​​Красноярские ученые создали биосенсор из ферментов бактерий для анализа безопасности почвы и продуктов питания. Он прост в использовании, чувствителен к различным токсичным химическим соединениям и быстро определит небезопасные загрязнители во фруктах и овощах. Результаты исследования опубликованы в журнале Talanta​

Почва и связанные с ней растительные продукты могут накапливать потенциально опасные для человека соединения. Токсиканты при попадании в живые организмы препятствуют молекулярным процессам, а также запускают каскад непредсказуемых эффектов, приводящих к проблемам со здоровьем. Поэтому одним из приоритетов является оценка уровня загрязнения и, разработка высокочувствительных недорогих и относительно простых методов анализа окружающей среды и пищевых продуктов на наличие токсических веществ.

 
Ученые ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН совместно с коллегами из Сибирского федерального университета разработали биолюминесцентные биосенсоры для оценки токсического загрязнения в почве и пищевых продуктах. В качестве распознающих элементов таких сенсоров используются ферменты, высокочувствительные к действию всевозможных токсикантов.

 
В основе биосенсора биолюминесцентные ферменты светящихся бактерий. Сам анализ фиксирует изменения интенсивности свечения фермента под действием токсических примесей. Качество анализируемых образцов оценивается по силе воздействия на световой сигнал. Подавление свечения ферментов пропорционально количеству токсичных веществ в пробах. Такая реакция проходит быстро, она проста в выполнении и очень чувствительна к различным токсичным химическим соединениям, присутствующим в окружающей среде и пище.

 
Разработанные биолюминесцентные сенсоры способны распознать такие загрязнители пищевых продуктов как тяжелые металлы (ионы цинка, меди, ртути и хрома) и пестициды (гексахлоран, хлорорганические пестициды, диазинон, дельтаметрин, циперметдрин и сульфат меди) на уровнях их максимально допустимых концентраций.

 
Ученые проверили биосенсоры на образцах томатов и огурцов, в которые были намеренно введены загрязняющие элементы. Добавленные токсиканты уменьшали свечение биосенсоров.

 
«Анализ содержания токсических веществ в сложных средах требует преодоления ряда трудностей, в том числе учет влияния природных компонентов в образце на функционирование распознающего фермента. Разработанный алгоритм позволяет учесть это влияние, и даже минимизировать его для достижения более точных результатов. Подобные биосенсоры применимы для решения целого ряда задач, например, для проведения комплексной оценки безопасности фруктов и овощей. Уникальность разработанной нами схемы конструирования ферментативных сенсоров состоит в ее универсальности. Действительно, пользуясь данным алгоритмом можно разработать целую серию различных биосенсоров, основанную на использовании различных ферментов. Поскольку ферменты обладают избирательной чувствительностью к загрязнителям в перспективе это позволит разработать комплекс биосенсоров для экотоксикологии, позволяющий быстро и точно ответить на вопрос о наличии токсичных веществ в пробах», – рассказала одна из авторов работы, Елена Есимбекова, кандидат биологический наук, старший научный сотрудник Института биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН.

 
Ученые отмечают, что разработанный биосенсор портативен – имеет небольшие размеры и вес менее 300 грамм. Поэтому он может быть использован для проведения анализов как в лаборатории, так и в полевых условиях. Все материалы и реагенты, используемые для изготовления сенсора, доступны и относительно недороги. Это позволяет применять разработку в качестве системы раннего предупреждения и оценки безопасности фруктов и овощей.

 
Работа выполнена в рамках совместного проекта РФФИ, Правительства Красноярского края и Красноярского краевого фонда науки, № 20-44-242001.​

Источники

В Сибири ученые создали биосенсор для поиска токсинов в пище
+1 (plus-one.ru), 30/06/2021
Ферменты бактерий помогут обнаружить токсичные соединения в пище
Научная Россия (scientificrussia.ru), 30/06/2021
Ферменты бактерий помогут обнаружить токсичные соединения в пище
Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ksc.krasn.ru), 30/06/2021
Ферменты бактерий помогут обнаружить токсичные соединения в пище
Наука в Сибири (sbras.info), 30/06/2021
Ученые Сибири создали биосенсор для проверки безопасности продуктов
Российская газета. СФО (rg.ru), 01/07/2021
Светящиеся бактерии помогут определить степень загрязнения почвы и овощей
НИА Красноярск (24rus.ru), 01/07/2021
Биосенсор для проверки пищи изобрели российские ученые
Гордость Нации (gordostjournal.ru), 01/07/2021
Ученые создали биосенсор для поиска токсинов в пище и земле - "Экология России"
Экология России (ecologyofrussia.ru), 01/07/2021
Ферменты бактерий помогут обнаружить токсичные соединения в пище
Nanonewsnet.ru, 02/07/2021
Светящиеся бактерии помогут определить степень загрязнения почвы и овощей
ИА Якутское - Саха, 02/07/2021
Светящиеся бактерии помогут определить степень загрязнения почвы и овощей
СахаТаймс (sakhatimes.ru), 05/07/2021
Ферменты бактерий помогут обнаружить токсичные соединения в пище
Краевой фонд науки (sf-kras.ru), 05/07/2021
Бактериальный биосенсор быстро высвечивает пестициды в продуктах питания
Агро XXI (agroxxi.ru), 06/07/2021
Бактериальный биосенсор быстро высвечивает пестициды в продуктах
Российский фонд фундаментальных исследований (rfbr.ru), 30/08/2021

Похожие новости

  • 30/06/2020

    Красноярские ученые рассказали о почвах основных земледельческих зон края

    В Красноярском научном центре СО РАН прошел открытый полевой семинар, где специалисты Красноярского научно-исследовательского института сельского хозяйства ФИЦ КНЦ СО РАН рассказали гостям из Красноярского государственного аграрного университета, Красноярского аграрного колледжа, а также научным сотрудникам институтов физики и биофизики о почвах, распространённых в основных сельскохозяйственных зонах края, необходимости их изучения, связи почвоведения с другими направлениями аграрной науки и о том, насколько важны знания о качественных показателях земельных ресурсов для получения высокого и качественного урожая.
    1491
  • 08/06/2021

    Исследования красноярских учёных помогут накормить самой полезной в мире рыбой всех желающих

    Три тысячи мальков уникальной породы рыбы, боганидского гольца, перевезли из Норильска на ООО «Малтат» в Красноярском крае и в Федеральный селекционно-генетический центр рыбоводства в Ленинградской области для выращивания маточного стада ценного вида северной рыбы.
    620
  • 13/10/2020

    И быстрых разумом Ньютонов…

    ​Первую в мире вакцину от коронавируса под названием «Спутник V» создали наши, российские ученые. И сколько бы там ни говорили скептики по поводу того, что наука, мол, у нас в загоне, что лучшие отечественные умы утекают за рубеж, – факт остается фактом.
    956
  • 16/04/2020

    Спутниковые данные помогут предсказать урожайность зерновых культур в Красноярском крае

    ​Красноярский краевой фонд науки подвел итоги конкурса проектов прикладных исследований и экспериментальных разработок, направленных на создание продукции и технологий для обеспечения конкурентных преимуществ Красноярского края.
    884
  • 25/01/2021

    Разведение боганидского гольца начали в Красноярском крае

    ​Личинки боганидского гольца, которого часто называют "самой полезной рыбой в мире", впервые вывели на рыбозаводе в Норильске (Красноярский край). Об этом сообщили ТАСС в пресс-службе Проектного офиса развития Арктики (ПОРА).
    661
  • 08/12/2020

    Вода в Абаканской протоке цветет в первую очередь из-за низкой проточности

    ​​Красноярские ученые исследовали причины цветения воды в Абаканской протоке реки Енисей в черте Красноярска. Результаты двухлетнего мониторинга физических и химических характеристик воды и обитающих в протоке живых организмов показали, что массовое развитие водорослей и снижение качества воды в первую очередь связаны с низкой проточностью.
    1072
  • 26/08/2020

    Красноярский край выделил средства на развитие опытных хозяйств СО РАН

    Красноярский научный центр (КНЦ) Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) получит 50 миллионов рублей от краевого Минсельхоза на развитие элитного семеноводства, растениеводства и животноводства в своих опытно-производственных хозяйствах, сообщает пресс-служба правительства региона.
    675
  • 13/05/2021

    «Макроскоп» для Земли: как ученые исследуют поверхность планеты из космоса

    ​​​Количество спутников на орбитах увеличивается с каждым месяцем. Благодаря сигналам, поступающим с космических аппаратов, можно легко связаться с человеком в любой точке земного шара, узнать свое местоположение или уточнить прогноз погоды.
    358
  • 31/08/2020

    Гербицид, загруженный в матрицу полимера, обеспечит охрану здоровья растений

    Красноярские учёные предлагают более экологичный способ доставки гербицидов, при помощи которого они вносятся непосредственно в почву при посевах сельскохозяйственных культур. Материалы-носители полностью разлагаются без выделения токсичных веществ, поэтому могут сохранить природные ресурсы и позволят достичь высоких урожаев.
    913
  • 06/09/2021

    Расти, рыбка, большая: на Таймыре восстанавливают биоресурсы

    ​Норильский рыбзавод выпустил в Енисей в районе дудинского порта 65 тысяч мальков осётра. Обошлось это в 6,5 млн рублей. Средства выделил «Норникель» в рамках программы по восстановлению биоресурсов.​ Важным и нужным для экологии Таймыра делом норильский рыбзавод занимается с момента своего создания.
    274