Свечение карбоциановых красителей позволяет определить уровень облучения картофеля и других растительных продуктов.
Еда и радиация — вещи, казалось бы, несовместимые. Однако множество пищевых продуктов уже не первое десятилетие подвергается облучению, и вовсе не потому, что их выращивают где-то под Чернобылем или рядом с Фукусимой. Ионизирующее излучение используют, чтобы избавиться от вредных микроорганизмов и вирусов, которые поселились на овощах, фруктах или специях. Если вы уже представили себе картину, как на овощебазе кто-то посыпает ящики с огурцами и помидорами порошком из обеднённого урана, то нет, это работает не так. Для обработки используют либо электронное излучение, то есть поток электронов с определённой энергией, либо рентгеновское излучение — поток гамма-квантов. Ни то ни другое излучение в том диапазоне энергий, который используется для пищевой стерилизации, не способно сделать облучённый продукт радиоактивным. Также как не делает вас «светящимся» посещение рентгеновского кабинета в поликлинике. Однако излучение способно «погрызть» молекулы ДНК микроорганизмов, сделав их нежизнеспособными. И тут есть одна проблема.
Энергии излучения не хватает, чтобы вызвать ядерные реакции, но его более чем достаточно, чтобы вызвать реакции химические. Излучение разрывает связи в молекулах, молекулы становятся активными, реагируют с другими молекулами, образуют всякие активные формы и радикалы. С точки зрения борьбы с бактериями это хорошо, они не переживают такой химической «атаки». Однако если «активной» химии, тех же перекисных соединений будет слишком много, то они, во-первых, могут изменить вкус продуктов, сделать его, условно говоря, прогорклым, а во-вторых, её избыток становится вреден уже для потребителя. Поэтому важно, чтобы продукты облучались только строго определённой дозой, чтобы их не облучали дважды, а если вдруг такое произошло, то были бы надёжные методики это определить.
На самом производстве это делается с помощью дозиметра, «путешествующего» по конвейерной ленте вместе с продуктами. Но к каждой картофелине и огурчику дозиметр в конечном счёте не прикрепишь. Существуют физико-химические методы, позволяющие найти в образцах еды следы от радиационной обработки: фрагменты специфических молекул или характерные изменения в концентрации определённых веществ. Но они требуют довольно сложного и дорогостоящего оборудования — на каждый овощной склад газовый хроматограф и масс-спектрометр не поставишь. На помощь пришли химики и физики из МГУ имени М. В. Ломоносова, разработавшие экспресс-метод определения степени «облучённости» продуктов, о чём они недавно сообщили в Food Chemistry.
Для исследования учёные взяли обыкновенный картофель, который облучают, чтобы он не только не портился, но и не прорастал при длительном хранении. Дело в том, что если его облучить меньше, чем нужно, то это будет стимулировать прорастание клубней. Если картофель переоблучить, то клеточный иммунитет клубней будет подавлен и они не смогут сопротивляться «голодным» микроорганизмам — картошка быстро начнёт гнить, поскольку хранится она в далеко не стерильных условиях.
Чтобы определить, какую дозу получил картофель, учёные использовали карбоциановые красители. При добавлении красителя к образцам картофеля, молекулы красителя начинают окисляться теми веществами, которые образуются в процессе облучения. Чем больше поглощённая доза, тем быстрее окисляется краситель, тем меньше будет интенсивность окраски раствора. Цвет экстракта и интенсивность его свечения при освещении светом определённой длины волны можно фиксировать с помощью камеры обычного смартфона, что делает анализ простым и дешёвым. А его точности хватает чтобы не только отличить облучённый картофель от необлучённого, но и различить дозы, отличающиеся на порядок, т. е. в десять, сто или тысячу раз.
Автор: Максим Абаев