DOI: https://doi.org/10.18524/1815-7459.2019.4.189024

БІОСЕНСОРНЕ ВИЗНАЧЕННЯ АФЛАТОКСИНУ В1 В СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКІЙ ПРОДУКЦІЇ

В. М. Архипова, К. В. Степурська, К. В. Циганенко, Я. І. Савчук, Г. В. Єльська, С. В. Дзядевич

Анотація


В роботі оптимізовано характеристики потенціометричних біосенсорів на основі рН-чутливих польових транзисторів та ефекту зворотнього інгібування холінестераз для визначення концентрацій афлатоксину В1 (АФВ1) в сільськогосподарській продукції. Біологічно активні мембрани формували зшивкою ферментів з бичим сироватковим альбуміном на поверхні перетворювачів в атмосфері насичених парів глутарового альдегіду.
Підібрано оптимальні робочі параметри біосенсорів на основі ацетилхолінестерази із електричного вугря (КФ 3.1.1.7), обрано біоселективну мембрану з 1% вмістом ферменту, підібрано концентрацію ацетилхолінхлориду як субстрату для подальшого інгібіторного аналізу АФВ1, перевірено операційну стабільність сенсора та стабільність при зберіганні. Також в роботі було вивчено вплив пробопідготовки на роботу біосенсора. Як зразки для тестування розробленого біосенсора були використані волоський горіх, горох, а також арахіс, пшениця, овес та кукурудза, спеціально інфіковані пліснявим грибком Aspergillus flavus в Інституті мікробіології і вірусології імені Д. К. Заболотного НАН України. Як контроль використовували екстракти, отримані за тією ж методикою з тих же субстратів, але не інфіковані грибом Aspergillus.
Проведено експерименти по кількісній оцінці змісту АФВ1 в зразках та визначено їхні концентрації


Ключові слова


потенціометричний біосенсор; ацетилхолінестераза; Aspergillus flavus; афлатоксини

Повний текст:

PDF

Посилання


European Commission, 2014. COMM I S S I O N R E G U L AT I O N ( E C ) No1881/2006 on setting maximum levels for certain contaminants in foodstuffs. Amended values. Retrieved from http:// eur-lex. europa. eu/legal-content/EN/ TXT/PDF/?uri=CELEX:02006R1881-20140701&from=FR

L. Anfossi, C. Giovannoli, C. Baggiani. Mycotoxin detection // Curr. Opin. Biotechnol. 37, pp. 120–126 (2016).

A. W. Turner, H. Bramhmbhatt, M. Szabo-Vezse, A. Poma, R. Coker, S. A. Piletsky. Analytical methods for determination of mycotoxins: An update (2009-2014) // Anal. Chim. Acta, 901 pp. 12-33 (2015).

J. N. Selvaraj, L. Zhou, Y. Wang, Y.-J. Zhao, F.-G. Xing, X.-F. Dai, Y. Liu. Mycotoxin detection - Recent trends at global level // J. Integr. Agr., 14, pp. 2265–2281 (2015).

V. L. Pereira, J. O. Fernandes, S. C. Cunha. Mycotoxins in cereals and related foodstuffs: A review on occurrence and recent methods of analysis // Tr. Food Sci. Technol., 36, pp. 96-136 (2014).

J. P. Meneely, F. Ricci, H. P. van Egmond, C. T. Elliott. Current methods of analysis for the determination of trichothecene mycotoxins in food // Trends Anal. Chem., 30, pp. 192-203 (2011).

H. Yao, Z. Hruska, J. Diana Di Mavungu. Developments in detection and determination of aflatoxins // World Mycotoxin J., 8, pp. 181-191 (2015).

G. S. Shephard. Aflatoxin analysis at the beginning of the twenty-first century // Anal. Bioanal. Chem., 395, pp. 1215–1224 (2009).

P. Li, Z. Zhang, X. Hu, Q. Zhang. Advanced hyphenated chromatographic-mass spectrometry in mycotoxin determination: current status and prospects // Mass Spectrom. Rev., 32, pp. 420–452 (2013).

A. Garrido Frenich, R. Romero-Gonzalez, M. M. Aguilera-Luiz. Comprehensive analysis of toxics (pesticides, veterinary drugs and mycotoxins) in food by UHPLCMS // Trends Anal. Chem., 63, pp. 158–169 (2014).

J. O’Mahonya, L. Clarke, M. Whelan, R. O’Kennedy, S. J. Lehotay, M. Danaher. The use of ultra-high pressure liquid chromatography with tandem mass spectrometric detection in the analysis of agrochemical residues and mycotoxins in food – Challenges and applications // J. Chrom. A, 1292, pp. 83–95 (2013).

M. Solfrizzo, A. De Girolamo, V. M. T. Lattanzio, A. Visconti, J. Stroka, A. Alldrick, H. P. van Egmond. Results of a proficiency test for multi-mycotoxin determination in maize by using methods based on LC-MS/ (MS) // Qual. Assur. Saf. Crop. Foods, 5 (1), pp. 15–48 (2013).

S. Hickert, J. Gerding, E. Ncube, F. Hübner, B. Flett, B. Cramer, H.-U. Humpf. A new approach using micro HPLC-MS/MS for multi-mycotoxin analysis in maize samples // Mycotoxin Res., 31, 109-115 (2015).

G. Martínez-Domínguez, R. Romero-González, A. Garrido Frenich. Multi-class methodology to determine pesticides and mycotoxins in green tea and royal jelly supplements by liquid chromatography coupled to Orbitrap high resolution mass spectrometry // Food Chem., 197, pp. 907–915 (2016).

C.-D. Liao, J. W. Wong, K. Zhang, P. Yang, J. B. Wittenberg, M. W. Trucksess, D. G. Hayward, N. S. Lee, J. S. Chang. Multimycotoxin Analysis of Finished Grain and Nut Products Using Ultrahigh-Performance Liquid Chromatography and Positive Electrospray Ionization−Quadrupole Orbital Ion Trap High-Resolution Mass Spectrometry // J. Agric. Food Chem., 63, pp. 8314−8332 (2015).

C. McElhinney, P. O’Kiely, C. Elliott, M. Danaher. Development and validation of an UHPLC-MS/MS method for the determination of mycotoxins in grass silages // Food Additives & Contaminants: Part A, 32, p. 2101–2112 (2015).

A. Breidbach, F. Ulberth. Two-dimensional heart-cut LC-LC improves accuracy of exact-matching double isotope dilution mass spectrometry measurements of aflatoxin B1 in cereal-based baby food, maize, and maizebased feed // Anal. Bioanal. Chem., 407, pp. 3159–3167 (2015).

A. Garrido Frenich, R. Romero-Gonzalez, M. M. Aguilera-Luiz. Comprehensive analysis of toxics (pesticides, veterinary drugs and mycotoxins) in food by UHPLCMS // Trends Anal. Chem., 63, pp. 158–169 (2014).

J. O’Mahonya, L. Clarke, M. Whelan, R. O’Kennedy, S. J. Lehotay, M. Danaher. The use of ultra-high pressure liquid chromatography with tandem mass spectrometric detection in the analysis of agrochemical residues and mycotoxins in food – Challenges and applications // J. Chrom. A, 1292, pp. 83– 95 (2013).

Z. Dzuman, M. Vaclavikova, I. Polisenska, Z. Veprikova, M. Fenclova, M. Zachariasova, J. Hajslova. Enzyme-linked immunosorbent assay in analysis of deoxynivalenol: investigation of the impact of sample matrix on results accuracy // Anal. Bioanal. Chem., 406 (2), pp. 505–14 (2014).

H. Du, J. Liu, Y. Xun, J. Liang, S. Li, and G. Chen. Determination of Deoxynivalenol, Zearalenone, Aflatoxin B1, and Ochratoxin by an Enzyme-Linked Immunosorbent Assay // Anal. Lett., 47 (11), pp. 1912–1920 (2014).

B. H. Liu, Y. T. Hsu, C. C. Lu, F. Y. Yu. Detecting aflatoxin B1 in foods and feeds by using sensitive rapid enzyme-linked immunosorbent assay and gold nanoparticle immunochromatographic strip // Food Control, 30 (1), pp. 184–189 (2013).

W. Jiang, Z. Wang, G. Nölke, J. Zhang, L. Niu, J. Shen. Simultaneous Determination of Aflatoxin B1 and Aflatoxin M1 in Food Matrices by Enzyme-Linked Immunosorbent Assay // Food Anal. Methods, 6 (3), pp. 767–774 (2013).

V. Scognamiglio, F. Arduini, G. Palleschi, G. Rea. Biosensing technology for sustainable food safety // Trends Anal. Chem., 62, pp. 1-10 (2014).

T. F. McGrath, C. T. Elliott, T. L. Fodey. Biosensors for the analysis of microbiological and chemical contaminants in food // Anal. Bioanal. Chem., 403, pp. 75–92 (2012).

J. C. Vidal, L. Bonel, A. Ezquerra, S. Hernández, J. R. Bertolín, C. Cubel, J. R. Castillo. Electrochemical affinity biosensors for detection of mycot oxins: A review // Biosens. Bioelectron. 49, pp. 146–158 (2013).

L. Reverte, B. Prieto-Simon, M. Campas. New advances in electrochemical biosensors for the detection of toxins: Nanomaterials, magnetic beads and microfluidics systems. A review // Anal. Chim. Acta, 908, pp. 8-21 (2016).

M. A. Alonso-Lomillo, O. Domínguez-Renedo, L. D. T. Román, M. J. Arcos-Martínez, Horseradish peroxidase-screen printed biosensors for determination of Ochratoxin A // Anal. Chim. Acta,, pp. 49–53 (2011).

M. A. Alonso-Lomillo, O. Domínguez-Renedo, L. Ferreira-Gonçalves, M. J. Arcos-Martínez. Sensitive enzyme-biosensor based on screen-printed electrodes for Ochratoxin A // Biosens. Bioelectron., 25, pp. 1333–1337 (2010).

S. C. Li, J. H. Chen, H. Cao, D. S. Yao, D. L. Liu. Amperometric biosensor for aflatoxin B-1 based on aflatoxin-oxidase immobilized on multiwalled carbon nanotubes // Food Control, 22, pp. 43-49 (2011).

O. S. Burdak, O. O. Soldatkin, T. A. Sergeyeva, V. M. Arkhypova, S. V. Dzyadevych, A. P. Soldatkin. Acetylcholinesterase-based conductometric biosensor for determination of aflatoxin B1 // Sensors and Actuators B. 188, pp. 999-1003 (2013).

K. V. Stepurska, О. О. oldatkin, I. S. Kucherenko, V. M. Arkhypova, S. V. Dzyadevych, A. P. Soldatkin. Feasibility of application of conductometric biosensor based on acetylcholinesterase for the inhibitory analysis of toxic compounds of different nature. // Anal. Chim. Acta, 854, pp. 161-168 (2015).

K. V. Stepurska, О. О. Soldatkin, V. M. Arkhypova, A. P. Soldatkin, F. Lagarde, N. Jaffrezic-Renault, S. V. Dzyadevych. Development of novel enzyme potentiometric biosensor based on pH-sensitive fieldeffect transistors for aflatoxin B1 analysis in real samples // Talanta, 144, pp. 1079–1084 (2015).




Copyright (c) 2019 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології

Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 1815-7459 (Print), 2415-3508 (Online)