Российские ученые придумали простой метод определения содержания яда в орехах и молочных продуктах

Ученые Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» разработали простой, дешевый, быстрый, чувствительный и экологически чистый метод определения токсичного афлатоксина-B1 в продуктах питания. Полученные данные помогут обеспечить безопасность пищевых продуктов.

Результаты исследования опубликованы в Journal of Состав и анализ пищевых продуктов.

Афлатоксин-B1 - химическое соединение, токсичное для человека и животных; его выделяют некоторые виды микроскопических плесневых грибов. Афлатоксин-B1 вызывает злокачественные опухоли (рак) и цирроз печени; это также снижает иммунитет. Тяжелое отравление афлатоксином-B1 вызывает отек мозга и острую печеночную недостаточность, которая обычно приводит к смерти.

Грибы, секретирующие афлатоксин-B1, содержатся во многих пищевых продуктах: молоке и молочных продуктах, сухофруктах, семенах подсолнечника, орехах, кукурузе, арахисе, кофе, какао, злаках и специях. Чрезмерный рост этих грибов, приводящий к опасным концентрациям афлатоксина-B1, наблюдается до и во время сбора урожая, а также при хранении и переработке пищи. Максимально возможное количество афлатоксина-B1 в продуктах питания регулируется законодательством в разных странах и колеблется от 4 мкг / л (Европа) до 20 мкг / л (США). Проверка продуктов питания на афлатоксин-B1 обязательна в России и других странах.

Афлатоксин-B1 активно изучался с 1961 года, когда он стал причиной массовой гибели индеек в Англии. За несколько десятилетий было разработано множество методов для определения этого химического соединения. Сегодня жидкостная хроматография, иммуноферментный анализ и фотоэлектрохимические биосенсоры являются наиболее распространенными методами определения наличия афлатоксина-B1. Ученые МИФИ придумали новый метод, который не менее точен, но проще и дешевле. К другим преимуществам нового метода можно отнести высокий коэффициент обогащения исследуемого вещества афлатоксином-B1, минимальное использование органических растворителей и минимальное влияние на оптические свойства комплекса.

«На первом этапе мы используем ион цинка для связывания афлатоксина-B1 с флуоресцеином. Затем мы создаем вихри в растворе, чтобы выделить достаточную концентрацию образовавшегося соединения для изучения его оптических спектров. Это позволяет нам определять афлатоксин-B1 в образцах пищи. Новый метод в несколько раз производительнее и дешевле других. Он чувствителен к афлатоксину-B1 в концентрации 3 мкг / л, что ниже законодательно установленного максимально возможного количества », - сказал Константин Катин, доцент Института нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике МИФИ.

По словам ученых, методы моделирования сыграли огромную роль, позволив в несколько раз сократить количество экспериментов и интерпретировать полученные экспериментально результаты. Ученые отказались от последовательного выбора лучших экспериментальных условий, когда на каждом этапе оптимизируется значение одной переменной (pH раствора, концентрация цинка, объем растворителя, концентрация хелатирующего раствора, время закрутки раствора). Вместо этого они одновременно изменили все переменные в математической модели, которая учитывает взаимозависимости переменных, выделяя наиболее важные из них. Это позволило оптимизировать значение пяти параметров, проведя всего 46 экспериментов в разных условиях.

Кроме того, квантово-химические расчеты были использованы для выбора подходящих химических агентов, которые позволили заранее предсказать эффективность комплекса афлатоксин-B1-ион цинка-флуоресцеин и рассчитать его структурные, электронные и оптические характеристики.

Полученные результаты помогают обеспечить безопасность пищевых продуктов. Экспериментальная часть исследования проводилась в Турции, а теоретическая - в России. Исследование было сосредоточено на потребностях турецкой пищевой промышленности: метод был протестирован на сырых и жареных фундуках, изюме и сушеном инжире. Турция является крупнейшим в мире производителем этих продуктов и поэтому больше всего заинтересована в результатах исследования. Однако этот метод также может быть полезен другим странам, производящим или покупающим продукты питания.

Исследование показывает, что теоретические квантово-химические методы, разработанные в МИФИ, оказались полезными для прикладных исследований в интересах пищевой промышленности. Ученые хотят продолжить исследования по модернизации систем контроля безопасности пищевых продуктов в разных странах.
Источник