Сүттің сапасын бақылау үшін қолданылатын ферментті биосенсорын жасау үшін layer-by-layer технологиясын қолдану перспективалары

   Бұл мақалада сүттегі ауыр металдардың (кадмий және қорғасын) тұздарын анықтауға арналған биосенсорлық жүйені жасау бойынша ғылыми зерттеулердің нәтижелері берілген. Биосенсорлық жүйені жасау кезінде биологиялық материалды таңдауға және оларды физикалық және химиялық күштердің көмегімен тұрақтандыру әдісіне, атап айтқанда иммобилизацияға көп көңіл бөлінеді. Осыған байланысты сүттегі ауыр металдардың тұздарын анықтауға арналған биосенсорды жасауда ферментті таңдау және оны иммобилизациялау әдісі бойынша зерттеулер жүргізілді. Тамақ өнімдеріндегі улы элементтерді анықтауға арналған биосенсорды жасаудың ғылыми және практикалық маңызы бар. Дүниежүзілік тәжірибеде шикізат пен тамақ өнімдерінің тұрақты органикалық ластағыштар болып табылатын улы химикаттармен, негізінен антропогендік шығу тегімен ластануына ерекше көңіл бөлінеді. Сондықтан шикізаттың, тамақ өнімдерінің сапасын бақылау тұтынушылар үшін, тиісінше тамақ өнеркәсібі үшін маңызды. Ацетилхолинэстераза ферментінің спецификалық белсенділігін анықтау Филиппова А. М., Воробьева О. В. эксперименттік зерттеу әдістеріне негізделген. Каталаза ферментінің белсенділігін анықтау Варбург әдісі бойынша газометриялық тәсілге сәйкес жүргізілді. Эксперименттік зерттеулер нәтижесінде сезімтал элемент ретінде биологиялық материал каталаза ферменті таңдалды. Ферменттерді иммобилизациялау үшін тасымалдаушы ретінде «хитозан-натрий альгинатының» 5 екі қабатты комбинациясы таңдалды. Layer-by-layer технологиясы фермент биосенсорын жасау кезінде субстрат бетіндегі ферментті иммобилизациялау үшін пайдаланылды. Зерттеу нәтижелерін тамақ өнімдерінің қауіпсіздігі мәселелерін зерттеуде және шикізат пен тамақ өнімдерінің қауіпсіздік көрсеткіштерін экспресс әдіспен бағалауда қолдану ұсынылады.

1. Kadam U.S., Hong J.C. Advances in aptameric biosensors designed to detect toxic contaminants from food, water, human fluids, and the environment // Trends in Environmental Analytical Chemistry. – 2022. – Vol.36. – doi: 10.1016/j.teac.2022.e00184

2. Curulli A. Electrochemical Biosensors in Food Safety: Challenges and Perspectives // Molecules. – 2021. – 26(10). – doi: 10.3390/molecules26102940

3. Eyvazi S., Baradaran B., Mokhtarzadeh A. et.al. Recent advances on development of portable biosensors for monitoring of biological contaminants in foods // Trends in Food Science & Technology. – 2021. – Vol. 114. – P. 712-721

4. Guo W., Pan B., Sakkiah S. et.al. Persistent Organic Pollutants in Food: Contamination Sources, Health Effects and Detection Methods // International Journal of Environmental Research and Public Health. – 2019. – 16(22). – 4361. – doi: 10.3390/ijerph16224361

5. Garvey M. Food pollution: a comprehensive review of chemical and biological sources of food contamination and impact on human health // Nutrire. – 2019. – 44 (2). - DOI: 10.1186/s41110-019-0096-3

6. Naresh V., Lee N. A Review on Biosensors and Recent Development of Nanoctructured Materials-Enabled Biosensors // Sensors. – 2021. – 21 (4). – 1109. – doi: 10.3390/s21041109

7. Бутусов Л.А., Чудинова Г.К., Борулева Е.А. и др. Возможности и перспективы биосенсорных технологий в анализе продуктов питания // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство. – 2018. – Т. 13, № 1. – С. 70-77

8. Lynette Alvarado-Ramirez, Magdalena Rostro-Alanis, Jose Rodriguez- Rodriguez et.al. Enzyme (Single and Multiple) and Nanozyme Biosensors: Recent Developments and Their Novel Applications in the Water-Food-Health Nexus // Biosensors. – 2021. – 11 (11). – 410. – doi: 10.3390/bios11110410

9. Bogdan Bucur, Cristina Purcarea, Silvana Andreescu et. al. Addressing the Selectivity of Enzyme Biosensors: Solutions and Perspectives // Sensors. – 2021. – 21 (9). – 3038. – doi: 10.3390/s21093038

10. Будников Г.К., Евтюгин Г.А. Экспресс-тестовые методы определения ингибиторов гидролитических ферментов с помощью электрохимических биосенсоров / Г.К. Будников, Г.А. Евтюгин // Рос. хим. ж. им. Д.И. Менеделеева. – 2001. - Т. 14, № 4. – С. 86-94

11. Ramesh R., Puhazhendi P., Kumar J. et. al. Potentiometric biosensor for determination of urea in milk using immobilized Arthrobacter creatinolyticus urease // Materials Science and Engineering: C. – 2015. – V. 49. – P. 786-792

12. Meena J., Gupta A., Ahuja R. et.al. Recent advances in nano-engineered approaches used for enzyme immobilization with enhanced activity // Journal of Molecular Liquids. – 2021. – Vol. 338, 15. – doi: 10.1016/j.molliq.2021.116602

13. Liu D., Dong C. Recent advances in nano-carrier immobilized enzymes and their applications // Process Biochemistry. – 2020. – Vol. 92. – P. 464-475

14. Chandra P., Singh E.R., Arora P.K. Microbial lipases and their industrial applications: a comprehensive review // Microbial Cell Factories. – 2020. – Vol. 19. - DOI: 10.1186/s12934-020-01428-8

15. Утегенова А.О., Ашкенова З.Н., Какимова Ж.Х. и др. Особенности функционирования и практического применения биосенсоров на основе фермента холинэстеразы // Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной памяти Василия Матвеевича Горбатова. – Семей, 2018. – С. 271-273.

16. Bilal M., Hafiz M.N. Iqbal Naturally-derived biopolymers: Potential platforms for enzyme immobilization // International Journal of Biological Macromolecules. – 2019. – Vol. 130. – P. 462-482

17. Филиппова А.М. Разработка технологии формирования биосенсорных тест-систем на основе композиционных материалов : автореферат канд. биол. наук: 03.01.06 / Филиппова Анастасия Михайловна – Ставрополь, 2013. – 20 с.

18. Утегенова А.О. Разработка биометрических методов определения ксенобиотиков в молоке : дисс. на соиск. ст. PhD: 16.03.2023 / А.О. Утегенова. – Семей, 2023. – 158 с.

19. Farag M.A., Tanios M., AlKarimy S. et. al. Biosensing approaches to detect potential milk contaminants: a comprehensive review // Food Additives & Contaminants: Part A. – 2021. – Vol. 38. – P. 1169-1192.