علماء روس يطورون طريقة لاستخلاص بقايا المضادات الحيوية من الحليب
© Photo / /unsplash/The Humble Co.
تابعنا عبر
طور باحثون في جامعة سانت بطرسبورغ الحكومية طريقة أسرع وأكثر ملاءمة للبيئة لاستخلاص مضادات البنسلين من حليب الأبقار، تعتمد هذه التقنية على مذيب فوق جزيئي قابل للتحلل الحيوي بدلاً من كميات كبيرة من المواد الكيميائية العضوية الخطرة.
كشفت الاختبارات عن وجود الأمبيسيلين والأموكسيسيلين بتراكيز أقل من الحد المسموح به، مع العلم أن التحليل الكروماتوغرافي المخبري لا يزال ضروريًا للقياس النهائي.
أهمية بقايا المضادات الحيوية في الحليب
تُستخدم المضادات الحيوية في تربية المواشي لعلاج الأمراض والوقاية منها، وفي بعض الحالات، لتحفيز النمو أو تحسين كفاءة التغذية. مع ذلك، فإن الاستخدام المفرط أو غير المنضبط قد يُخلّف كميات ضئيلة من هذه الأدوية في الحليب واللحوم وغيرها من المنتجات الحيوانية.
قد يؤدي التعرض المتكرر لبقايا المضادات الحيوية إلى آثار سامة أو ردود فعل تحسسية لدى الأشخاص ذوي الحساسية، كما يُسهم في انتشار البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية، مما يجعل اختبار الأغذية الموثوق به أمرًا بالغ الأهمية للصحة العامة، والرقابة البيطرية، وصناعة الألبان.
يُعدّ الكشف عن هذه البقايا صعبًا من الناحية التقنية، لأن الحليب ليس سائلًا بسيطًا، بل هو مستحلب معقد غني بالبروتينات والدهون، والتي قد تحبس المضادات الحيوية المستهدفة، وتتداخل مع القياسات، بل وتتلف الأجهزة التحليلية الحساسة إذا لم تُزال قبل الاختبار.
مشكلة التحليل الكيميائي التقليدي
عادةً ما تعزل المختبرات المادة المراد قياسها قبل تحديدها باستخدام الأجهزة التحليلية، وتعتمد هذه المرحلة التحضيرية غالبًا على مذيبات عضوية متطايرة، قد تكون ضارة للعاملين في المختبر، وقادرة على إنتاج نفايات كيميائية خطرة.
لذلك، يبحث الباحثون عن مواد استخلاص أكثر أمانًا قادرة على فصل المضادات الحيوية بكفاءة مع تقليل كمية الكواشف الخطرة المستخدمة، ومن الخيارات الواعدة المذيب فوق الجزيئي، وهو طور سائل خاص يتكون من مجموعات منظمة من جزيئات فعالة سطحيًا.
تحتوي هذه الجزيئات على مناطق قطبية متوافقة مع الماء ومناطق غير قطبية متوافقة مع الزيت، مما يسمح لها بالتجمع في تراكيب كروية تُسمى المذيلات. في ظل ظروف مناسبة، تتركز المذيلات في طبقة منفصلة حاملةً معها مركبات كيميائية محددة، وتعمل المذيلات كجامعات جزيئية دقيقة، تُحيط بالمضادات الحيوية وتُركّزها ليسهل فصلها عن باقي الحليب وقياسها.
بديل قابل للتحلل الحيوي
قد تحتوي المذيبات فوق الجزيئية الحالية على مواد خافضة للتوتر السطحي اصطناعية مُستديمة ضارة بالبيئة،وقد عالج فريق سانت بطرسبورغ هذه المشكلة باستخدام "غلوتامات كوكويل الصوديوم"، وهي مادة خافضة للتوتر السطحي قابلة للتحلل الحيوي مُنتجة من الأحماض الدهنية والأحماض الأمينية.
يتحلل هذا المركب طبيعيًا دون أن يُسبب نفس العبء البيئي الذي تُسببه العديد من الكواشف التقليدية، وقد دعمت خصائصه المعتدلة نسبيًا استخدامه في مجالات تشمل مستحضرات التجميل، مما يجعله أكثر أمانًا لكل من الكيميائي التحليلي والبيئة المحيطة.
كيف تعمل عملية الاستخلاص في عشر دقائق
تبدأ العملية بإضافة محلول حمضي إلى الحليب، مما يُزعزع استقرار المستحلب ويؤدي إلى ترسب البروتينات والدهون، بينما تبقى المضادات الحيوية في السائل الحمضي الصافي فوقها، ثميُضاف هذا السائل إلى محلول قلوي يحتوي على "غلوتامات كوكويل الصوديوم"، ويؤدي تغيير الظروف إلى تقليل ذوبان المادة الفعالة سطحيًا، مما يُسبب تكوّن طور فوق جزيئي منفصل. تقوم المذيلات بتجميع المضادات الحيوية المستهدفة داخل هذه الطبقة، والتي يمكن إدخالها بعد ذلك إلى جهاز كروماتوغرافي لتحديدها وقياسها.
استغرقت مرحلة الاستخلاص حوالي 10 دقائق، وقد نجح الباحثون في تطبيقها على حليب ذي محتوى دهني مختلف، مما يُثبت أن الطريقة فعّالة رغم اختلاف أحد المكونات الرئيسية المتداخلة في المنتج، وتم تحليل المستخلصات الناتجة باستخدام كروماتوغرافيا السائل عالي الأداء المقترنة بالكشف الطيفي الكتلي، وهي تقنية مخبرية حساسة تفصل المركبات الكيميائية وتُحددها وفقًا لخصائصها الجزيئية.
لذا، لا تُعدّ هذه التقنية الجديدة مجرد اختبار منزلي بسيط أو جهاز استشعار مستقل، بل يكمن ابتكارها الرئيسي في توفير طريقة أسرع وأكثر استدامة لتحضير عينات الحليب قبل إجراء التحليل الآلي الدقيق.
الكشف عن المضادات الحيوية الشائعة من فئة البنسلين
قام الباحثون بتقييم الطريقة باستخدام "الأمبيسيلين" و"الأموكسيسيلين"، وهما مضادان حيويان شائعا الاستخدام في علاج الماشية، ووفقًا للتقرير المنشور، كشفت الطريقة عن تراكيز أقل من المستوى المسموح به وهو 4 ميكروغرامات لكل كيلوغرام، مع حساسية أقل بأربع مرات من الحد المسموح به للأموكسيسيلين، وحوالي 13 مرة أقل منه للأمبيسيلين.
يُظهر المصدر قيمة واحدة للأموكسيسيلين باستخدام وحدة كتلة مختلفة عن القياسات الأخرى، لذا فإن الحساسية النسبية التي أبلغ عنها الباحثون أوضح من المقارنة المباشرة لأرقام التركيز المطبوعة.
مجالات استخدام هذه التقنية
يمكن لهذه الطريقة أن تدعم المختبرات البيطرية والصحية، ومراكز التفتيش الرقابية، وشركات تصنيع الألبان التي تحتاج إلى فحص المواد الخام بحثًا عن التلوث بالمضادات الحيوية. فسرعة الاستخلاص، وبساطة الإجراء، وانخفاض استهلاك الكواشف، قد تُمكّن المختبرات من معالجة العينات بكفاءة أكبر مع إنتاج نفايات خطرة أقل.
يعتقد الباحثون أيضًا أن هذا النهج قابل للتطبيق مستقبلًا للكشف عن البنسلينات أو المركبات العضوية الأخرى في المواد البيولوجية الغنية بالبروتين، مثل مصل الدم والبول، مع العلم أن هذا الاحتمال يتطلب دراسات منفصلة وتحققًا لكل نوع من العينات.
ويبحث الفريق حاليًا في مركبات أخرى قابلة للتحلل الحيوي ذات خصائص أمفيباثية، والتي يمكن أن تُشكّل مذيبات فوق جزيئية، بهدف أوسع يتمثل في جعل التحليل الكيميائي أكثر أمانًا دون المساس بالحساسية أو الدقة، وفق بوابة روسيا العلمية.
ولا يقتصر الإنجاز الرئيسي على سرعة الكشف فحسب، بل يشمل أيضًا عملية تحضير عينات أنظف، فمن خلال استبدال المذيبات الخطرة التقليدية بنظام جزيئي قابل للتحلل الحيوي، أثبت الباحثون أن تحليل سلامة الأغذية يمكن أن يصبح أكثر كفاءة وأكثر مراعاةً للبيئة.
