Автор: Удачный пример взаимодействия фундаментальной науки с потребностями производства демонстрируют и ученые МИФИ, разработавшие эффективный метод определения наличия токсичного афлатоксина-B1 в продуктах питания.
Полученные данные помогут обеспечить безопасность пищевых продуктов при небольших затратах и отсутствии побочных негативных воздействий.
Афлатоксин-B1 — химическое соединение, токсичное для человека и животных, которое выделяют некоторые виды микроскопических плесневых грибов, вызывая злокачественные опухоли (рак) и цирроз печени.
Попадание этого вещества в организм человека также снижает иммунитет.
Тяжелое отравление афлатоксином-B1 вызывает отек мозга и острую печеночную недостаточность, что в обоих случаях чревато смертью.
Между тем, грибы, секретирующие афлатоксин-B1, содержатся во многих пищевых продуктах, включая молоко, сухофрукты, семенах подсолнечника, орех, кукурузу, арахис, кофе, какао, различные крупы и специи.
Чрезмерный рост этих грибов, приводящий к опасным концентрациям афлатоксина-B1, наблюдается часто до и во время сбора урожая, а также при хранении и переработке продуктов питания.
Максимально возможное количество афлатоксина-B1 в пище разрешается в пределах от 4 мкг / л (Европа) до 20 мкг / л (США), при этом проверка продуктов питания на афлатоксин-B1 обязательна во всех странах мира без исключения.
В 1961 году, после массовой гибели поголовья индеек на фермах Великобритании, ученые активно принялись изучать воздействие афлатоксин-B1.
В результате, в течение нескольких десятилетий было разработано множество методов определения наличия и концентрации этого химического соединения.
Сегодня жидкостная хроматография, иммуноферментный анализ и фотоэлектрохимические биосенсоры являются наиболее распространенными методами определения наличия афлатоксина-B1.
Однако ученые МИФИ придумали новый метод, который не менее точен, но проще и дешевле традционных анализов.
К другим преимуществам нового метода можно отнести высокий фактор 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 », — утверждает Константин Катин, доцент Института нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике МИФИ.
По мнению ученых, методы моделирования сыграли огромную роль, позволив в несколько раз сократить количество экспериментов и интерпретировать полученные экспериментально результаты.
Исследователи 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, что позволило оптимизировать значение пяти параметров, проведя всего 46 экспериментов в разных условиях.
Более 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 в итоге помогают обеспечить безопасность пищевых продуктов.
Характерно, что экспериментальная часть исследования ученых МИФИ проводилась в Турции, а теоретическая — в России.
Разработчики исходили из потребности турецкой пищевой промышленности: метод был протестирован на сырых и жареных фундуках, изюме и сушеном инжире.
Как известно, Турция является крупнейшим производителем этих продуктов в мире и поэтому больше всего заинтересована в положительных результатах исследования.
Понятно, что полученный метод может быть полезен и другим мировым пользователям производящим или покупающим продукты питания.