Food protection methods assessed by Surface Enhanced Raman Spectroscopy

Význam tématu

Oxidace lipidů je klíčovým problémem při zpracování masa, protože negativně ovlivňuje chuť, vůni a nutriční kvalitu výrobků. Produkty lipidové oxidace mohou být toxické a představují zdravotní riziko. Tradičně se používají syntetická antioxidanty, avšak spotřebitelé stále více požadují přírodní řešení. Aktivní obaly s obsahem přírodních extraktů nabízejí možnost řízeného uvolňování antioxidantů a tím lepší ochranu potravinové kvality.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo porovnat účinnost běžné LDPE folie a aktivní folie s extraktem z oregana při ochraně mletého vepřového masa před oxidací lipidů. Pro sledování oxidace byla použita Surface Enhanced Raman Spectroskopy (SERS) na domácí kovově nanostrukturované podložce, doplněná chladicím systémem pro nízkoteplotní měření.

Použitá metodika a instrumentace

Rozbité mleté maso bylo baleno do skleněných Petri misek s LDPE sáčky, buď s klasickou LDPE folii, nebo s aktivní folií obsahující oregano. Vzorky se skladovaly při 5 °C a lipidové extrakty se odebíraly po 0, 7, 9, 11, 14 a 16 dnech. SERS měření probíhala na Thermo Scientific DXR3 Raman Mikroskopu (532 nm laser, 900 lines/mm mřížka, x10 objektiv, 5 mW, 20×30 s expozic) při –2 °C. Podložka pro SERS byla vyrobena nanesením stříbrných nanočástic na sklo.

Hlavní výsledky a diskuse

Výpočet Enhancement Factor ukázal hodnoty řádově 10^7 pro pásy 1439 cm⁻¹ a 1655 cm⁻¹, což potvrzuje vysokou citlivost domácí SERS podložky. Pro sledování oxidace byla použita relativní změna poměru ploch pásů C=C (1655 cm⁻¹) a CH₂ (1439 cm⁻¹) – RCU%. Graf ukázal rychlé zvyšování oxidace od 7. dne ve vzorcích v běžné LDPE folii, zatímco aktivní obal významně snižoval nárůst RCU%, tedy úbytek nenasaturovaných vazeb.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá detekce oxidace lipidů s vysokou citlivostí díky SERS.
• Minimální manipulace se vzorkem a možnost nízkoteplotních analýz.
• Možnost aplikace v kontrole kvality masa a výběru obalových materiálů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Vytváření standardizovaných SERS podložek pro rutinní kontrolu potravin.
• Rozšíření metody na jiné potravinové matrice (ryby, mléčné výrobky).
• Integrace do on-line monitorovacích systémů v potravinářské výrobě.
• Další optimalizace aktivních obalových materiálů s různými přírodními antioxidanty.

Závěr

Studie prokázala, že domácí SERS podložka ve spojení s chladicím zařízením umožňuje citlivé a rychlé sledování lipidové oxidace v mletém mase. Aktivní obal s extraktem z oregana významně zpomalil oxidaci ve srovnání s klasickou LDPE fólií. Kombinace SERS a aktivních materiálů představuje perspektivní přístup ke zpřesnění a zrychlení kontroly kvality potravin.

Reference

1. P. A. Morrissey et al., Vitamin E and meat quality, Proceedings of the Nutrition Society, 1994.
2. M. S. Brewer et al., TBA Values, Sensory Characteristics, and Volatiles in Ground Pork, J Food Sci, 1992.
3. Z. Formanek et al., Addition of synthetic and natural antioxidants to beef patties, Meat Sci, 2001.
4. C. Nerín et al., Stabilization of beef meat by a new active packaging, J Agric Food Chem, 2006.
5. J. Camo et al., Extension of the display life of lamb with an antioxidant active packaging, Meat Sci, 2008.
6. C. Nerín et al., Behaviour of a new antioxidant active film, J Food Eng, 2008.
7. B. Sharma et al., SERS: Materials, applications, and the future, Materials Today, 2012.
8. E. C. Le Ru et al., Surface enhanced Raman scattering enhancement factors, J Phys Chem C, 2007.
9. M. Wrona et al., Innovative Surface-Enhanced Raman Spectroscopy Method, Applied Sciences, 2023.