Development of a lateral flow device for T-2 toxin and HT-2 toxin in wheat and oats

Abstract

Verunreinigungen von Mykotoxinen in Tierfutter und Lebensmittel ist ein verbreitetes Problem vor allem in Entwicklungsländern. Die wichtigsten Mykotoxine sind Aflatoxine, Zearalenon, Fumonisine und Trichothecene. Diese Masterarbeit befasst sich mit T-2 Toxin und dessen Metabolit HT-2 Toxin aus der Gruppe der Trichothecene. High performance liquid chromatography (HPLC) und Gaschromatographie, meistens gekoppelt mit einem Massenspektrometer, ist weitverbreitet für Analysen und Quantifizierungen in landwirtschaftlichen Proben.<br />Schnelltests basierend auf Immunoassays wie zum Beispiel Lateral Flow Devices (LFDs) für Mykotoxine werden immer häufiger verwendet und sind bereits jetzt ein wichtiger Bestandteil in der Mykotoxinanalytik neben den üblichen Standardmethoden. Das Ziel der Masterarbeit war die Entwicklung eines Lateral Flow Device (LFD) zum raschen Nachweis von HT-2 toxin und T-2 Toxin als Summe in Weizen und Hafer. Die wichtigsten Aufgaben waren die Wahl der Nitrocellulosemembran, Optimierung der kolloidalen Goldlösung sowie der Probenextraktion und auch eine geeignete Kalibrationskurve wurde erstellt. Weiters wurde versucht das HT-2-BSA Konjugat zu verbessern indem verschiedene Reinigungsmethoden, verschiedene Konzentrationen an BSA sowie verschiedene Kopplungsverhältnisse getestet wurden. Weizen und Hafer wurden mit 70 % Methanol für drei Minuten in einem Verhältnis von 1:5 extrahiert und anschließend ohne weitere Reinigungsschritte mit destilliertem Wasser ebenfalls im Verhältnis 1:5 verdünnt. Eine Lösung, welche kolloidale Goldpartikel mit einem Durchmesser von 40 nm enthält, wurde verwendet um Test- und Kontrollline sichtbar zu machen. Der entwickelte Teststreifen hat eine Nachweisgrenze von 59 µg T-2 und HT-2 Toxin pro Kilogramm Hafer und 66 µg/kg in Weizen. Der Arbeitsbereich dieses Teststreifens reicht bis 500 µg/kg für beide Matrizes.<br />

Contamination of mycotoxins in the food and feed sector is a prevalent problem especially in developing countries. The most important mycotoxins are aflatoxins, zearalenone, fumonisins and trichothecenes.<br />This master thesis is engaged in T-2 toxin as well as HT-2 toxin which derive from the group of trichothecenes. For mycotoxin detection rapid immunoassay-based tests such as lateral flow devices are used besides analytical standard methods such as high performance liquid chromatography or gas chromatography. The aim of this master thesis was the development of a lateral flow device for the sum of T-2 toxin and HT-2 toxin in wheat and oat. The major parts were investigations in the choice of the nitrocellulose membrane, in colloidal gold production, in the extraction of the sample and the improvement of the calibration curve as well as the optimization of the HT-2-BSA conjugate which was sprayed as test line. Matrix was extracted with 70% methanol for three minutes with a ratio of 1:5 and diluted with D.I. water with a ratio of 1:5. The extract was used without any purification and the whole test procedure lasts approximately ten minutes. A solution containing colloidal gold particles with a diameter of approximately 40 nm were used as signal reagent. The developed lateral flow device has a detection limit of 59 µg T-2 toxin and HT-2 toxin per kilogram oat and 66 µg/kg for wheat. The working range for this strip test is up to 500 µg analyte per kg for both matrices.