Насколько эффективен электрохимический метод при выявлении микотоксинов в зерне, изучили ученые ЮУрГУ. На основе этих данных будет создан сенсор, реагирующий на зеараленон – токсин, вырабатываемый плесневыми грибами. Работа пройдет в рамках гранта РФФИ. Первые результаты опубликованы в высокорейтинговом журнале «FoodChemistry» (Q1).
На целом ряде культур и продуктов питания растут плесневые грибы, вырабатывающие микотоксины – яд биологического происхождения. Микотоксины опасны для человека при употреблении в пищу, они вызывают интоксикацию, а в отдельных случаях приводят к онкологическим заболеваниям и иммунодефициту.
Обнаружение микотоксинов – один из пунктов продовольственной безопасности каждой страны. С этой целью в агросфере применяются сенсоры, реагирующие на микотоксины. На примере зеараленона ученые Южно-Уральского государственного университета изучили имеющиеся сегодня способы обнаружения токсинов и определили их эффективность.
Зеараленон встречается на кукурузе, ячмене, пшенице, рисе и сорго. Вырабатывают его грибы Fusarium, в основном Fusariumgraminearum, Fusariumcerealis и Fusariumculmorum. Анализы 2010-2015 годов показали, что в Европе около 80% зерна было загрязнено зеараленоном, кроме того, к нему добавлялись другие микотоксины.
Обзор литературы, выполненный к.х.н., старшим научным сотрудником НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ Олегом Большаковым, а также научной группой под руководством к.х.н. Наталии Белоглазовой из Университета Гента, продемонстрировал: электрохимические сенсоры идеально подходят для обнаружения зеараленона.
«Большинство электрохимических сенсоров, реагирующих на зеараленон, являются вольтамперометрическими. Имеются данные о высокой чувствительности импедансных сенсоров, но они не являются наиболее подходящим методом для мониторинга низкомолекулярных соединений, таких как микотоксины. С этой точки зрения емкостные сенсоры лучше, но они остаются неизученными», – прокомментировал Олег Большаков.
Единственным недостатком электрохимических сенсоров сейчас является апробация только на образцах с искусственными добавками. Анализы на исходном сырье не проводились, хотя объективные исследования должны подкрепляться результатами работы с образцами с естественными загрязнениями.
.jpg)
На фото: О. И. Большаков
Работа с теоретическими источниками стала первым шагом на пути к созданию собственного электрохимического сенсора. Для него используют полупроводниковые материалы, синтезируемые в ЮУрГУ. Сейчас проводится скрининг на их сенсорную активность в зависимости от основы: молекулярно-допированного нитрида углерода, поли-триазин-имида, квантовых точек и другой.
«Все эти материалы демонстрируют необходимые уровни селективности, быстроты сигнала и, главное, воспроизводимости. Недавно были получены многообещающие результаты по селективному детектированию опасных микотоксинов материалами на основе композитных микрочастиц состоящих их оксида титана и нитрида углерода», – добавил Олег Большаков.
Исследование выполняется в рамках проекта РФФИ-Челябинск «Разработка ратиометрическихнаносенсоров на основе модифицированных наночастиц (квантовых и карбоновых частиц) нового поколения для высокоселективного определения поллютантов в воде».
Южно-Уральский государственный университет (ЮУрГУ) – это университет цифровых трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В Год науки и технологий ЮУрГУ примет участие в конкурсе по программе «Приоритет–2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ).