Quantum-chemical study of the molecular structure of wheat grain mycotoxins | Квантово-химическое изучение молекулярной структуры микотоксинов зерна пшеницы

English. Due to the increased spread of toxin-forming fungi on grain crops and grain contamination with toxic secondary metabolites, it is important to identify and develop innovative methods for disinfection and a more detailed study of mycotoxins at the quantum chemical level. The aim of this study was to investigate the geometric parameters, stability, and reactivity of mycotoxin molecules (aflatoxin B1, deoxynivalenol (DON), zearalenone, T-2 toxin) that determine the risks of reducing the quality and safety of wheat grain obtained in extreme weather conditions. The mycotoxin study took into account such indicators as total energy, the energy of HOMO and LUMO molecular orbitals, Homo-LUMO gap, electron repulsion energy, vibration frequencies of IR spectra, and electrostatic potential maps. Quantum-chemical calculations generated a data array that will be useful for further studying the interaction of mycotoxins with wheat grain proteins. Thus, the quantum-chemical methods open up new opportunities for studying mycotoxins and their properties through the use of quantum mechanics principles.

Russian. В связи с увеличением распространения на зерновых культурах токсинообразующих грибов и загрязнения зерна их токсичными вторичными метаболитами актуально выявление и разработка инновационных методов обеззараживания и более детального изучения микотоксинов на квантово-химическом уровне. Цель исследования - изучение геометрических параметров, стабильности, реактивности молекул микотоксинов (афлатоксина B1, дезоксиниваленола (ДОН), зеараленона, Т-2 токсина), определяющих риски снижения качества и безопасности зерна пшеницы, полученного в экстремальных погодных условиях. В рамках исследования микотоксинов учитывались такие показатели, как общая энергия (Total energy), энергия молекулярных орбиталей HOMO и LUMO, размер энергетического зазора HOMO-LUMO (Homo-LUMO gap), энергия отталкивания электронов (Repulsion energy), вибрационные частоты ИК-спектров, карты электростатического потенциала. В ходе квантово-химических вычислений был сформирован массив данных, который будет полезен для дальнейшего изучения взаимодействия микотоксинов с белками зерна пшеницы. Таким образом, квантово-химические методы открывают новые возможности для исследования микотоксинов и их свойств благодаря применению принципов квантовой механики.