Дешевле и безопаснее: российские учёные изобрели соединение для очистки зерна от плесневых токсинов

Учёные из Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского разработали безопасный и доступный метод извлечения и нейтрализации плесневых токсинов в зерне. Химики создали особый белок-реагент, который способен связываться с микотоксином зеараленоном — этот яд, опасный для животных и людей, как раз и выделяет поражающая зерно плесень.

Об этом RT рассказали в пресс-службе Российского научного фонда. Исследование проводилось при поддержке РНФ, а результаты научной работы опубликованы в журнале Microchimica Acta.

Плесневые микроскопические грибы, поражающие пшеницу и другие зерновые культуры, опасны для живых организмов. Например, грибы рода Fusarium и Gibberella выделяют микотоксин зеараленон, который нарушает работу репродуктивной системы животных, а также может навредить здоровью человека.

Сегодня для проверки зерна на содержание плесени иногда применяют молекулярный импринтинг. Особые белки помещают в одну пробирку с токсином, где между молекулами двух соединений образуются химические связи. После их разрыва на импринтированном белке остаются молекулярные «отпечатки», по которым он может снова найти этот токсин.

Авторы нового исследования придумали, как упростить и удешевить процесс получения таких «обученных» белков. Дело в том, что работа с микотоксинами потенциально опасна для сотрудников лабораторий, а кроме того, такие соединения очень дорого стоят.

Химики проанализировали, как именно токсин связывается с белковой молекулой, и синтезировали безопасный и дешёвый аналог, имеющий химические связи, похожие на связи молекулы зеараленона.

При помощи нового соединения учёные пометили молекулы сывороточного альбумина, который обычно применяют для тестирования зерна на содержание яда. Затем молекулы обработанного белка нанесли на носитель — наночастицы оксида кремния. Они имеют пористую поверхность, благодаря чему на них можно прикрепить множество молекул белка, способных связывать токсин.

Исследователи доказали, что полученный таким способом рецептор почти так же эффективен, как и «обученный» на природном микотоксине. Лабораторные опыты показали, что новое вещество может связывать 73% молекул зеараленона, а «обученные» обычном способом белки — 82%.

К преимуществам нового соединения авторы работы относят низкую стоимость, а также безопасность — вещество не вредит живым клеткам. Поэтому суспензию из наночастиц с нанесённым на них белком можно будет применять для минимизации отравлений микотоксином у животных. Доступность аналога яда позволит применять его в больших объёмах, отмечают химики.

«Применение метода биоимпринтинга позволит снизить стоимость тест-систем для извлечения микотоксинов и тем самым увеличить их доступность. Более того, эксперименты показывают, что до 70% исходного реагента-заменителя токсина можно использовать повторно, что позволяет повысить коммерческую эффективность разработанного материала», — пояснила RT профессор кафедры общей и неорганической химии СГУ имени Н.Г. Чернышевского Наталия Бурмистрова.