L'aflatoxine B1 est un composé chimique toxique pour l'Homme ainsi que les animaux, produit par certains types de champignons et de moisissures microscopiques. Elle provoque des tumeurs malignes (le cancer) et une cirrhose du foie, et affaiblit le système immunitaire. En cas d'intoxication grave par l'aflatoxine B1, on observe un gonflement du cerveau et une insuffisance hépatique aiguë, qui entraîne généralement la mort.
Les champignons produisant l'aflatoxine B1 sont naturellement présents dans de nombreux aliments: lait et produits laitiers, fruits secs, graines de tournesol, noix, maïs, arachides, café, cacao, céréales et épices. Une reproduction excessive de ces champignons, entraînant des concentrations dangereuses d'aflatoxine B1, est possible avant et pendant la récolte, ainsi que pendant le stockage et la préparation des produits alimentaires. La concentration maximale d'aflatoxine B1 dans les aliments est réglementée par la législation de différents pays et varie de 4 µg/L (Europe) à 20 µg/L (États-Unis). En Russie et dans d'autres pays, il est obligatoire de procéder à des inspections des produits alimentaires pour détecter l'aflatoxine B1.
L'aflatoxine B1 est activement étudiée depuis 1961, année durant laquelle il a causé la mort de nombreuses dindes en Angleterre. Depuis plusieurs décennies, de nombreuses méthodes ont été développées pour sa détection. Les plus courantes aujourd'hui sont la chromatographie liquide, l'analyse immunoenzymatique et l'utilisation de biocapteurs photo-électrochimiques. Les scientifiques de MEPhI ont proposé une nouvelle méthode non moins pertinente, mais plus simple et moins coûteuse. Les autres avantages de cette nouvelle méthode en sont le taux d'enrichissement élevé de la substance étudiée en aflatoxine B1, l'utilisation minimale de solvant organique et sa faible influence sur les propriétés optiques de l’ensemble. L'étude a été publiée dans la revue scientifique Journal of Food Composition and Analysis.
«Lors de la première étape, nous lions l'aflatoxine B1 à la fluorescéine par l'intermédiaire d'un ion zinc. Ensuite, nous créons un vortex dans une solution pour isoler le complexe formé en concentration suffisante et étudier ses spectres optiques. Cela permet de déterminer la présence de l'aflatoxine B1 dans les produits alimentaires. Notre méthode est plusieurs fois plus productive et moins chère que d'autres. Elle est sensible à l'aflatoxine B1 à des concentrations de 3 µg/L, ce qui est inférieur aux concentrations maximales fixées par la loi», a expliqué à Sputnik Konstantin Katine, maître de conférences à l'Institut des nanotechnologies dans l'électronique, la spintronique et la photonique du MEPhI.
En outre, des calculs de chimie quantique ont été utilisés pour sélectionner les agents chimiques appropriés, ce qui a permis de prédire à l'avance l'efficacité du complexe «aflatoxine B1 - ion zinc – fluorescéine» et de définir ses caractéristiques structurelles, électroniques et optiques.
Les résultats obtenus permettent de garantir la sécurité alimentaire. La partie expérimentale de l'étude a été menée en Turquie, tandis que la partie théorique a été réalisée en Russie. L'étude était orientée vers les besoins de l'industrie alimentaire turque: la méthode a été testée sur des noisettes crues et cuites, des raisins secs et des figues sèches. La Turquie est le plus grand producteur mondial de ces aliments et est donc la plus intéressée par les résultats de l'étude. Toutefois, la méthode peut également être utile pour d'autres pays qui produisent ou achètent des produits alimentaires.
L'étude montre comment les méthodes théoriques de chimie quantique développées au MEPhI ont été utiles pour la recherche appliquée dans l'intérêt de l'industrie alimentaire. Les scientifiques prévoient de poursuivre leurs recherches pour améliorer les systèmes de contrôle de la sécurité alimentaire dans différents pays.
