Các nhà khoa học Nga tạo ra một dụng cụ để kiểm tra thành phần đồ uống

© Ảnh : Pixabay / Engin Akyurt

Theo các nhà khoa học từ Đại học TSU, que thử mới cho phép phân tích gần như tức thời thành phần các loại đồ uống, chẳng hạn như rượu và các sản phẩm từ sữa, dụng cụ này trở thành một giải pháp thay thế tiện lợi cho các phương pháp xét nghiệm truyền thống. Theo các tác giả nghiên cứu, những que thử như vậy không chỉ hữu ích cho các nhà sản xuất thực phẩm cần kiểm soát chất lượng nhanh chóng mà còn cho người tiêu dùng cuối cùng, những người có thể nhanh chóng và dễ dàng kiểm tra thành phần sữa bột trẻ em, nước ngọt và đồ uống có cồn, nhờ đó ngăn ngừa ngộ độc.

Các phương pháp truyền thống để kiểm tra thực phẩm thường dựa vào các quy trình trong phòng thí nghiệm (phổ khối, sắc ký lỏng hiệu năng cao, cộng hưởng từ hạt nhân, phản ứng chuỗi polymerase, xét nghiệm miễn dịch liên kết với enzyme, công tắc dòng chảy, v.v.) có thể tốn nhiều công sức hoặc thời gian, làm chậm quá trình xác định các mối nguy tiềm ẩn, do đó làm tăng nguy cơ người tiêu dùng tiếp xúc với các chất có hại.

Đây là lý do tại sao nhiều nhà khoa học đang phát triển các thiết bị để kiểm tra nhanh chóng chất lượng và thành phần thực phẩm – các cảm biến sinh học sử dụng nguyên lý ampe kế để đo lường tín hiệu điện được tạo ra từ quá trình phản ứng sinh học. Nó bao gồm một phần tử nhận biết sinh học (bioreceptor) tương tác với chất phân tích và một phần tử chuyển đổi (transducer) chuyển đổi tín hiệu sinh học thành tín hiệu điện (dòng điện), sau đó được đo bằng nguyên lý của ampe kế. Đây là cảm biến sinh học ampe kế (biosensor ampe kế). Các thiết bị này có thể phát hiện ngay cả những thay đổi nhỏ trong thành phần thực phẩm gần như ngay lập tức.

Hầu hết các hệ thống cảm biến sinh học ampe kế hiện có được thiết kế để phát hiện hàm lượng của chỉ một thành phần (cồn, glucose, axit lactic hoặc tinh bột). Tuy nhiên, các cảm biến sinh học dùng để phát hiện tinh bột, vốn được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm trẻ em và dinh dưỡng, nước giải khát, cũng như trong ngành công nghiệp thực phẩm, ví dụ, chất làm đặc, chất kết dính và chất độn, lại hiếm khi được phát triển, theo bà Anna Kharkova, nhà nghiên cứu hàng đầu tại Phòng thí nghiệm Hợp chất Hoạt tính Sinh học và Vật liệu Tổng hợp Sinh học tại Đại học Tula và là một trong những nhà phát triển thiết bị này.

Hợp tác Nga - Trung Quốc

Các nhà khoa học từ Đại học Tula, cùng với các đồng nghiệp Nga và Trung Quốc, đã tạo ra một cảm biến sinh học với 4 kênh riêng biệt cho phép phân tích nhanh chóng thành phần đồ uống bằng các dải thử, đo đồng thời bốn thành phần (glucose, cồn, tinh bột và axit lactic).

Các tác giả của nghiên cứu giải thích rằng, cảm biến sinh học (que thử) này dựa trên quá trình polymer hóa albumin huyết thanh bò (BSA) được biến đổi bằng màu đỏ trung tính (một loại thuốc nhuộm hữu cơ có khả năng dẫn điện). Thành phần này cho phép cảm biến giữ lại các enzyme - chất xúc tác tự nhiên có khả năng nhận biết các chất cụ thể.

“Vấn đề chính với các cảm biến như vậy là cần thêm thuốc thử hóa học. Phát minh của chúng tôi giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng chất mang polymer đặc biệt đảm bảo tiếp xúc trực tiếp giữa enzyme và điện cực", - bà Kharkova giải thích.

Độ nhạy của que thử cho phép phát hiện ngay cả nồng độ thấp của các chất: glucose từ 0,035 milimol/lít, ethanol từ 2,3 milimol/lít, axit lactic từ 15 milimol/lít và tinh bột từ 2 miligam/lít. Nhờ kích thước điện cực nhỏ gọn (1 x 3 cm), hệ thống này dễ sử dụng.

Ông Vyacheslav Arlyapov, trưởng Phòng thí nghiệm Hợp chất hoạt tính sinh học và Vật liệu tổng hợp sinh học của Đại học Tula, cho biết: "Chúng tôi đã giải quyết được hai vấn đề chính: duy trì tính ổn định của enzyme để phân tích nhiều lần bằng cách sử dụng một loại polyme tương thích sinh học và tạo ra một hệ thống không cần bổ sung thêm các hợp chất điện hoạt".

Theo các nhà khoa học TSU, các cuộc thử nghiệm trên các nhiều loại thực phẩm được tiến hành song song với các phương pháp phân tích tiêu chuẩn—sắc ký khí và điện di mao quản—đã xác nhận độ chính xác và độ tin cậy cao của cảm biến sinh học này.