Ученые лаборатории фотофизики и фотохимии молекул (ЛФФМ) физического факультета Томского государственного университета выявили новый способ определения антибиотика сульфагуанидина в молочной сыворотке. Существующие методы выявления этого лекарства либо требуют слишком сложной подготовки образцов, либо обладают недостаточной точностью. Физики ТГУ использовали другие — спектральные и флуориметрические методы, которые могут стать основой новых, быстрых, точных и доступных методов анализа. Исследование опубликовано в журнале Food Chemistry (Q1).
Сульфагуанидин — один из наиболее часто используемых противомикробных препаратов для лечения инфекционных заболеваний у животных, в том числе у коров. Однако производители животноводческих продуктов могут злоупотреблять количеством антибиотиков в рационе скота, поскольку они способствуют увеличению веса животных, повышению у них аппетита и более качественному усвоению питательных веществ, что снижает расход корма примерно на 10–20 %.
При этом в животноводческих продуктах, таких как молоко, может повышаться концентрация опасных для здоровья людей веществ, что в случае с антибиотиками может привести к формированию резистентности организма к антимикробным препаратам и отсутствию эффекта от лечения в случае необходимости.
Измерить содержание антибиотика в молоке — непростая задача, поскольку молоко представляет собой сложную смесь белков, жиров, минералов и других компонентов, которые могут взаимодействовать с препаратом и мешать его обнаружению. Сульфагуанидин — один из немногих антибиотиков-сульфаниламидов, который обладает собственной интенсивной флуоресценцией, поэтому сотрудники ЛФФМ решили попробовать измерить его с помощью спектральных и флуоресцентных методов.
— Традиционные методы обнаружения остатков сульфагуанидина в продуктах питания (например, тест-полоски или биосенсоры), которые доступны в продаже и широко применяются, иногда дают ложноположительные результаты, — рассказывает профессор кафедры оптики и спектроскопии ФФ ТГУ, заведующая ЛФФМ ТГУ Ольга Чайковская. — Для разработки нового способа измерения мы решили обратиться к спектрофотофлуориметрическим методам. Флуориметрические методы обычно обладают высокой чувствительностью, что позволяет обнаруживать и определять очень низкие концентрации вещества, а оптическая спектроскопия является идеальным методом для неразрушающего отбора проб и анализа в реальном времени. Также эти методы не требуют использования дорогостоящих реагентов и оборудования.
С ЛФФМ ТГУ сотрудничал Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Хакасия (Абакан), там в исследовании участвовала физик, младший научный сотрудник лаборатории Влада Чайдонова. Со сбором информации для разработки технико-экономического обоснования исследования ученым помогла студентка факультета инновационных технологий ТГУ Ксения Андреева, которая является также сотрудником одного из казахстанских комбинатов по переработке молока.
Анализ проводился на сыворотках из коммерческого молока трех марок — «Домик в деревне», «Простоквашино» и «Ирбитское». В молоко добавлялся сульфагуанидин в известной концентрации, после чего измерялась концентрация вещества в молочной сыворотке. Анализ флуоресценции и поглощения проводился с помощью приборов спектрофлуориметра и спектрофотометра, а также бромкрезолового пурпурного и метиленового синего зондов, которые позволили усилить сигнал и повысить чувствительность метода.
Наиболее эффективным для измерения содержания антибиотика в молочной сыворотке оказался метод флуоресценции с использованием бромкрезолового пурпурного зонда. Этот подход обеспечивает более высокую чувствительность (предел обнаружения 5 × 10⁻⁷ M или 0,01 мг/мл) по сравнению с методом поглощения с использованием метиленового синего (предел обнаружения 6 × 10⁻⁶ M или 0,1 мг/мл).
— Нами была оценена величина взаимодействия сульфагуанидина с компонентами сыворотки в присутствии и в отсутствии зондов методом тушения флуоресценции, — объясняет Ольга Чайковская. — Было показано, что флуоресцентный зонд бромкрезоловый пурпурный образует комплекс с компонентами сыворотки гораздо легче, чем метиленовый синий, с увеличением интенсивности флуоресценции на длине волны 700 нанометров. В смесях были определены полосы поглощения и флуоресценции для детектирования остаточного количества антибиотика.
Выявленные спектральные свойства сульфагуанидина в составе молока позволили ученым ЛФФМ составить протокол анализа остатков препарата в молочной сыворотке. В дальнейшем ученые собираются применить разработанный метод для анализа образцов молока от разных производителей из разных регионов, а также сравнить его с другими методами. Также в планах разработка портативного устройства на основе спектрофотофлуориметрических методов для быстрого и удобного анализа сульфагуанидина непосредственно на месте производства или переработки молока.
Исследование было проведено при финансовой поддержке министерства науки и высшего образования Российской Федерации (№ 075–15–2024-557).