Новости химической науки > Углеродные нанотрубки определяют зрелость фруктов

Обычно этилен упоминается в связи с производством полимеров (получение полиэтилена), но не со фруктами. Однако этилен представляет собой не только широко распространенное сырье для химической промышленности, но и самый маленький растительный гормон, контролирующих такие процессы, как созревание фруктов, проращивание семян, а также процессы цветения.

Основываясь на этих свойствах этилена, исследователи из США разработали высокочувствительный сенсор на этилен, который может использоваться для обнаружения зрелых фруктов.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2012, DOI: 10.1002/anie.201201042

Созревание многих плодов растений начинается тогда, когда этилен связывается с определенным рецептором. Например, бананы обычно собирают в незрелом состоянии, для предотвращения преждевременного созревания их транспортировку производят в атмосфере азота, а уже непосредственно перед передачей торговым сетям их подвергают воздействию этиленом в специальных камерах. Однако при этом созревание не должно протекать слишком близко и заходить слишком глубоко, потому что те же бананы перезревают слишком быстро, поэтому важно контролировать точное содержание этилена в складских помещениях. Не менее интересно выяснить скорость высвобождения этилена фруктами, поскольку это может пролить свет на процесс созревания и позволит выбрать оптимальное время и сроки для сбора урожая.

Неполярную небольшую молекулу этилена достаточно сложно детектировать. Обычные методы его определения основаны на применении дорогой и сложной аппаратуры, не приспособленной для применения в поле или в оранжерее.

Тимоти Свейгер (Timothy M. Swager) из Массачусетского технологического института разработал портативный сенсор, который может надежно измерять крайне невысокие концентрации этилена, те самые, которые выделяются фруктами в состоянии созревании; организация производства нового устройства достаточно проста и недорога.

Сенсорный элемент состоит из маленькой стеклянной пластинки с двумя золотыми электродами, между которыми осаждается смесь одностенных углеродных нанотрубок и координационного соединения меди; комплекс меди при этом достаточно прочно связываются с углеродными нанотрубками. При контакте системы с этиленом этилен связывается с комплексами меди, ослабляя связь между комплексом меди и углеродными нанотрубками. Поскольку электронные свойства углеродных нанотрубок чувствительны с прочностью их взаимодействия с комплексами меди, изменение сопротивления зависит от концентрации этилена.

Исследователи помещали различные фрукты в герметичную камеру, через которую пропускали азот, затем ток азота подавался на сенсор. Такой подход позволил исследователям сравнить количество этилена, выделяющегося каждым из видов фруктов при созревании. Таким образом исследователи смогли наблюдать существенное увеличение концентрации этилена для фруктов, дозревающих уже после их сбора – бананов, груш и авокадо, для этих фруктов максимальный уровень этилена регистрировался при их созревании. Фрукты, не дозревающие после того, как их сорвали с ветки, например, апельсины, высвобождают крайне незначительное количество этилена.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2012, DOI: 10.1002/anie.201201042

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #бытовая химия, #межмолекулярные взаимодействия, #нанотехнологии