Nanosensoren für eine höhere Sicherheit und Qualität der Milch
Die Teilnehmer des Projekts "Development of nanosensors for the detection of quality parameters along the food chain" (NANODETECT) planen die Entwicklung hochempfindlicher und spezifischer Nanosensorsysteme für ein schnelles Erfassen von Schadstoffen und Beurteilen ihres minimalen Risikoniveaus (MRL, von Englisch: Minimal Risk Level) ohne Verwendung schädlicher Lösungsmittel. Die für eine Qualitätskontrolle von Milch relevanten Erfassungsparameter sind Schadstoffe wie beispielsweise Aflatoxin M1 (AFM1), Arzneimittelrückstände und Betrug (z. B. Mischen von Ziegenmilch mit der preiswerteren Kuhmilch). Für die Beschichtung der Polymethylmethacrylat- (PMMA-) Oberfläche bei der Fotolithografie zwecks Mikrostrukturierung wählten die Forscher SU-8 (ein lichtempfindliches Material auf Epoxidharzbasis). Für das Markieren wurden die Fluoreszenzfarbstoffe Phycoerythrin (PE) bzw. Alexa 532 gewählt. Es wurden biologische Nachweissysteme für AFM1, Arzneimittelrückstände und Milchqualität in Form von Enzymimmunoassays (ELISA) oder kompetitiven Assays entwickelt. Die Forscher stellten monoklonale Antikörper für den AFM1-Nachweis, die Beurteilung der Reinheit der Milch und die Untersuchung auf Arzneimittelrückstände her. Vor der Prototyp-Entwicklung wurden die Vorgaben für die Fluoreszenz-Immunoassays (FIAS), Probenvolumina, Mikrostrukturen und mehr im Hinblick auf eine höhere Spezifität und Empfindlichkeit anhand von auf TBC getesteter Milch optimiert. Dieser Prototyp wurde nach seiner Testung modifiziert, um das Totvolumen zu verringern und zusätzlich Blasenabscheider und serielle Durchflusswege einzubringen. Das endgültige NANODETECT-Gerät umfasste einen optischen Sensor, ein Pumpsystem, einen Temperatursensor und mikrofluidische Einrichtungen mit anwendungsspezifischen Fluidverbindungen sowie einen Schrittmotor (Lineartisch) zur Positionierung. Der Robustheit und Lichtundurchlässigkeit wegen wurde ein Acrylnitril-Butadien-Styrol- (ABS-) Gehäuse verwendet. Systemdaten und Messwerte werden mittels eines computergesteuerten Tastbildschirms mit interaktiver graphischer Benutzeroberfläche (GBO) und Linux-Betriebssystem überwacht. Es wurde ein Entscheidungsunterstützungssystem (EUS) unter Verwendung von Microsoft .NET4 und ClickOnce-Software für Datenimport, Kalibrierung, Vergleich und Berichtsausgabe erstellt. Dieses System wurde von zwei KMUs auf seine Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit bei der Qualitätssicherung unter Verwendung von Milchpulver, Milchstandards oder pasteurisierter Milch getestet. Die Ergebnisse waren vielversprechend. Zwecks Validierung der Ergebnisse wurden in Rohmilchproben von spanischen Herden zunächst pH, Fette, Proteine usw. bestimmt. Es wurden Standardarbeitsanweisungen (SOPs, von Englisch: Standard Operation Procedures) für die Qualitätskontrolle und -sicherung entwickelt. Die Milchproben wurden verunreinigt oder mit anderen Substanzen vermischt und unter Verwendung gegenwärtiger kommerzieller Technologien sowie mit dem NANODETECT-Gerät analysiert. Die Validierung der Ergebnisse erfolgte mittels Flüssigchromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung (LC-MS/MS) und MAGPIX-Systemen von Luminex. Die Ergebnisse des Projekts NANODETECT waren vielversprechend. Mit dem Einsatz des Geräts zur Kontrolle der Lebensmittelqualität werden topmoderne Systeme bereitgestellt, die benutzerfreundlich, schnell, wirtschaftlich und umweltfreundlich sind.
