foodindustryПищевая промышленность: наука и технологииFood Industry: Science and Technology2073-4794Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствиюfoodindustry-684Research ArticleСтатьиАналитические характеристики новых иммуноферментных тест-систем на бета-лактамные антибиотики в пищевой продукции и продовольственном сырьеAnalytical characteristics of new enzyme immunoassay systems for beta-lactam antibiotics in food products and raw materialsКуприенкоО. С.KuprienkoO. S.

Куприенко Ольга Сергеевна, кандидат химических наук, доцент, ведущий научный сотрудник

ул. Академика Купревича, 5/2, 220084, г. Минск

Kuprienko Olga Sergeevna, PhD (Chemistry), Leading Researcher

5/2, Academic Kuprevich str., 220084, Minsk

kuprienko@iboch.byЗильберманА. И.ZilbermanA. I.

Зильберман Анна Игоревна, научный сотрудник

ул. Академика Купревича, 5/2, 220084, г. Минск

Zilberman Anna Igorevna, Researcher

5/2, Academic Kuprevich str., 220084, Minsk

info@iboch.byВашкевичИ. И.VashkevichI. I.

Вашкевич Ирина Игнатьевна, кандидат химических наук, доцент, ведущий научный сотрудник

ул. Академика Купревича, 5/2, 220084, г. Минск

Vashkevich Irina Ignatievna, PhD (Chemistry), LeadingResearcher

5/2, Academic Kuprevich str., 220084, Minsk

vashkevich@iboch.byСвиридовО. В.SviridovO. V.

Свиридов Олег Васильевич, доктор химических наук, профессор, заведующий лабораторией «Химия белковых гормонов»

ул. Академика Купревича, 5/2, 220084, г. Минск

Sviridov Oleg Vasilevich, Doctor of Chemistry, Professor, Head of the Laboratory «Chemistry of Protein Hormones»

5/2, Academic Kuprevich str., 220084, Minsk

sviridov@iboch.byГосударственное научное учреждение «Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси»Institute of Bioorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus2024280120251748295Copyright © Куприенко О.С., Зильберман А.И., Вашкевич И.И., Свиридов О.В., 20252025Куприенко О.С., Зильберман А.И., Вашкевич И.И., Свиридов О.В.Kuprienko O.S., Zilberman A.I., Vashkevich I.I., Sviridov O.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://foodindustry.belal.by/jour/article/view/684

Исследованы аналитические характеристики двух разработанных микропланшетных тест-систем для прямого конкурентного иммуноферментного анализа бета-лактамных антибиотиков. Одна из систем «ПРОДОСКРИН® ИФА-Бета-Лактам» включает рекомбинантный микробный рецептор бета-лактамов, который распознает и связывает как пенициллины, так и цефалоспорины. Вторая биоаналитическая система «ПРОДОСКРИН® ИФА-Пенициллин» основана на взаимодействии пенициллинов со специфичными к ним высокоаффинными поликлональными антителами. Калибраторы для построения градуировочного графика в обоих случаях готовят путем последовательного разведения раствора ампициллина, и массовая доля суммы бета-лактамов или пенициллинов в образцах измеряется относительно концентрации этого антибиотика. Найдены показатели специфичности обеих тест-систем, рассчитаны параметры точности выполнения измерений, установлены диапазоны определений и охарактеризована область применения соответствующих методик иммуноферментного анализа. Для тест-системы «ПРОДОСКРИН® ИФА-Бета-Лактам» показано наличие смещения результатов измерений массовой доли антибиотиков в кисломолочной продукции, мясе и субпродуктах, что учтено при расчете суммарной неопределенности методики. Метрологически аттестованные рабочие характеристики, область применения и порядок проведения анализа с использованием тест-системы «ПРОДОСКРИН® ИФА-Пенициллин» соответствуют описанию в МВИ.МН 5336-2015.

The analytical characteristics of two developed kits for enzyme-linked immunosorbent assay of beta-lactam antibiotics were studied. PRODOSCREEN® ELISA-Beta-Lactam kit includes a recombinant microbial beta-lactam receptor that recognizes and binds both penicillins and cephalosporins. PRODOSCREEN® ELISA-Penicillin kit is based on the interaction of penicillins with high affinity polyclonal antibodies specific to these antibiotics. Calibration solutions in both cases are prepared on the basis of ampicillin, therefore, the contents of beta-lactams or penicillins in the samples are measured relative to the concentration of this antibiotic. In the experiments, the specificities of the test systems were determined, the accuracy parameters for measuring the sum of beta-lactam antibiotics were calculated, the ranges of determination and the scopes of application of enzyme-linked immunosorbent assays of beta-lactams were established. It was shown that the recovery is significantly different from 1 when the measurements of beta-lactam concentrations in fermented milk products, meat and offal are carried out using the PRODOSCREEN® ELISA-Beta-Lactam kit. This finding was taken into account when calculating the total uncertainty of the method. As for PRODOSCREEN® ELISA-Penicillin test system, its metrologically certified performance characteristics, scope of application and the analytical procedure correspond to the parameters described in MVI.MN 5336-2015.

бета-лактамные антибиотикипенициллиныцефалоспориныиммуноферментный анализметодика измеренийbeta-lactam antibioticspenicillinscephalosporinsenzyme-linked immunosorbent assayvalidationReferencesВлияние антибиотиков, использующихся в животноводстве, на распространение лекарственной устойчивости бактерий (обзор) / И. С. Сазыкин [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. — 2021. — Т. 57, № 1. — С. 24–35. DOI: 10.31857/S0555109921010335Влияние антибиотиков, использующихся в животноводстве, на распространение лекарственной устойчивости бактерий (обзор) / И. С. Сазыкин [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. — 2021. — Т. 57, № 1. — С. 24–35. DOI: 10.31857/S0555109921010335Improved enzyme immunoassay for group-specific determination of penicillins in milk / A. Strasser [et al.] // Food Agric. Immunol. — 2003. — V. 15, № 2. — P. 135–143. doi 10.1080/09540100400003493Improved enzyme immunoassay for group-specific determination of penicillins in milk / A. Strasser [et al.] // Food Agric. Immunol. — 2003. — V. 15, № 2. — P. 135–143. doi 10.1080/09540100400003493Production of penicillin-specific polyclonal antibodies for a group specific screening ELISA / P. Cliquet [et al.] // Food Agric. Immunol. — 2007. — V. 18, № 3–4. — P. 237–252. doi 10.1080/09540100701802908Production of penicillin-specific polyclonal antibodies for a group specific screening ELISA / P. Cliquet [et al.] // Food Agric. Immunol. — 2007. — V. 18, № 3–4. — P. 237–252. doi 10.1080/09540100701802908A broadly applicable approach to prepare monoclonal anti-cephalosporin antibodies for immunochemical residue determination in milk / A. Bremus [et al.] // Anal. Bioanal. Chem. — 2012. — № 2. — P. 403:503–515. DOI 10.1007/s00216-012-5750-zA broadly applicable approach to prepare monoclonal anti-cephalosporin antibodies for immunochemical residue determination in milk / A. Bremus [et al.] // Anal. Bioanal. Chem. — 2012. — № 2. — P. 403:503–515. DOI 10.1007/s00216-012-5750-zSynthesis of novel hapten and production of generic monoclonal antibody for immunoassay of penicillins residues in milk / S.N. Jiao [et al.] // J. Environ. Sci. Health. B. — 2013. — V. 48, № 6. — P. 486–494. doi 10.1080/03601234.2013.761908Synthesis of novel hapten and production of generic monoclonal antibody for immunoassay of penicillins residues in milk / S.N. Jiao [et al.] // J. Environ. Sci. Health. B. — 2013. — V. 48, № 6. — P. 486–494. doi 10.1080/03601234.2013.761908Integration of antibody-antigen and receptor-ligand reactions to establish a gold strip biosensor for detection of 33 -lactam antibiotics / Y. Li [et al.] // Sci. China Mater. — 2021. — V. 64, № 8. — P. 2056–2066. doi.org/10.1007/s40843-020-1578-0Integration of antibody-antigen and receptor-ligand reactions to establish a gold strip biosensor for detection of 33 -lactam antibiotics / Y. Li [et al.] // Sci. China Mater. — 2021. — V. 64, № 8. — P. 2056–2066. doi.org/10.1007/s40843-020-1578-0Конъюгаты аминопенициллинов с белками: синтез, иммуногенные свойства и связывание с рецептором бета-лактамов и антителами / О. В. Куприенко [и др.] // Биоорганическая химия. — 2022. — Т. 48, №1. — С. 75–86. DOI: 10.31857/S0132342322010067Конъюгаты аминопенициллинов с белками: синтез, иммуногенные свойства и связывание с рецептором бета-лактамов и антителами / О. В. Куприенко [и др.] // Биоорганическая химия. — 2022. — Т. 48, №1. — С. 75–86. DOI: 10.31857/S0132342322010067Penicillin binding proteins: key players in bacterial cell cycle and drug resistance processes / P. Macheboeuf [et al.] // FEMS Microbiol. Rev. — 2006. — V. 30, № 5. — P. 673–691. doi 10.1111/j.1574-6976.2006.00024.xPenicillin binding proteins: key players in bacterial cell cycle and drug resistance processes / P. Macheboeuf [et al.] // FEMS Microbiol. Rev. — 2006. — V. 30, № 5. — P. 673–691. doi 10.1111/j.1574-6976.2006.00024.xThe penicillin-binding proteins: structure and role in peptidoglycan biosynthesis / E. Sauvage [et al.] // FEMS Microbiol. Rev. — 2008. — V. 32, № 3. — P. 234–258. doi 10.1111/j.1574-6976.2008.00105.xThe penicillin-binding proteins: structure and role in peptidoglycan biosynthesis / E. Sauvage [et al.] // FEMS Microbiol. Rev. — 2008. — V. 32, № 3. — P. 234–258. doi 10.1111/j.1574-6976.2008.00105.xDevelopment of a rapid multi-residue assay for detecting -lactams using penicillin binding protein 2x* / K. Zeng [et al.] // Biomed. Environ. Sci. — 2013. — V. 26, №2. — P. 100–109. doi 10.3967/0895-3988.2013.02.004Development of a rapid multi-residue assay for detecting -lactams using penicillin binding protein 2x* / K. Zeng [et al.] // Biomed. Environ. Sci. — 2013. — V. 26, №2. — P. 100–109. doi 10.3967/0895-3988.2013.02.004A gold immunochromatographic assay for the rapid and simultaneous detection of fifteen -lactams / Y. Chen [et al.] // Nanoscale. — 2015. — V. 7, № 39. — P. 16381-16388. doi: 10.1039/c5nr04987cA gold immunochromatographic assay for the rapid and simultaneous detection of fifteen -lactams / Y. Chen [et al.] // Nanoscale. — 2015. — V. 7, № 39. — P. 16381-16388. doi: 10.1039/c5nr04987cСерченя Т. С. Прямое конъюгирование пенициллинов и цефалоспоринов с белками для рецепторного анализа бета-лактамных антибиотиков / Т. С. Серченя, И. В. Горбачева, О. В. Свиридов // Биоорганическая химия. — 2022. — Т. 48. №1. — С. 63–74. doi: 10.31857/S0132342322010122Серченя Т. С. Прямое конъюгирование пенициллинов и цефалоспоринов с белками для рецепторного анализа бета-лактамных антибиотиков / Т. С. Серченя, И. В. Горбачева, О. В. Свиридов // Биоорганическая химия. — 2022. — Т. 48. №1. — С. 63–74. doi: 10.31857/S0132342322010122Identification of BlaR, the signal transducer for beta-lactamase production in Bacillus licheniformis, as a penicillin-binding protein with strong homology to the OXA-2 beta-lactamase (class D) of Salmonella typhimurium / Y.F. Zhu [et al.] // Journal of Bacteriology. — 1990. — V. 172, № 2. — P. 1137–1141. doi: 10.1128/jb.172.2.1137-1141.1990Identification of BlaR, the signal transducer for beta-lactamase production in Bacillus licheniformis, as a penicillin-binding protein with strong homology to the OXA-2 beta-lactamase (class D) of Salmonella typhimurium / Y.F. Zhu [et al.] // Journal of Bacteriology. — 1990. — V. 172, № 2. — P. 1137–1141. doi: 10.1128/jb.172.2.1137-1141.1990Expression in Escherichia coli of the carboxy terminal domain of the BLAR sensory-transducer protein of Bacillus licheniformis as a water-soluble Mr 26 000 penicillin-binding protein / B. Joris [et al.] // FEMS Microbiology Letters. — 1990. — Vol. 70, № 1. — P. 107–113. doi: 10.1016/0378-1097(90)90111-3Expression in Escherichia coli of the carboxy terminal domain of the BLAR sensory-transducer protein of Bacillus licheniformis as a water-soluble Mr 26 000 penicillin-binding protein / B. Joris [et al.] // FEMS Microbiology Letters. — 1990. — Vol. 70, № 1. — P. 107–113. doi: 10.1016/0378-1097(90)90111-3The kinetic properties of the carboxy terminal domain of the Bacillus licheniformis 749/I BlaR penicillinreceptor shed a new light on the derepression of beta-lactamase synthesis / V. Duval [et al.] // Mol. Microbiol. — 2003. — Vol. 48, № 6. — P. 1553-1564. doi: 10.1046/j.1365-2958.2003.03520.xThe kinetic properties of the carboxy terminal domain of the Bacillus licheniformis 749/I BlaR penicillinreceptor shed a new light on the derepression of beta-lactamase synthesis / V. Duval [et al.] // Mol. Microbiol. — 2003. — Vol. 48, № 6. — P. 1553-1564. doi: 10.1046/j.1365-2958.2003.03520.xDevelopment of a direct ELISA based on carboxy-terminal of penicillin-binding protein BlaR for the detection of b-lactam antibiotics in foods / J. Peng [et al.] // Anal. Bioanal. Chem. — 2013. — V. 405, №. 27. — P. 8925–8933. doi 10.1007/s00216-013-7311-5Development of a direct ELISA based on carboxy-terminal of penicillin-binding protein BlaR for the detection of b-lactam antibiotics in foods / J. Peng [et al.] // Anal. Bioanal. Chem. — 2013. — V. 405, №. 27. — P. 8925–8933. doi 10.1007/s00216-013-7311-5Analysis of the stability and affinity of BlaR-CTD protein to -lactam antibiotics based on docking and mutagenesis studies / J. Ning [et al.] // J. Biol. Eng. — 2019. — V. 13, № 1. — P. 27-43. doi.org/10.1186/s13036-019-0157-4Analysis of the stability and affinity of BlaR-CTD protein to -lactam antibiotics based on docking and mutagenesis studies / J. Ning [et al.] // J. Biol. Eng. — 2019. — V. 13, № 1. — P. 27-43. doi.org/10.1186/s13036-019-0157-4Rapid Detection of 21 -Lactams using Immunochromatographic Assay Based on Mutant BlaR-CTD Protein from Bacillus Licheniformis / Y. Li [et al.] // Analyst. — 2020. — V. 145, № 9. P. 3257-3265. doi: 10.1039/d0an00421aRapid Detection of 21 -Lactams using Immunochromatographic Assay Based on Mutant BlaR-CTD Protein from Bacillus Licheniformis / Y. Li [et al.] // Analyst. — 2020. — V. 145, № 9. P. 3257-3265. doi: 10.1039/d0an00421aМетод количественного определения активного рецептора бета-лактамных антибиотиков BLAR-CTD для биоаналитического применения / Т.С. Серченя [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. — 2023. — Т. 59, № 1. — С. 81-95. doi: 10.31857/S0555109923010105Метод количественного определения активного рецептора бета-лактамных антибиотиков BLAR-CTD для биоаналитического применения / Т.С. Серченя [и др.] // Прикладная биохимия и микробиология. — 2023. — Т. 59, № 1. — С. 81-95. doi: 10.31857/S0555109923010105Crystal Structure of the Sensor Domain of the BlaR Penicillin Receptor fromBacillus licheniformis / F. Kerff [et al.] // Biochemistry. — 2003 — V. 42, № 44. — P. 12835–12843. doi:10.1021/bi034976aCrystal Structure of the Sensor Domain of the BlaR Penicillin Receptor fromBacillus licheniformis / F. Kerff [et al.] // Biochemistry. — 2003 — V. 42, № 44. — P. 12835–12843. doi:10.1021/bi034976aКоличественное описание неопределенности в аналитических измерениях. Руководство ЕВРАХИМ/ СИТАК CG 4. Третье издание. Пер. с англ. Р. Л. Кадиса [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.eurachem.org/images/stories/Guides/pdf/QUAM2012_P1_RU_V2.pdf. — Дата доступа: 10.07.2024.Количественное описание неопределенности в аналитических измерениях. Руководство ЕВРАХИМ/ СИТАК CG 4. Третье издание. Пер. с англ. Р. Л. Кадиса [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://www.eurachem.org/images/stories/Guides/pdf/QUAM2012_P1_RU_V2.pdf. — Дата доступа: 10.07.2024.СТБ ISO 5725-2-2022. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений. — Взамен СТБ ИСО 5725-2-2002. — Введ. 01.01.2023. — Минск: Госстандарт,2022. — 70 с.СТБ ISO 5725-2-2022. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений. — Взамен СТБ ИСО 5725-2-2002. — Введ. 01.01.2023. — Минск: Госстандарт,2022. — 70 с.VAM Project 3.2.1 Development and Harmonization of Measurement Uncertainty Principles Part (d): Protocol for uncertainty evaluation from validation data / V.J. Barwick, S.L.R. Ellison. — LGC (Teddington) Limited, 2000. — 90 c.VAM Project 3.2.1 Development and Harmonization of Measurement Uncertainty Principles Part (d): Protocol for uncertainty evaluation from validation data / V.J. Barwick, S.L.R. Ellison. — LGC (Teddington) Limited, 2000. — 90 c.СТБ ИСО 5725-3-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 3. Промежуточные показатели прецизионности стандартного метода измерений. — Введен впервые 01.07.2003. — Минск: Госстандарт,2022. — 35 с.СТБ ИСО 5725-3-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 3. Промежуточные показатели прецизионности стандартного метода измерений. — Введен впервые 01.07.2003. — Минск: Госстандарт,2022. — 35 с.СТБ ИСО 5725-6-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике. — Введен впервые 01.07.2003. — Минск: Госстандарт,2002. — 48 с.СТБ ИСО 5725-6-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике. — Введен впервые 01.07.2003. — Минск: Госстандарт,2002. — 48 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.