Accessible Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag December 1, 2015

Protecting the food supply chain: Utilizing SERS and portable Raman spectroscopy

Der Schutz der Lebensmittelkette – Eine Aufgabe für mobile Raman-Spektroskopie in Kombination mit SERS
Maja Sourdaine, Derek Guenther, Anne-Marie Dowgiallo, Cleo Harvey, Yvette Mattley, Adrian Guckian and Oliver Lischtschenko
From the journal tm - Technisches Messen

Abstract

Ensuring food safety in various steps along the entire food value chain is crucial to prevent undesired and harmful substances entering the food humans consume. Pesticides and antifungal agents used during growth, processing or along the logistic chain from the field to the consumer can be toxic causing a range of symptoms from stomach pain to the death of the consumer even at trace levels of concentrations. To prevent dangerous contaminants from entering the food chain governmental restrictions on a large number of components have been established and are tightly monitored. For a large number of tests complex and sophisticated equipment is required along with time consuming sample preparation steps, not permitting instantaneous sampling of the specimen at the point of measurement or in a timely manner. High costs and poor reproducibility of commercially available substrates have so far limited the successful application of surface enhanced Raman scattering (SERS) measurements along the food value chain. The use of an affordable handheld Raman instrument with affordable, mass-producible and reproducible SERS substrates will be described in the frame of the contribution with respect to requirements imposed at various stages along the food value chain.

Zusammenfassung

Von mildem Unwohlsein bis hin zum Tod reichen die Folgen vom Konsum verunreinigter Nahrung. Hierbei reichen oft kleinste Mengen an Verunreinigungen um eine biologische Wirkung zu erzielen. Ebenso vielfältig wie die Folgen, sind die Möglichkeiten an denen Verunreinigungen in die Nahrungsmittelkette eindringen können. Diese reichen vom Feld auf dem Pflanzen wachsen, respektive den Ställen im Falle der Viehzucht oder den Becken der Aquakulturen, über die Verarbeitungs- und Logistikkette bis hin zur Gabel des Verbrauchers. Zum Schutz des Verbrauchers werden viele gefährliche Substanzen streng überwacht und unterliegen gesetzlichen Vorschriften und Höchstwerten. Viele Tests benötigen jedoch komplexe Laborausrüstung und langwierige oder aufwendige Probenaufbereitung. Dies erlaubt in der Regel keine zeitnahe Messung des Analytes vor Ort oder im Feld. Die hohen Kosten oder starke quantitative Streuung von Raman-Verstärker(SERS)-Substraten erlauben einen routinemäßigen Einsatz von Raman-Spektroskopie, trotz vieler Vorteile, bisher nicht. Die Kombination von erschwinglichen und mobilen Raman-Geräten in Kombination mit bezahlbaren, in großen Stückzahlen herstellbaren und quantitativ reproduzierbaren SERS-Substraten wird im Rahmen dieses Artikels mit Hinblick auf die Anwendung im Bereich Lebensmittelsicherheit vorgestellt.

Received: 2015-10-10
Revised: 2015-11-1
Accepted: 2015-11-2
Published Online: 2015-12-1
Published in Print: 2015-12-28

©2015 Walter de Gruyter Berlin/Boston