Российские исследователи совершили прорыв в разработке эффективного и экономичного способа обнаружения опасных токсинов в зерновых культурах. Используя инновационный подход к созданию белкового рецептора, учёные успешно применили технологию молекулярных «отпечатков пальцев» на основе бычьего альбумина. Это открытие открывает новые перспективы в области безопасности продуктов питания и защиты сельскохозяйственных животных.
В современном сельском хозяйстве серьёзную проблему представляют микроскопические грибы, которые не только уменьшают урожайность зерновых культур, но и делают их непригодными для употребления. Особенно опасны плесневые грибы Fusarium и Gibberella, производящие микотоксин зеараленон. Это вещество представляет серьёзную угрозу для репродуктивной системы сельскохозяйственных животных, что делает крайне важным контроль его содержания в кормах и продуктах питания.
Прогрессивным решением для выявления микотоксинов стало использование импринтированных белков – молекул со специальными «отпечатками». Процесс создания таких белков напоминает изготовление слепка: токсин временно связывается с белком, оставляя на нём характерный молекулярный «отпечаток». После удаления токсина белок сохраняет способность распознавать и связывать аналогичные молекулы, что делает его идеальным инструментом для проверки безопасности зерна.
Исследователи из Саратовского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского разработали инновационный подход, заменив опасный природный микотоксин на его безопасный и доступный аналог. Используя методы компьютерного моделирования, учёные провели тщательный анализ различных соединений, схожих с зеараленоном, и выбрали оптимальный вариант для создания молекулярных «отпечатков». В качестве основы был использован бычий сывороточный альбумин, показавший наилучшие результаты в предварительных исследованиях.
Модифицированный белок закрепили на наночастицах оксида кремния, обладающих пористой структурой. Такое решение позволило значительно увеличить количество активных молекул, способных захватывать токсин. Эффективность разработки подтвердили практические испытания на экстракте заражённой пшеницы, где новый материал продемонстрировал впечатляющие результаты: степень извлечения токсина достигла 73% для белка, обученного на аналоге, что практически не уступает показателю в 82% при использовании природного микотоксина.
Важным преимуществом новой разработки стала её безопасность для живых клеток. Это открывает широкие перспективы для создания сорбентов, способных нейтрализовать микотоксины непосредственно в организме сельскохозяйственных животных при добавлении в питьевую воду.
Экономическая эффективность метода подтверждается возможностью многократного использования до 70% наночастиц, что существенно снижает затраты на производство. Исследователи продолжают работу над совершенствованием технологии и планируют создание новых препаратов для нейтрализации микотоксинов, а также разработку современных тест-систем для определения зеараленона.
Это исследование, поддержанное грантом Российского научного фонда, открывает новые горизонты в области защиты сельскохозяйственной продукции и обеспечения безопасности продовольствия. Результаты работы опубликованы в авторитетном научном журнале Microchimica Acta.
Информация и фото предоставлены пресс-службой Российского научного фонда
