Les consommateurs d'aliments achetés n'ont aucun moyen de s'assurer de la qualité et de la sécurité des aliments que les systèmes de distribution existants livrent dans leurs assiettes. Malheureusement, une réfrigération inappropriée peut parfois entraîner une détérioration des aliments, ce qui est souvent difficile à détecter. C'est le cas du poisson maquereau, qui développent facilement des niveaux nocifs d'une substance appelée histamine lorsqu'ils sont laissés à température ambiante pendant trop longtemps. L'histamine est neurotoxique et peut déclencher des réactions allergiques sévères, y compris les éruptions cutanées, vomissement, et la diarrhée. Parce que les poissons gâtés peuvent parfois avoir une apparence et une odeur tout à fait normales, il est important de quantifier avec précision les niveaux d'histamine dans les échantillons de poisson pour s'assurer que la qualité des aliments a été correctement maintenue pendant le transport et le stockage.

Bien qu'il existe plusieurs techniques pour détecter l'histamine, ils nécessitent généralement des équipements coûteux et encombrants, ainsi que la présence d'un analyste qualifié. Pour pallier ces limitations, une équipe de scientifiques de l'Université de Chung-Ang, Corée, a récemment développé une nouvelle méthode de quantification à la fois simple, efficace, et pas cher. Dans leur étude, qui a été dirigé par le professeur Tae Jung Park et Jong Pil Park et publié dans Biocapteurs et bioélectronique , l'équipe décrit leur nouvelle approche basée sur l'utilisation de nanoparticules de carbone fluorescentes et d'une protéine qui se lie fortement à l'histamine.

D'abord, les scientifiques ont recherché des peptides (chaînes courtes d'acides aminés) avec la plus haute affinité et sélectivité contre l'histamine. Pour faire ça, ils ont utilisé la technologie de phage display, dans lequel les protéines externes de virus génétiquement modifiés sont utilisées pour vérifier les interactions chimiques. Après criblage avec une grande bibliothèque de peptides, ils ont identifié le meilleur pour leurs besoins, appelé "Hisp3."

Puis, les scientifiques ont produit des nanoparticules de carbone fluorescentes appelées « points quantiques de carbone (CQD) » et les ont recouvertes de N-acétyl-L-cystéine (NAC), un composé naturel qui se lie également à Hisp3. Les CQD sont fluorescents, ce qui signifie que lors d'une irradiation avec de la lumière ultraviolette, ils réémettent l'énergie captée à un niveau inférieur, fréquence visible. Cependant, leur fluorescence est « éteinte » lorsque Hisp3 est ajouté au mélange, qui se lie au NAC et recouvre la surface des CQD.

Cette dernière partie est essentielle à la méthode car, lorsqu'un échantillon contenant de l'histamine est mélangé aux CQD, l'Hisp3 se détache du NAC et se lie à l'histamine, restaurer les niveaux de fluorescence d'origine des CQD en proportion directe de la concentration d'histamine (comme indiqué dans la figure ci-jointe). En comparant les niveaux de fluorescence initiaux et finaux des CQD à l'aide d'un instrument de détection de fluorescence ou d'une lampe de poche à rayonnement UV portable, il est possible de quantifier indirectement la concentration ou l'intensité de l'histamine dans l'échantillon.

La stratégie proposée a été validée à l'aide d'échantillons de poissons avec des concentrations d'histamine connues et d'autres techniques établies également. Étonnamment, la nouvelle méthode s'est avérée plus puissante que les méthodes existantes tout en étant plus simple, comme le fait remarquer le professeur Park, "Nous avons réussi à mesurer avec précision des concentrations d'histamine allant de 0,1 à 100 parties par million, avec une limite de détection aussi basse que 13 parties par milliard. Cela signifie que notre approche est non seulement plus pratique, mais aussi plus efficace et sensible que les méthodes actuellement disponibles."

Ainsi, cette nouvelle méthode peut non seulement détecter des niveaux d'histamine dangereux, mais peut aussi évaluer l'état et la qualité des produits alimentaires, comme l'explique le professeur Park, « Bien que la détection de l'histamine en tant que facteur nocif soit importante, notre approche peut en outre servir à mesurer objectivement la qualité et la fraîcheur des aliments, contribuant ainsi à accroître la sécurité alimentaire et au profit des consommateurs. »

En outre, la méthodologie proposée pourrait être appliquée à l'aide d'autres peptides pour déterminer avec précision la concentration de différents produits chimiques dans des échantillons d'aliments et des échantillons biomédicaux. S'il est adopté par les industries alimentaires et de diagnostic médical, cette méthode pourrait nous fournir l'assurance indispensable que les aliments que nous consommons et les conditions environnementales dans lesquelles nous vivons sont sûrs.