تعیین ساختارهای غذایی با استفاده از میکروسکوپ فلورسانس

میکروسکوپ فلورسانس یک روش تجزیه و تحلیل نوری است که معمولاً استفاده می شود و از یک منبع نور خارجی برای تحریک و شروع فلورسانس در یک ماده استفاده می کند.

یک تصویر سه بعدی که مکان فلوروفورهای هیجان زده را برجسته می کند ، می تواند به روش لایه لایه با استفاده از میکروسکوپ کانفوکال ساخته شود ، ساختار و اجزای مواد را روشن کند. این روش در صنعت غذا برای اطمینان از سازگاری کیفیت و شناسایی آلاینده ها و عوامل بیماری زا استفاده می شود.

چرا ساختار غذا تجزیه و تحلیل می شود؟

ریزساختار یک محصول غذایی علاوه بر تأثیر در خصوصیات فیزیکی و تغذیه ای کالاها و در نهایت رضایت و ایمنی مصرف کننده ، در هر مرحله از تولید ، ذخیره سازی و حمل و نقل محصول مذکور نقش دارد.

از خصوصیات مورد علاقه مستقیماً مربوط به ریزساختار غذا می توان به اندازه یا طول ذرات و رشته ها ، انعطاف پذیری و تخلخل مواد غذایی و فعل و انفعالات مولکولی اشاره کرد.

این عوامل تحت تأثیر مواد تشکیل دهنده و روش های آماده سازی مورد استفاده در طول تولید مواد غذایی قرار دارند و به نوبه خود بر کیفیت و ثبات محصول نهایی تأثیر می گذارند. بنابراین ، ساختار غذا هم به منظور کنترل کیفیت و هم در تحقیق و توسعه روش تولید جدید مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد.

چرا میکروسکوپ فلورسانس استفاده کنیم؟

بسیاری از غذاها حاوی مولکول های فلوئورسنت ذاتی هستند و بنابراین بدون نیاز به افزودن فلوروفورهای خارجی ، خود فلورسانس از خود نشان می دهند. رنگدانه ها و ترکیبات فنلی مانند کلروفیل و لیگنین معمولاً در گیاهان وجود دارد ، در حالی که چربی هایی مانند بافت چربی ، استخوان ، غضروف ، کلاژن و الاستین فلوروفورهای مشترک در محصولات حیوانی هستند.

ویتامین های A ، B2 ، E و D همچنین در میان چندین ماده معدنی دیگر و مواد مغذی مکمل قادر به فلورسانس هستند. بسیاری از این ترکیبات در فرکانسهای متفاوتی فلورس می کنند و اجازه می دهند "اثر انگشت" طبیعی مواد غذایی ساخته شود.

به عنوان مثال ، گوشت ممکن است حاوی تعداد زیادی بقایای پروتئین تری فتوفان ، اسید لینولئیک و تیروزین باشد. هر یک از اینها به دلیل تغییر استوکس قادر به تحریک از نور در 280 نانومتر و در عین حال به ترتیب در 300 نانومتر ، 425 نانومتر و 350 نانومتر از خود ساطع می شوند. این اجازه می دهد تا مقدار و توزیع این فلوروفورها از یک مشاهده واحد تعیین شود.

در مواردی که ترکیب مورد نظر قادر به خود فلورسانس نباشد ، یک کتابخانه در حال رشد از کاوشگرهای فلورسنت در دسترس است که می توان مولکول ایده آل را برای اتصال به ترکیب انتخاب کرد و سپس فلورسانس را شروع کرد. به عنوان مثال ، fluorophore Nile Blue محلول در چربی است و فقط در یک محیط لیپیدی غیر قطبی فلورس می کند.

در صورت نیاز به ویژگی بیشتر ، می توان پروتئین های فلوروفور و برچسب های آنتی بادی برای شناسایی وجود و مقدار اسیدهای نوکلئیک خاص یا سایر مولکول ها در داخل نمونه انتخاب کرد. چنین بررسی دقیق معمولاً منجر به تخریب محصول غذایی و کاربرد آن در سنجش های ریزآرایه می شود ، که معمولاً با حضور فلوروفورها در صورت وجود ترکیب مورد نظر برچسب گذاری می شوند.

این فلوروفورها ممکن است به دیواره های یک آرایه ثابت متصل شوند که باید نمونه از آن عبور کند ، یا در غیر این صورت مهره های قادر به تعلیق و در نتیجه بهتر در یک نمونه مایع مخلوط می شوند.

نمونه های خاص شامل روش ساندویچ است که توسط Gehring و همکاران تهیه شده است. (2008) ، با استفاده از آنتی بادی های دارای برچسب فلورسئین و Cy3 برای شناسایی پروتئین های ایمونوگلوبولین G ، E. coli و S. typhimurium در گوشت گاو ، و یک آرایه تعلیق برای تشخیص ارگانوفسفر و آفت کش های کاربامات با استفاده از Phycoerythrin ، توسعه یافته توسط Wang و همکاران (2014)

هنگام بررسی وجود میکروب های بیماریزا خاص ، ژنوتیپ یا تجزیه و تحلیل بیان ژن معمولاً همراه با میکروسکوپ فلورسانس به کار می رود ، و برای این منظور ، تعداد گسترده ای و متنوع سنجش ایجاد شده است و به عنوان بخشی از فرایند کنترل کیفیت استاندارد استفاده می شود. در هر بخش از صنایع غذایی.

بسیاری از صنایع غذایی طی فرآیند تولید کالاهای خود را با آنتی بیوتیک تکمیل می کنند و بنابراین ارزیابی مداوم مقاومت آنتی بیوتیکی در زنجیره تولید آنها ضروری است. سنجش هایی ایجاد شده است که وجود صدها ژن مورد انتظار برای بیان هنگام مقاومت را تشخیص می دهد و اجازه می دهد اقدامات اولیه انجام شود.

برخی از غذاها ممکن است به طور طبیعی حاوی ترکیباتی باشند که باید تحت کنترل قرار گیرند ، به عنوان مثال ، دانه های سویا حاوی فیتواستروژن هایی هستند که پس از مصرف اعمال استروژن مانند از خود نشان می دهند ، که اگرچه از نظر مقادیر مستقیماً مضر نیستند ، اما متعاقباً ممکن است با بدن در تعامل باشند و نتایج نامطلوبی را ایجاد کنند.

ترکیب میکروسکوپ کانفوکال و میکروسکوپ فلورسانس باعث می شود تصاویر سه بعدی بدون نیاز به کالبد شکافی نمونه ساخته شود. برخلاف برخی از تکنیک های میکروسکوپ کاملاً حل شده مانند میکروسکوپ الکترونی عبوری ، نمونه لازم نیست خشک شود و در معرض خلا قرار گیرد.

علاوه بر این ، می توان از این روش برای نظارت بر ساختار غذا در طول مراحل تهیه ، به عنوان مثال در حین پخت یک قرص نان استفاده کرد.

تحقیقات اولیه در مورد استفاده از میکروسکوپ فلورسانس در طی تهیه غذا ، ایزوتیوسیانات فلورسئین مخلوط شده به خمیر نان ، که ترجیحاً با پروتئین های گلوتن موجود در مخلوط پیوند خورده است ، اجازه می دهد جزئیات همگنی نان از نظر توزیع مواد و جیب های هوا بررسی شود.