Ученые Национального исследовательского ядерного университета МИФИ разработали простой, чувствительный и быстрый метод определения содержания ядовитого вещества афлатоксин-В1 в продуктах питания. Полученные результаты помогут обеспечить безопасность пищевых продуктов. Исследование опубликовано в научном журнале Journal of Food Composition and Analysis, о его результатах рассказала пресс-служба МИФИ.
Афлатоксин-В1 представляет собой ядовитое для человека и животных вещество, которое выделяют некоторые виды микроскопических плесневых грибов. Он вызывает злокачественные опухоли и цирроз печени, а также снижает иммунитет. При сильном отравлении афлатоксином-В1 возможны отек мозга и острая печеночная недостаточность, что обычно приводит к смерти.
Грибы, выделяющие афлатоксин-В1, естественным образом содержатся во многих продуктах питания: молоке и молочных продуктах, сухофруктах, семечках подсолнуха, орехах, кукурузе, арахисе, кофе, какао, злаках и специях. Чрезмерное размножение этих грибов, приводящее к опасной концентрации афлатоксина-В1, возможно до и во время сбора урожая, а также в ходе хранения и обработки пищевых продуктов. Предельное содержание афлатоксина-В1 в пище регулируется законодательством разных стран и составляет от 4 мкг/л (Европа) до 20 мкг/л (США). Проверка продуктов питания на наличие афлатоксина-В1 обязательна в России и других странах.
Афлатоксин-В1 активно исследуется с 1961 года, когда он стал причиной массовой гибели индеек в Англии. За несколько десятилетий было разработано множество методик его выявления. Самые распространенные на сегодня — жидкостная хроматография, иммуноферментный анализ и использование фотоэлектрохимических биосенсоров. Ученые НИЯУ МИФИ предложили новый метод, не менее точный, но более простой и дешевый. «На первом этапе мы связываем афлатоксин-В1 с флуоресцеином посредством иона цинка. Затем создаем в растворе завихрения, чтобы выделить образовавшийся комплекс в достаточной концентрации и исследовать его оптические спектры. Это позволяет определять наличие афлатоксина-В1 в пищевых продуктах. Наш метод в несколько раз производительнее и дешевле других. Он чувствителен к афлатаксину-В1 в концентрации от 3 мкг/л, что ниже законодательно установленных предельно допустимых концентраций», — рассказывает доцент Института нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике НИЯУ МИФИ Константин Катин.
По словам ученых, огромную роль в работе сыграли методы моделирования, которые позволили в несколько раз уменьшить количество экспериментов и интерпретировать экспериментально полученные результаты. Исследователи смогли отказаться от последовательного подбора наилучших условий эксперимента, когда на каждом этапе оптимизируется значение только одной переменной (pH раствора, концентрация цинка, объем растворителя, концентрация хелатообразующего раствора, время закручивания раствора). Вместо этого они одновременно меняли все переменные в рамках математической модели, учитывающей взаимозависимость переменных и выделяющей самые важные из них. Это позволило оптимизировать значение пяти параметров, проведя всего 46 экспериментов при разных условиях. Кроме того, для выбора подходящих химических агентов использовались квантово-химические расчеты, которые позволили заранее предсказать эффективность комплекса «афлатоксин-В1 — ион цинка — флуоресцеин» и рассчитать его структурные, электронные и оптические характеристики.
Экспериментальная часть исследования была проведена в Турции, а теоретическая — в России. Исследование было ориентировано на нужды турецкой пищевой промышленности: метод был опробован на сыром и жареном фундуке, изюме и сушеном инжире. Турция — крупнейший мировой производитель этих продуктов и поэтому больше всего заинтересована в результатах исследования. Однако метод может быть полезен и другим странам, производящим или закупающим продукты питания.
