Sistema de detección de gluten en alimentos mediante biosensado genético

Abstract

[ES] La protección del consumidor frente enfermedades de origen alimentario y prácticas fraudulentas exige métodos capaces de detectar la presencia de ciertos componentes críticos, tales como alérgenos o ingredientes ilícitos. Los métodos convencionales, basados en la espectrofotometría, cromatografía y técnicas bioanalíticas, necesitan un importante tratamiento de muestra y presentan limitaciones en cuanto a la duración de los ensayos, portabilidad y coste por análisis. El objetivo de este TFG ha sido el desarrollo de un método alternativo basado en la detección de genes que codifican proteínas alergénicas y característicos de los ingredientes asociados a prácticas ilícitas. Las dianas han sido -gliadina para el gluten, soybean lectin S para la soja, trnL para cereales, tRNA-Leu para vegetales y 16S ribosomal RNA para animales. El método propuesto consiste en la extracción de ADN de las muestras alimentarias, amplificación de la región específica y detección óptica. Además, para favorecer su implementación en la industria, se ha estudiado una metodología de ensayo e interpretación sencilla y de bajo coste. Los experimentos desarrollados incluyen la optimización de la reacción de amplificación y el modo de detección basado en nanopartículas de oro (15 nm diámetro, absorción, agregado=650 nm, absorción, disgregado=520 nm ). Se estudió las prestaciones analíticas del sistema, obteniéndose excelente sensibilidad (ADN genómico 10 pmol), selectividad (ausencia de amplificación inespecífica) y reproducibilidad (desviación 2-11 %). También, se estableció la influencia del efecto matriz, mediante un estudio de distintas formulaciones de alimentos. El método se aplicó al análisis de alimentos actualmente comercializados. Los resultados han indicado que es posible su integración en un sistema de biosensado competitivo según las necesidades de la industria alimentaria, facilitando un mejor control de la seguridad alimentaria y de los fraudes.

[EN] Protect consumer against foodborne illnesses and fraudulent practices requires methods capable of detecting the presence of certain critical components, such as allergens and illicit ingredients. Conventional methodssuch as spectrometry and chromatography and bioanalytical techniques, require an important sample treatment and have limitations regarding to assay duration, portability and analysis cost. The objective of this project was the development of an alternative method based on the detection of genes that encode proteins related to food allergies and ingredients associated with illegal practices. The targets were -gliadin for gluten, soybean lectin S for soya beans, trnL for cereals, tRNA-Leu for vegetables and 16S ribosomal RNA for animals. The proposed method consisted of the DNA extraction of food samples, the amplification of the specific region and its subsequent optical detection. Furthermore, easy interpretation and low-cost assay platform were studied in order to foster its implementation in the industry. The experiments developed include amplification reaction optimization and its detection mode using gold nanoparticles (15 nm diameter, absorption, agregated=650 nm,  absorption, disgregated =520 nm). System analytic properties had been studied, obtaining excellent sensibility (genomic DNA 10 pmol), selectivity (absence of interspecific amplification) and reproducibility (standard deviation 2-11 %). Furthermore, the influence of matrix effect was established by studying different food formulations. The method was applied in already commercialized products. The results show that it is feasible its integration as a competitive biosensing system according to food industry demands to facilitate a better control over food security and frauds.