Detección de aflatoxina B1 en Granos de kiwicha mediante nanosensores aptaméricos y remediación fotoquímica con rayos ultravioleta

Abstract

En la presente investigación se determinó la efectividad del uso de nanosensores aptaméricos en la detección de aflatoxina B1 (AFB1) en granos de kiwicha contaminados con dicho compuesto, como un método alternativo a la detección mediante ensayo de inmunoabsorción ligado a enzimas (ELISA) y se evaluó la capacidad foto remediadora de la radiación ultravioleta (UV) sobre los granos de kiwicha contaminados con AFB1 y con esporas de hongo Aspergillus spp. en un reactor de tipo lecho fluidizado para mejorar la calidad de dicho producto agrícola. El análisis de AFB1 en extracto de kiwicha mediante el uso de nanosensores aptaméricos basado en nanotriángulos de oro permitió detectar concentraciones de 0 a 532 ppb (R2=0,98226). Se pudo observar que al tener una matriz compleja como la de la kiwicha, esta no afectó la robustez del nanosensor desarrollado en el grupo de investigación QNano+ de la PUCP. En un futuro, el nanosensor aptamérico basado en nanotriángulos de oro podría considerarse como un sistema de detección válido para detectar AFB1 en extractos de kiwicha. Además, los análisis realizados mediante ELISA en las muestras de kiwicha que fueron obtenidas de los campos agrícolas del distrito de Sanagorán, provincia de Sánchez Carrión, región La Libertad, no presentaron contenido de AFB1 (R2 = 0,9854). Se determinó que las concentraciones de AFB1 en granos de kiwicha contaminados experimentalmente se reducen hasta en 33,55% después de la exposición a luz UVA por un intervalo de tiempo de 30 a 45 minutos. De igual manera, se produjo una reducción significativa (99%) de la cantidad de esporas de Aspergillus spp. presentes en granos de kiwicha contaminados experimentalmente después de ser expuestos a luz UVC (R2 = 0,9799). Se halló a través del procesamiento de datos con la metodología de superficie de respuesta (MSR) que el mejor tratamiento corresponde a una exposición a luz UVC durante 19,44 minutos y un caudal de aire de 1 754,62 L.h-1 . La reducción en la concentración de la toxina y de esporas en las muestras de kiwicha se ve favorecida por el diseño del reactor de tipo lecho fluidizado, el cual permite una mejor mezcla y contacto de los granos de kiwicha con la irradiación de las lámparas UVA y UVC, al fluir aire a altas velocidades (hasta 3 200 L.h-1 ) y propiciar la suspensión de los granos dentro del sistema.

The effectiveness of an aptamer-based nanosensor for detection of aflatoxin B1 (AFB1) in spiked amaranth grains as an alternative method to ELISA was studied in this research project. Furthermore, the photo-degradation activity of ultraviolet irradiation (UV) over spiked grains with AFB1 and Aspergillus spores into a fluidized bed reactor was assessed in order to improve the quality of this agricultural product. AFB1 analysis in amaranth extract through the usage of aptamer-based nanosensors made of gold nanoparticles (gold nanotriangles) allows the detection from 0 to 532 ppb (R2=0,98226). It was noted that a complex matrix like amaranth did not affect the nanosensor ruggedness developed by the QNano+ research group at the Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP). In the near future, this aptamer-functionalized gold nanosensor may be considered as an AFB1 detection kit for amaranth extracts screening. Furthermore, analysis done through ELISA in samples obtained in farmlands at the district of Sanagoran, province of Sanchez Carrion, La Libertad region, did not show AFB1 content (R2=0,9854). Concentrations of AFB1 in spiked amaranth grains were reduced to 33,55% after exposing them to UVA from 30 to 45 minutes. Likewise, the quantity of Aspergillus spores was significantly diminished (99%) after exposing contaminated grains to UVC (R2= 0,9799). Using response surface methodology (RSM) it was found that exposition to UVC for 19,44 minutes and an air flow rate at 1 754,6 L.h-1 was the best treatment. Reduction of AFB1 and spore concentrations in amaranth grains was facilitated by the fluidized bed reactor design which promotes a proper mixing and contact of grains with UVA and UVC irradiation when air flows at high speed (to 3 200 L.h-1 ) and the sample suspension into the system.