In diesem Zusammenhang zeigt dieser Bericht, wie das tragbare Raman-Gerät i-Raman Plus 785 kann in Kombination mit modifizierten Gold-Nanodreiecken verwendet werden, um eine alternative Quantifizierungsmethode für Trigonellin zu entwickeln. Bei diesem Alkaloid handelt es sich um einen Biomarker, der in verschiedenen Lebensmitteln wie Kaffee und Quinoa vorkommt, einen potenziellen gesundheitlichen Nutzen bietet und dessen thermischer Abbau (z. B. während des Röstvorgangs der grünen Kaffeebohnen) die Bildung verschiedener Geschmacks- und Aromastoffe ermöglicht. Beispielsweise könnte ein aufgebrühter Kaffee etwa 2,3 mM Trigonellin enthalten und in einem Gramm grüner Kaffeebohnen könnten etwa 30–65 μmol Trigonellin vorhanden sein, was ein Qualitätsindikator wäre und mit dieser Technik getestet werden könnte.

Ausrüstung: tragbares i-Raman Plus-Spektrometer mit 785 nm Laseranregung, Raman-Verschiebungsbereich 150-2800 cm^-1, 50 Sekunden Integrationszeit, 10 Scans und Flüssigkeitsküvettenhalter mit 10 mm optischem Pfad.

Proben: Standardmäßige wässrige Trigonellinlösungen im Bereich von 10,0 mM bis 0,5 mM. Mit Mercaptopropionsäure modifizierte und in deionisiertem Wasser suspendierte Goldnanodreiecke (AuNTs).

Eine 250 mM Trigonellin-Lösung wurde mittels konventioneller Raman-Spektroskopie analysiert. Das Spektrum in Abbildung 1 zeigt ein intensives Signal bei 1034 cm^-1, entsprechend dem Pyridinring-Atmungsmodus, der zur Überwachung der Konzentration dieser Verbindung in Wasser verwendet werden könnte.

Vier unabhängige Sätze mit fünf verschiedenen Konzentrationen im Bereich von 0,5 mM und 10 mM wurden mittels konventioneller Raman-Spektroskopie und SERS analysiert. Letzteres erfordert einen zusätzlichen Schritt, bei dem die modifizierten Gold-Nanodreiecke mit den Trigonellin-Lösungen (Trigonellin: Gold-Nanodreiecke = 15:2) gemischt werden, bevor die Proben gescannt werden. In allen Fällen wurde das starke Signal bei 1034 cm^-1 wurde überwacht und der Peakbereich lag zwischen 1010 und 1045 cm^-1 Zur Bestimmung der Alkaloidkonzentration wurde das Spektralfenster verwendet. Basierend auf den Ergebnissen und den Kalibrierungskurven (Abbildung 2) konnte eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses von SERS gegenüber den konventionellen Raman-Spektren unter gleichen Versuchsbedingungen erzielt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass es mit dieser Methode möglich ist, Konzentrationen unter 0,5 mM zu erkennen.

Zusammenfassend beschreiben wir eine einfache Methode zur Quantifizierung des Vorhandenseins von verdünntem Trigonellin in Lösungen unter Verwendung der oberflächenverstärkten Raman-Spektroskopie als ein Werkzeug, das möglicherweise den Qualitätskontrollprozess von Lebensmitteln wie Kaffee und Quinoa verbessern könnte.