Wetenschappers van de National Research Nuclear University MEPhI hebben een eenvoudig, goedkope en milieuvriendelijke methode om te bepalen of voedsel het giftige aflatoxine-B1 bevat. De bevindingen zullen bijdragen aan de voedselveiligheid. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in de Journal of Food Composition and Analysis .

Aflatoxine-B1 is een chemische verbinding die giftig is voor mens en dier; het wordt uitgescheiden door sommige soorten microscopisch kleine schimmels. Aflatoxine-B1 veroorzaakt kwaadaardige tumoren (kanker) en levercirrose; het vermindert ook de immuniteit. Ernstige aflatoxine-B1-vergiftiging veroorzaakt hersenoedeem en acuut leverfalen, wat meestal tot de dood leidt.

Aflatoxine-B1-afscheidende schimmels komen voor in veel voedingsmiddelen:melk en zuivelproducten, gedroogd fruit, zonnebloemzaden, noten, maïs, pinda's, koffie, cacao, granen en kruiden. De overmatige groei van deze schimmels, leidend tot gevaarlijke concentraties van aflatoxine-B1, wordt waargenomen voor en tijdens de oogst, evenals wanneer het voedsel wordt opgeslagen en verwerkt. De grootst mogelijke hoeveelheid Aflatoxine-B1 in voedsel is in verschillende landen wettelijk verplicht en varieert van 4 μg/L (Europa) tot 20 μg/L (VS). Het controleren van voedsel op aflatoxine-B1 is verplicht in Rusland en andere landen.

Aflatoxine-B1 is actief bestudeerd sinds 1961, toen het leidde tot een massale dood van kalkoenen in Engeland. Gedurende meerdere decennia, er zijn veel methoden ontwikkeld om deze chemische verbinding te bepalen. Vandaag, vloeistofchromatografie, enzymimmunoassay en foto-elektrochemische biosensoren zijn de meest gebruikelijke methoden om de aanwezigheid van aflatoxine-B1 te bepalen. MEPhI-wetenschappers hebben een nieuwe methode bedacht, wat niet minder nauwkeurig maar eenvoudiger en goedkoper is. Andere voordelen van de nieuwe methode zijn de hoge Aflatoxine-B1-verrijkingsfactor van de onderzochte stof, minimaal gebruik van organische oplosmiddelen en het minimale effect op de optische eigenschappen van het complex.

"In de eerste fase we gebruiken zinkionen om Aflatoxine-B1 aan fluoresceïne te binden. Vervolgens creëren we vortexen in de oplossing om een ​​voldoende concentratie van de gevormde verbinding te isoleren om de optische spectra te bestuderen. Hierdoor kunnen we Aflatoxine-B1 bepalen in voedselmonsters. De nieuwe methode is meerdere malen productiever en goedkoper dan andere. Het is gevoelig voor Aflatoxine-B1 bij een concentratie van 3 μg/L, die lager is dan de wettelijk vastgestelde grootst mogelijke hoeveelheid, "Konstantin Katin, universitair hoofddocent bij het Institute for Nanotechnology in Electronics, Spintronica en fotonica van MEPhI, zei.

Volgens wetenschappers, modelleringsmethoden hebben een grote rol gespeeld, waardoor het mogelijk is om het aantal experimenten meerdere keren te verminderen en de experimenteel verkregen resultaten te interpreteren. De wetenschappers hebben het achtereenvolgens selecteren van de beste experimentele omstandigheden opgegeven, waarbij in elke fase de waarde van een enkele variabele wordt geoptimaliseerd (oplossing pH, zinkconcentratie, oplosmiddelvolume, concentratie van chelerende oplossing, werveltijd van de oplossing). In plaats daarvan, ze veranderden tegelijkertijd alle variabelen in een wiskundig model dat rekening houdt met de onderlinge afhankelijkheden van de variabelen, de belangrijkste uitlichten. Dit heeft het mogelijk gemaakt om de waarde van vijf parameters te optimaliseren, slechts 46 experimenten onder verschillende omstandigheden hebben uitgevoerd.

Bovendien, kwantumchemische berekeningen zijn gebruikt om geschikte chemische middelen te selecteren, die het mogelijk maakte om vooraf de efficiëntie van het Aflatoxine-B1-zinkion-fluoresceïnecomplex te voorspellen en de structurele, elektronisch, en optische kenmerken.

De verkregen resultaten dragen bij aan de voedselveiligheid. Het experimentele deel van de studie werd uitgevoerd in Turkije, terwijl het theoretische gedeelte in Rusland werd uitgevoerd. Het onderzoek richtte zich op de behoeften van de Turkse voedingsindustrie:de methode werd getest op rauwe en geroosterde hazelnoten, rozijnen en gedroogde vijgen. Turkije is 's werelds grootste producent van deze producten en is daarom het meest geïnteresseerd in de onderzoeksresultaten. Echter, de methode kan ook nuttig zijn voor andere landen die voedsel produceren of kopen.

Uit het onderzoek blijkt dat theoretische kwantumchemische methoden ontwikkeld bij MEPhI nuttig blijken te zijn voor toegepast onderzoek in het belang van de voedingsindustrie. De wetenschappers willen doorgaan met het onderzoek naar de modernisering van voedselveiligheidscontrolesystemen in verschillende landen.