Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка биотехнологических средств комплексного контроля контаминации микотоксинами пищевых продуктов и кормов

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
микотоксины, афлатоксин, охратоксин; твердофазный иммуноферментный анализ, иммунохроматографический анализ, иммуноанализ, пробоподготовка, концентрирование, хемилюминесценция

Цель проекта:
Проект направлен на разработку и испытание новых биоаналитических систем для контроля токсичных веществ в сельскохозяйственной продукции и продуктах питания. В ходе выполнения проекта будут разработаны, изготовлены и апробированы экспериментальные образцы иммунохимических тест-систем определения приоритетных микотоксинов – афлатоксина В1, дезоксиниваленола (вомитоксина), зеараленона, фумонизина, Т-2 токсина, охратоксина А – обеспечивающие экспрессный и высокопроизводительный контроль данных соединений в сельскохозяйственной продукции (пшенице, ячмене, кукурузе) и продуктах ее переработки. Преимущества разрабатываемых тест-систем: 1. Сокращение продолжительности анализа с нескольких часов до 1 часа для высокочувствительного иммуноферментного определения или до 10-15 минут для экспрессного иммуноферментного или иммунохроматографического анализа. 2. Достижение предела выявления микотоксинов до 0,15 нг/г пробы. 3. Высокая производительность анализов. 4. Низкая стоимость теста. Разрабатываемые решения позволят проводить комплексную оценку пораженности сырья и продуктов питания, сократив тем самым экономические издержки, связанные с реализацией традиционных аналитических решений, и снизив риски негативного воздействия на население. Разрабатываемые в проекте тест-системы, благодаря новым методическим решениям сочетающие высокие аналитические характеристики, и производительность, будут обладать серьёзными конкурентными преимуществами по сравнению с существующими средствами контроля качества и безопасности продуктов питания.

Основные планируемые результаты проекта:
Выполняемая НИР обеспечит получение следующих результатов:
• будут определены и обоснованы наиболее эффективные методики получения реагентов для тест-систем и контроля их функциональных параметров;
• эффективность разработанных подходов будет подтверждена реализацией экспериментальных образцов иммунохимических тест-систем для определения микотоксинов с пределами обнаружения 0,15–10 нг/мл (в зависимости от свойств определяемого соединения), длительностью определения 15-60 мин (в зависимости от метода определения) и степенью выявления целевых соединений в сельскохозяйственной продукции и продуктах питания не менее 97%;
• будут подготовлены проекты инструкций по применению разработанных систем для определения целевых антигенов;
• будет подготовлен проект методических рекомендаций по применению разработанных тест-систем для анализа микотоксинов в пище и продукции сельского хозяйства;
• будет разработан лабораторный регламент изготовления экспериментальных образцов аналитических систем;
• будет подготовлен проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Создание технологии производства биосенсорных тест-систем для контроля контаминации микотоксинами пищевых продуктов и кормов».

Будут изготовлены и апробированы новые тест-системы трех видов:
1) тест-система для внелабораторного контроля продукции на основе иммунохроматографических тест-полосок, сочетающая простоту пробоподготовки, высокую скорость определения (менее 15 мин) и возможность мультипараметрической детекции;
2) тест-система для высокочувствительного лабораторного контроля на основе иммуноферментного анализа с хемилюминесцентной детекцией и концентрированием с помощью магнитных иммуносорбентов (с достижением пределов обнаружения, достаточных для контроля качества продуктов детского питания);
3) экспрессная иммуноферментная система с визуальной детекцией, позволяющая при минимальном использовании специализированного оборудования обеспечить высокочувствительный анализ (продолжительность анализа, включая пробоподготовку, – менее 25 мин).

Пределы обнаружения систем (1), (3) составят: 5 нг/г – для афлатоксина В1; 700 нг/г – для дезоксиниваленола; 200 нг/мл – для фумонизина; 200 нг/г – для зеараленона; 100 нг/г – для Т-2 токсина; 5 нг/г – для охратоксина А.
Пределы обнаружения системы (2) составят: 0,15 нг/г – для афлатоксина В1; 50 нг/г – для дезоксиниваленола; 200 нг/мл – для фумонизина; 5 нг/г – для зеараленона; 50 нг/г – для Т-2 токсина; 0,5 нг/г – для охратоксина А.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Проект нацелен на создание трех типов иммуноаналитических систем для комплексного контроля микотоксинов в продукции сельского хозяйства.
Новизна предлагаемых аналитических решений определяется рядом особенностей:
• Для экспрессных систем это сочетание иммунохроматографии и усиления сигнала в рамках одной тест-полоски и одностадийного анализа, без использования дополнительных жидких реагентов; а также реализация мультипараметрического – до 6 соединений - анализа.
• Для высокочувствительной тест-системы – сочетание магнитного концентрирования (без стадий десорбции антигена) и высокочувствительной хемилюминесцентной детекции ферментной метки.
• Для экспрессного иммуноферментого анализа – реализация иммуноферментного анализа в кинетическом режиме и бесприборной регистрации результатов измерений.

Имеющаяся на российском рынке импортные средства детекции микотоксинов не обеспечивают описанного выше сочетания чувствительности и экспрессности определения. Мультианализ в коммерческих изделиях, как правило, ограничивается одновременным определением двух соединений. В научной литературе описаны различные прототипные разработки для высокочувствительной детекции, но без решения вопросов воспроизводимости результатов, стабильности тест-систем и обеспечения их масштабируемого производства.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Высокая востребованность тест-систем для контроля микотоксинов определяется их ключевой ролью для оценки качества сельскохозяйственных культур. Объемы международной торговли такой продукцией, как пшеница, рис, ячмень, кукуруза, соя и масличные культуры, составляют сотни миллионов тонн в год. По оценкам, более 25% продукции сельского хозяйства контаминировано микотоксинами (Logrieco, 2013). Только для афлатоксина и только прямые потери - полмиллиарда долларов в год (Berthiller, 2013). В зависимости от уровня содержания микотоксинов определяется сортность пшеницы, что может оказать радикальное влияние на экспортный потенциал отечественной продукции. Исходя из этого, своевременный и тщательный контроль содержания микотоксинов как в готовой продукции, так и на всех стадиях ее производства является неотъемлемой и важной частью повышения экономического благосостояния страны.
Выполняемый проект непосредственно направлен на создание и характеристику прототипных образцов иммуноаналитических систем, которые рассматриваются как объекты последующих опытно-конструкторских работ. Работы по проекту включают изготовление и апробацию экспериментальных образцов тест-систем, а также подготовку документации для масштабируемых технологий производства тест-систем.
Планируемые разработки характеризуются весьма высокой актуальностью: с экономической точки зрения – как средство повышения эффективности сельскохозяйственных производств, а с политической точки зрения – как средство развития импортозамещающего производства.

Разрабатываемые решения позволят проводить комплексную оценку контаминации сырья и продуктов питания, сократив тем самым экономические издержки, связанные с реализацией традиционных аналитических решений, и снизив риски негативного воздействия на население. Активное распространение на рынке импортных иммунохимических средств контроля микотоксинов говорит об их высокой востребованности в производственной и сельскохозяйственной практике. Создание отечественных аналитических комплексов позволит провести импортозамещение продукции, тем самым снизив расходы потребителей и повысив экономическую эффективность отрасли.

Текущие результаты проекта:
Для компонентов разрабатываемых тест-систем проведена их комплексная характеристика, оценка степени сохранения иммунохимических и физических свойств биологических компонентов и наномаркеров. Установлены и обоснованы оптимальные комплектации тест-систем, обеспечивающие минимальные пределы детекции.
Предложены методики детекции и контроля содержания микотоксинов с использованием разработанных тест-систем.
Изготовлены экспериментальные образцы тест-систем, проведена их сравнительная характеристика, определены аналитические показатели (предел обнаружения, время анализа, воспроизводимость результатов и стабильность в присутствии матрикса тестируемых проб).
Показана возможность достижения пределов обнаружения менее 10 нг/мл для целевых микотоксинов при использовании визуальной регистрации результатов иммунохроматографии, что превосходит зарубежные аналоги.

На средства индустриального партнера, ООО «Русхимбио» проведены работ, включающие:
- маркетинговое исследование рынка тест-систем на микотоксины, показавшее высокую востребованность результатов разработки как в государственном, так и в частном секторе; показана высокая доля иностранных компаний на российском рынке, особенно среди иммунохимических тест-систем, где конкуренция с отечественной стороны практически отсутствует.
- выбрана производственная площадка, проведен цикл работ по проектированию и монтажу коммуникаций общего назначения; учитывая высокие требования к температуре и влажности, в помещениях установлены климатические установки контроля температуры и влажности; проведено оснащение производственных помещений лабораторным оборудованием;
- оборудована технологическая линия для производства иммунохроматографических тест-систем, проведена апробация средств количественной регистрации результатов измерений;
- результаты разработок представлены на «Балтийском форуме – 2015» и ряде других мероприятий.

Предусмотренные календарным планом работы выполнены в полном объеме. Полученные результаты обеспечивают основу успешной реализации проекта.