Nanotechnologia w doskonaleniu oceny mikrobiologicznej jakości żywności

W pracy zwrócono uwagę na wciąż aktualną potrzebę doskonalenia metod kontrolowania jakości żywności. Konwencjonalne metody monitorowania skażenia mikrobiologicznego są czasochłonne i pracochłonne, wymagają wyspecjalizowanych urządzeń oraz wykwalifikowanego personelu. Nanotechnologia oferuje unikalne rozwiązania dla metod wykrywania w żywności mikroorganizmów patogennych. Techniki te wymagają mniejszej objętości próbki, nie są czasochłonne, a jednocześnie gwarantują większą czułość, szybkość i możliwość detekcji w czasie rzeczywistym. Nanotechnologia jest obecnie szybko rozwijającym się obszarem nauki. Jej popularność wynika przede wszystkim z faktu, iż odnosi się do materiałów na poziomie molekularnym, które często mają fizyczne i chemiczne właściwości znacznie odmienne od cech uzyskanych w skali mikrometrycznej. W pracy na podstawie dostępnej literatury przedstawiono charakterystykę głównych nanomateriałów i nanoprocedur stosowanych do wykrywania obecności mikroorganizmów, wskazując na ich zalety względem konwencjonalnych metod monitorowania skażenia mikrobiologicznego.

Food safety is attracting considerable attention in the modern world owing to the rapid-changing food recipes and food habits. In addition, a large amount of money is spent on analyses and control measures in the food microbiology field. Conventional methods for detecting pathogens include microscopy-, nucleic acid-, and immunoassay-based techniques. These methods are time-consuming and laborious, requiring certain sophisticated instruments and trained personnel. Nanotechnology offers unique solutions for the detection of microbial pathogens in food. These technics require less sample volume, do not require time-consuming steps and are rapid, sensitive and allow “real-time” identification. Nanomaterials, including metal nanoparticles (gold and silver nanoparticles), carbon nanotubes (CNT) and quantum dots (QDs) are gaining a prominent role among the detection methods for pathogenic bacteria and the design of sensors and biosensors for food analysis. The detection of food-borne pathogens and toxins is usually achieved by exploiting the optical (optical sensors) or electronic (electrochemical sensors) properties of the nanomaterial. Nanomaterial-based sensors involve binding or reaction of biological components with target species and eventually transforming them into detectable signals, thereby enabling rapid detection of food contaminants. In addition, they provide the advantages of allowing rapid, sensitive, user-friendly detection with portability for in-field application. But nanotechnology applications require some precautions to avoid potential toxicological and negative effects on humans and the environment. This review has highlighted the promising role of nanomaterials and their potential in the field of food analysis and their superiority to conventional methods for detecting microbial contamination. Nanotechnology is currently the fastest growing interdisciplinary field in science. Its popularity stems mainly from the fact that nanomaterial properties are significantly different from the properties of macroscale materials composed of the same substance. A large surface area, coupled with excellent electronic and optical properties, facilitate the use of nanomaterials in ‘label-free’ detection and in the development of biosensors with enhanced sensitivities and improved response times. In recent years, nanomaterials have emerged as important players in medicine, electronics, pharmaceutical, cosmetics and food safety. Based on the available literature, characteristics of major nanomaterials and techniques used for the detection of food-borne pathogenic microorganisms are presented. Moreover, the properties and application directions of these nanomaterials are also described.