تشخیص آفلاتوکسین پسته با استفاده از طیف سنجی رامان و ارتقاء یافته سطحی (sers)

آلودگی پسته به زهرابه قارچی آفلاتوکسین یک معضل اساسی صادرات پسته در ایران است. استفاده از تکنیک طیف سنجی رامان برای تشخیص و تفکیک مواد مختلف رو به افزایش است. در این پژوهش امکان تشخیص و شناسایی کیفی آفلاتوکسین پسته با استفاده از طیف سنجی رامان بررسی شد. به این منظور، ابتدا داده های طیف رامان به دست آمده از نمونه های مغز پسته (به فرم خمیری) در 3 سطح غیر آلوده ، با آلودگی 20 و ppb100 از آفلاتوکسین های (b1+b2+g1+g2)، در نوار طیفی رامان cm-12000- 848، به دلیل دارا بودن بیشترین تمایز بین طیف های اخذ شده، مورد مقایسه قرار گرفتند. در ادامه، طیف رامان نمونه های غیر آلوده و دارای ppb5 از آفلاتوکسین b1 با یکدیگر مقایسه شدند. برای آشکارسازی طیف آفلاتوکسین b1 و بررسی امکان شناسایی آن در غلظت های پایین، طیف سنجی رامان ارتقاء یافته سطحی (sers) روی 3 نوع زیرلایه : نانوسیم های نقره، نانو-ساختارهای مارپیچ مخروطی نقره و کلوئید نانوذرات نقره روی شیشه مورد بررسی قرار گرفتند. قبل از فرآیند مدل-سازی، از تکنیک تحلیل مولفه های اصلی (pca) برای کاهش ابعاد متغیرهای طیفی استفاده شد. عملکرد روش های پیش پردازش هموارسازی ساویتزکی گولای (sg)، هنجار سازی، مشتق اول و مشتق دوم، دیترندینگ ( -det )، توزیع نرمال استاندارد (snv) و تصحیح پخش افزاینده (msc) به صورت انفرادی یا ترکیبی در دقت مدل های شبکه عصبی (ann) و تحلیل تفکیک خطی (lda) در دسته بندی طیف های رامان اخذ شده مورد بررسی قرار گرفتند. به منظور ارزیابی صحت نتایج طبقه بندی و همچنین بررسی قابلیت تعمیم مدل ها، شاخص های میانگین هماهنگ دقت و حساسیت (?f ) و حساسیت مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که در مورد نمونه های دارای مجموع آفلاتوکسین های (b1+b2+g1+g2) با اعمال هنجارسازی داده های طیفی قبل از مدل سازی، ?f و حساسیت شبکه عصبی در طبقه بندی ( با 4 مولفه اصلی به عنوان ورودی) به ترتیب 98/0 و78/97 درصد به دست آمدند. در مدل سازی lda اعمال پیش پردازش های مختلف بجز هموارسازی sg باعث کاهش شاخص های ?f و حساسیت مدل شدند. بیشترین مقادیر شاخص های ?f و حساسیت طبقه بندی این مدل با پیش پردازش هموارسازی sg، به ترتیب 73/0 و 2/72 درصد به دست آمدند. با بررسی طیف های نمونه ppb 5 از آفلاتوکسین b1 امکان جداسازی نمونه های حاوی این غلظت میسر نشد. در بین 3 نوع زیر لایه بررسی شده در آشکارسازی طیف آفلاتوکسین b1 ، استفاده از زیر لایه متشکل از کلوئید نانو ذرات نقره بر خلاف دو زیر لایه دیگر موفقیت آمیز بود. با مقایسه عدد موج متناظر پیک های طیف رامان آفلاتوکسینb1 (در غلظت ppb1000) با مقادیر به دست آمده از روش محاسباتی، پیک های واقع در cm-1 945،1048،1148،1252،1390،1527،1583،1658 به عنوان اثر انگشت های طیف رامان آفلاتوکسین b1 تایید شدند. بنابراین طیف سنجی رامان پتانسیل کاربردی شدن در زمینه شناسایی آفلاتوکسین b1 در غلظت ppb1000را دارد. اما برای رسیدن به حد تشخیص مورد نیاز پسته ( ppb 5 و پایین تر)، بایستی در مورد زیر لایه-های sersبا ضریب ارتقاء بالاتر، تحقیقات بیشتری صورت پذیرد.