. آنها بعد از ارزیابی کامل، غشاهای پنبه ای را انتخاب کردند چونکه تخلخل بهتری نسبت به سایر مواد نشان دادند و در آزمایش های جذب و نگهداری مایع به خوبی عمل کردند که خصوصیت بسیار مهمی در پیشگیری از انتشار واکنش گرها در غذا است.
پژوهشگران برای ساخت سنسور سالمونلا تیفی موریوم، از یک مولکول آران ای استفاده کردند که به صورت ویژه توسط آنزیم این باکتری شناسایی و شکافته شد. در محل برش آران ای، یک جفت مولکول به نام «فلوروفور»(Fluorophore) و «کوئنچر»(Quencher) وجود دارد.
دیدار توضیح داد: آران ای قبل از تماس با آنزیم، در حالت قبل از شکاف خود قرار دارد. این حالتی است که کوئنچر، سیگنال فلورسنت فلوروفور را می پوشاند. آنزیم در حضور سالمونلا تیفی موریوم، مولکول آران ای را می شکافد و سبب جدا شدن کوئنچر از فلوروفور می شود. این امر، سیگنال فلورسنت فلوروفور را فعال می کند و نشان داده است که آلودگی سالمونلا تیفی موریوم رخ داده است.
شواهد آزمایش
محصولات آماده برای خوردن به علت زنجیره تولید طولانی تر، به صورت ویژه در مقابل آلودگی صدمه پذیر هستند. بنابراین، دانشمندان دستگاه را با آزمایش روی مرغ پخته تایید کردند.
دانشمندان جهت بررسی حساسیت دستگاه، مرغ آماده مصرف را با مقادیر رو به افزایش سالمونلا تیفی موریوم آلوده کردند. این پلتفرم، کمتر از ۱۰۰۰ باکتری را در هر میلی لیتر شناسایی کرد و به غلظت باکتری پاسخ مثبت داد. این بدان معناست که مقدار بیشتری از میکروارگانیسم ها، فلورسانس روشن تری را می دهد. این پاسخ بیشتر از الزامات روش های کنونی کنترل است که فقط به دنبال پاسخ مثبت یا منفی هستند.
یک پلت فرم سنسور زیستی فقط باید به میکروارگانیسمی پاسخ دهد که برای آن طراحی شده است. نتایج دستگاه لابراتوار در یک بسته، در آزمایش خصوصیت چشم گیر بود. این دستگاه توانست سالمونلا تیفی موریوم را در قطعات مرغ آلوده به مخلوطی از این باکتری و سایر باکتری های متداول غذایی شناسایی کند. علاوه بر این، دستگاه به آلودگی با مخلوطی که فقط حاوی باکتری های غیر از سالمونلا تیفی موریوم بود، پاسخ نداد.
آلودگی مواد غذایی می تواند در هر مرحله از زنجیره غذایی، به علت بهداشت پایین محل کار و وسایل آشپزی رخ دهد. برای ارزیابی عملکرد لابراتوار در یک بسته روی منابع متعدد آلودگی، پژوهشگران آنرا با قطعات مرغی که در تماس با چاقو، دستکش و سطح آلوده بودند، به چالش کشیدند. دستگاه در همه موارد توانست سالمونلا تیفی موریوم را به صورت موثر شناسایی کند.
محصولاتی که در فروشگاه ها عرضه می شوند، به علت نوسانات در شرایط محیطی امکان دارد حاوی باکتری کمتری نسبت به محصولات لابراتوار باشند که به صورت مصنوعی آلوده شده اند. بنابراین، دیدار اظهار داشت که برای به دست آوردن نتایج واقعی تر، ارزیابی ها باید روی محصولات فروشگاه ها انجام شوند.
در هر حال، دیدار همچنان نسبت به عملکرد این دستگاه هوشمند خوشبین است. وی ادامه داد: ما معتقدیم که این فناوری به سرعت به تجاری سازی نزدیک می شود. پلت فرم بسته بندی ما نشان دهنده سیستمی است که دانشمندان دیگر می توانند آنرا برای نظارت کارآمد روی محصولات بسته بندی شده با استفاده از حسگرهایی که خودشان ابداع نموده اند، به کار ببرند.
این پژوهش، در مجله «Advanced Materials» به چاپ رسید.
منبع: parsikav.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب