《食物科学》:河南农业大学毛烨炫博士等:低
发布时间:
2026-02-22 22:42
来源: j9.com官方网站
原创
SPE次要基于固体萃取剂的选择性吸选择性洗脱特征,实现对方针化合物的富集净化,DESs的引入能够添加SPE的选择性,从而提高靶标的收受接管率。但目前基于DESs-SPE手艺正在提取实菌毒素中的研究还较少。Kardani等以ChCl做为HBAs,以甘油做为HBDs,夹杂加热获得DESs,将其功能化于MOF概况,以不变MOF,并取MIP连系,制备获得新型固体萃取剂(MOF-DESsMIP),用于提取谷物中AFs(图7A)。成果表白,25 g谷物样本经100 mL甲醇-水(70∶30,V/V)溶液提取,10 mL提取液用磷酸盐缓冲液稀释5 倍,随后通过基于MOF-柱,AFs则被MIP捕捉,逗留正在SPE柱内,最初利用3 mL乙腈-水(90∶10,V/V)溶液对SPE柱进行洗脱,获得富集净化后的AFs溶液,富集因子达159,提取效率(95。3%~98。5%)也比SPE柱高。
3)DESs取多种阐发方式的联用:DESs正在提取样本中实菌毒素的使用大都集中正在基于DESs的提取方式取基于液相色谱或UV-Vis的联用,而取其他快速检测方式(如LFA法)联用还未见相关报道。因而,进一步探究DESs取其他阐发方式联用的可行性,扩大DESs正在样本前处置中的使用范畴,具有主要的现实意义。
样品处置涉及阐发物的提取和样品提取物的纯化。可是正在提取过程中,保守方式存正在步调繁琐、耗损大量高毒无机溶剂的错误谬误,因而,萃取过程中常用的保守无机溶剂逐步被新型绿色的溶剂所代替,如低共熔溶剂(DESs)。DESs是由氢键供体(HBDs)和氢键受体(HBAs)以恰当的物质的量比夹杂生成。
实菌毒素品种较多,极性差别较大,可通过调控HBAs和HBDs的极性,实现DESs极性的精准设想,达到提取特定实菌毒素的目标。Pradanas-González等以ChCl为HBAs,通过组合分歧极性的HBDs(尿素、乙二醇、丙二酸或葡萄糖),夹杂加热制备分歧极性的DESs,用于提取食用油中的ZEN、DON和OTA 3种线 mL(含16。4%水)DESs振荡夹杂后,ChCl+尿素制备获得的DESs对DON和OTA具有较高的提取效率(72%~75%),对ZEN的提取效率较低(23%),这可能是由于该DESs极性较大,取DON和OTA极性类似,而取ZEN的极性相差较大。同样,以ChCl为HBAs,以尿素、乙二醇、丙二酸和葡萄糖为HBDs,夹杂加热合成DESs,间接用于提取可食用虫豸中的线 g虫豸粉末样本间接取1 mL DESs夹杂离心后,取超纯水1∶1(V/V)稀释即可上样进行检测,可同时提取5种极性类似的线,OTA),而且比常规无机溶剂提取效率提高了1 倍以上。成果显示,以丙二酸做为HBDs时,提取效率最低,而以尿素为HBDs合成的DESs具有最高的提取效率,表白所制备DESs的提取效率取决于HBDs的品种。
目因为某些实菌毒素正在酸性前提不变性较高,通过选择具有分歧酸碱性的HBAs和HBDs,可调控DESs的pH值,从而改善DESs对此类实菌毒素的提取机能。PAT是一种由曲霉和青霉等实菌发生的次级代谢产品,普遍存正在于各类霉变生果中,其布局正在酸性前提下很是不变,碱性中容易降解。Taşpinar等以ChCl、甜菜碱和L-脯氨酸为HBAs,以L-酒石酸、乳酸、甘油和麦芽糖为HBDs,通过HBAs取HBDs分歧物质的量比夹杂,超声加热制备获得分歧酸性的DESs,用于提取果汁中PAT。成果表白,当果汁样本别离经酶处置和乙腈-水(1∶1,V/V)萃取后,2。0 mL样本提取液取410 μL DESs溶剂夹杂,推进PAT从无机相向DESs相转移。最终发觉,ChCl+酒石酸所构成的DESs对PAT有最高的富集因子(150),是其他萃取手艺的1。5~50 倍,利用DES提取PAT有较好的提取结果;同时按照密度泛函理论计较也表白PAT取ChCl+酒石酸具有更强的彼此感化,尝试成果取理论计较成果分歧。
ZEN是由禾谷镰刀菌属发生的次级代谢产品,凡是会污染玉米、小麦等谷物,正在酸性前提下消融度较高。因而,Elik等以甜菜碱做为HBAs,以苯乙酸做为HBDs,夹杂后超声加热获得酸性DESs,用于提取谷物中ZEN。成果表白,当10 g谷物样本经50 mL甲醇-水(80∶20,V/V)提取后,10 mL样本提取液经醋酸缓冲液调理pH值到3。8,取175 μL的DESs夹杂推进ZEN的相转移,最终获得ZEN的富集因子(157)是其他萃取手艺的1。25~11。5 倍。
上述研究多采用单一品种DESs提取实菌毒素,而多种DESs组合利用可能进一步提高DESs对实菌毒素的选择性。Lesan等以ChCl为HBAs,以乙二醇、二氯乙酸和苯酚为HBDs,夹杂加热获得DESs。同时以百里喷鼻酚和喷鼻芹酚为HBAs,以乙基甲基氯化铵为HBDs,夹杂加热合成HDESs,通过DESs和HDESs两相液态形式,间接用于提取大米中AFs。正在该研究中,2 g大米样本间接取2mL DESs夹杂提取,随后向DESs相中插手90 μL的HDESs,并取5 mL去离子水夹杂离心,推进AFs向HDESs转移,达到富集净化的目标。该方式晦气用无机溶剂,富集因子正在55~66之间,提取效率比其他LPE或SPE手艺添加了快要1 倍,提取过程中也较着削减了无机溶剂的利用。
为系统提拔我国食物养分取平安的科技立异策源能力,加快科技向现实出产力,鞭策食物财产向绿色化、智能化、高端化转型升级,由食物科学研究院、中国食物社《食物科学》(EI收录)、中国食物社《Food Science and Human Wellness》(SCI收录)、中国食物社《Journal of Future Foods》(ESCI收录)从办,合肥工业大学、安徽农业大学、安徽省食物行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、工商大学、中国科技大学从属第一病院临床养分科、安徽粮食工程职业学院、安徽省农科院农产物加工研究所、安徽科技学院、皖院、黄山学院、滁州学院、蚌埠学院配合从办的“第六届食物科学取人类健康国际研讨会”,将于 2026年8月15-16日(8月14日全天报到)正在中国 安徽 合肥召开。
正在上述研究中,食物样本基质经常规无机溶剂提取后,再取少量DESs夹杂,推进实菌毒素从无机相向DESs相转移,实现样本中实菌毒素的净化和富集,均获得了较高的富集因子。但正在这些方式中,大都是正在无机溶剂提取步调后,再通过DESs净化富集步调,正在现实使用检测中,晦气于简化步调,仍然需要耗损较大量的无机溶剂,必然程度上了DESs正在此类方式中的使用。简化样品前处置步调是提高食物基质中实菌毒素提取效率,降低基质效应的无效手段。Zhao Luyao等采用QuEChERS手艺取DESs联用,间接用于提取谷物样本中OTA(图4)。该研究中按照OTA正在酸性前提下不变,正在碱性前提下易还原的特征,以乙酰丙酸做为HBAs,供给酸性,以葡萄糖做为HBDs,夹杂加热合成DESs,做为QuEChERS方式的溶剂,替代了无机提取溶剂,提取时间较常规QuEChERS方式从47 min缩短至2 min,提取效率也正在85%以上。别的,通过对接手艺,探究了DESs取OTA之间的彼此感化,成果表白,DESs的HBAs和HBDs之间的连系能为-4。184 kJ/mol,而DESs取OTA间彼此感化的连系能为-15。481 kJ/mol,申明热力学上DESs取OTA的感化是有益的。从氢键距离来看,乙酰丙酸的羧基取葡萄糖的羟基构成氢键的距离别离为2。8、2。9、3。0、3。1、3。2 Å,当OTA进入DESs的氢键收集后,OTA中的羰基、氨基和羧基取DESs中的羟基和羧基彼此感化构成氢键的距离别离为2。74、2。78、2。88、2。89、2。91、3。21 Å,进一步申明DESs取OTA之间发生了强彼此感化。
1)DESs黏度的调控:DESs正在提取过程中最坚苦的是其高黏度以及提取后溶质的分手。有些DESs正在室温前提下是固体或凝胶,其黏度凡是高于无机溶剂。基于DESs组分可调控性,研究人员可进一步通过改变原料品种和合成方式调整DESs的黏度。别的,也能够向提取系统中加水或提高温度,以降低黏度和添加扩散系数,从而提高提取效率,但应细致调查水的添加量对DESs机能的影响,扩大DESs正在样本前处置中的使用范畴。
实菌毒素是实菌发生的次生代谢物,容易污染谷物、坚果等食物。人们通过间接(如食用实菌毒素污染的谷物食物)和间接(如食用被实菌毒素污染的动物奶或肉)路子摄入实菌毒素而使健康遭到风险。正在这些实菌毒素中,黄曲霉毒素(AFs)、伏马毒素(FBs)、赭曲霉毒素(OT)、脱氧雪腐镰刀菌醇(DON)、展青霉素(PAT)和玉米赤霉烯酮(ZEN)对全球人类健康形成最大,其限量尺度如表1所示。目前,食物基质中实菌毒素的提取方式次要包罗液相萃取(LPE)和固相萃取(SPE)等。这些方式正在利用时存正在必然错误谬误,包罗需要利用高毒性无机溶剂、提取时间长以及提取步调复杂等。例如,正在提取谷物样本中AFs时,一般称取5 g样本,插手20 mL乙腈-水(84∶16,V/V)或甲醇-水(70∶30,V/V)溶液,涡旋振荡20 min后,离心取上清液进行检测。通过上述检测方式可获得较高的收受接管率。上述手艺正在检测一些高油脂样本时,常需要采用正己烷去脂或低温冷冻去脂,才能获得较高的收受接管率。
DESs的构成可由通式Cat+X-zY暗示。此中,Cat+代表任何铵、磷或硫离子;X代表Lewis碱,凡是是卤化物阴离子,X-和Lewis或Brønsted酸Y构成阴离子络合物(z指取阴离子彼此感化的Y的数量)。按照成分的性质,DESs可分为5品种型,如图2所示,包罗I型DESs(MXn+季铵盐)、II型DESs(MXn·mH2O+季铵盐)、III型DESs(季铵盐+HBDs)、IV型DESs(MXn+HBDs)和V型DESs(中性HBAs+HBDs)。大大都研究都集中正在季铵和咪唑阳离子上,出格是ChCl(HOC2H4N+(CH3)3Cl-)系统,如ChCl+尿素,因为ChCl具有消融大量物质的能力,DESs III型是最常用的萃取剂,可用于提取生物活性物质、农药兽药以及实菌毒素等。此外,V型DESs由中性HBAs和中性HBDs的夹杂物构成,它们之间存正在着强烈的彼此感化,如百里喷鼻酚+薄荷醇。这品种型的彼此感化正在制备非离子型DESs中起着环节感化,也被归类为疏水低共熔溶剂(HDESs),正在提取非极性化合物中具有潜正在使用前景。这些DESs制备简单,取水不易发生反映,大都可生物降解,成底细对较低。DESs中HBDs品种繁多,而液体的物质取决于HBDs,因而能够按照方针,设想具有分歧HBDs的DESs,以满脚分歧的提取需求。
DESs初次由Abbott等正在2003年提出,其正在研究中发觉氯化胆碱(ChCl)(熔点302 ℃)取尿素(熔点133 ℃)以1∶2(物质的量比)夹杂生成的DESs正在室温(熔点12 ℃)前提下呈现液态,具有优异的溶剂特征,至今遭到越来越多的关心。冷冻干燥、线)。加热搅拌法通过称量必然物质的量比HBDs和HBAs,夹杂加热并不竭搅拌,曲到获得一种通明、平均的液体,是目前合成DESs的次要路子,具有溶剂用量大、利用便利、出产成本低、简单、平安等长处。但高温会惹起热降解,因而选择合适的温度和时间是制备DESs的环节要素。实空蒸发通过加热、翻转或超声波添加消融性,最初蒸发水分制备获得DESs。取加热搅拌方式比拟,这种方式可正在相对较低的温度前提下进行,合用于熔点较高的组分,但低温前提下水分的蒸发耗时耗力,不适合非水溶性化合物的制备。冷冻干燥通过正在-80 ℃前提下干燥除去水分,使夹杂物达到恒质量而制备获得DESs。该方式较为耗时,且不适合非水溶性化合物的制备,但较低的反映温度能够防止氨基酸等热敏成分分化。取加热和实空蒸发方式比拟,冷冻干燥获得的DESs纯度较高。超声辅通过将夹杂物超声加热至液体后获得DESs,能够更快、更无效地合成,耗损更少的能量。
DESs的物理化学性质遭到普遍关心,包罗凝固点、黏度、密度以及电导率等。凝固点是DESs的典型物理特征,取理论抱负夹杂物比拟,A+B(A和B指HBAs和HBDs)二元夹杂物共熔成分的凝固点差别ΔTf(ΔTf指正在必然的外压前提下(101。3 kPa),该物质的液相和纯物质固相的蒸汽压相等时,即固-液两相均衡共存时的温度)取A和B之间的彼此感化强度呈正相关,彼此感化越大,ΔTf越大,凝固点越低(图3),此次要受离子对称性、烷烃链长、氢键构成能力以及制备方式等多方面影响。凝固点低于50 ℃的DESs能够正在很多方面顶用做提取溶剂。别的DESs的凝固点也遭到所选无机盐的影响。取保守无机溶剂比拟,DESs系统的黏度较高(10~1 000 Pa·s),晦气于其正在贸易中的使用。例如,20 ℃时,DESs的黏度为0。052 Pa·s,水的黏度为0。001 Pa·s。因而,探究DESs的流体性质对其使用尤为主要,目前研究中描述DESs流动特征的模子次要有Arrhenius模子和Vogel-Fulcher-Tammann(VFT)模子两种形式。DESs组分中丰硕的氢键收集使其布局中所有物质的流动性降低,导致黏度添加。别的,DESs的黏度具有温度依赖性,HBAs和HBDs的布局对DESs的黏度有着主要影响。一般环境下,HDESs比亲水型DESs具有更低的黏度,扩展了它们的使用范畴。密度是DESs的另一个环节目标,大大都DESs的密度一般高于水,而HDESs的密度凡是比水低。按照空穴理论,当HBAs和HBDs夹杂构成DESs后,DESs的半径减小,使其比母体化合物黏度更大、密度更大,分歧的DESs密度随其内部陈列和组分的变化而变化。一般来说,DESs密度添加时,系统的摩尔体积削减,表白构成了新的氢键。其次,DESs的离子电导率一曲是电化学使用方面的研究热点,电导率的差别取决于离子的大小和黏度,这两者都取空穴理论相关,例如能够通过减离子尺寸并用氟化物取代HBDs添加DESs的体积,从而降低DESs的黏度并添加其离子电导率。此外,DESs还具有可调的pH值、较高的概况张力和较低的生物毒性。因而,选择分歧的HBAs和HBDs组合,可制备理化性质各别的DESs,为其正在样本提取的使用中供给多种可能。
正在SPE萃取过程中,需要颠末上样、洗脱等多个步调才能实现靶标的富集净化,削减萃取步调是改善SPE手艺的无效路子。MSPD手艺将提取和净化整合为一个步调,提高了SPE利用效率,已使用于各类样品的预处置。Wu Yiwen等以四丁基氯化铵为HBAs,以己醇、十二醇和己酸为HBDs,夹杂加热制备获得3种DESs,操纵MSPD萃取手艺,提取小米、花生和火麻仁中AFs(图7B)。成果表白,1。0 g样本取0。5 g分离剂夹杂平均后取200 μL DESs夹杂,随后转移到SPE柱中,经6 mL乙腈洗脱获得富集净化后的AFs,氮气吹干后,消融于1。0 mL乙腈溶液,即可进行检测,提取效率跨越97%,是无DESs存正在时提取效率(~50%)的2 倍,反复性的变异系数也小于7。5%,证了然该方式的不变性。别的,正在提取小米样本中AFs时,DESs-MSPD获得的AFB1浓度是利用以N-丙基乙二胺固相吸附剂为分离剂的保守MSPD方式的8 倍。而DESs的引入也削减了无机溶剂的用量,同时缩短了提取时间。
近年来,DESs以其可通过调控HBAs和HBDs品种,呈现分歧的极性、pH值等特点,成为新一代样品预处置的绿色替代溶剂,并获得普遍使用,为开辟敌对型、选择性高、成本低的提取方式供给了无效路子。目前,已报道了一些关于DESs正在提取食物基质中线),大都集中正在基于DESs的提取方式取基于液相色谱或紫外-可见光谱法(UV-Vis)的联用。针对分歧的实菌毒素布局特征,设想合成响应的DESs,以此提高实菌毒素正在食物基质中的选择性和收受接管率。
实菌毒素做为天然存正在的有毒化学物质,普遍存正在于各类食物基质中,对人类健康形成严沉风险。开辟简单、绿色、高效的样品预处置手艺和活络的检测方式是保障食物平安的主要手段。已证明DESs比很多无机溶剂具有更好的提取机能,可用于阐发各类样品。因为其提取实菌毒素的效率更高、提取前提暖和、合成方式简单及绿色环保等特征,使其成为一种潜正在的常规无机提取溶剂的替代品。本文综述了DESs的根基特征及其正在食物基质中提取实菌毒素方面的最新研究,出格是以ChCl为HBAs的DESs溶剂。然而,DESs正在提取食物实菌毒素方面的使用还处于起步阶段,需要更多的研究和摸索。
2)DESs取实菌毒素连系能力的研究:因为DESs组分矫捷易变的特点,可按照靶标的布局特点,设想具有特定功能的DESs,以提高样品基质中实菌毒素的提取效率,如按照OTA正在酸性不变而正在碱性不不变的特点,科研人员正在DESs中引入酸性组分;按照ZEN极性小的特点,科研人员通过设想合成HDESs,大大提高了ZEN的提取效率。而关于DESs取实菌毒素之间彼此感化的研究还较少,目前仅通过连系能和氢键距离加以注释。仍需进一步探究它们的物理/化学性质和提取机理,为DESs的使用供给无力的理论支持。
为汇聚全球聪慧共探财产变化标的目的,搭建跨学科、跨国界的协同立异平台,由食物科学研究院、中国肉类食物分析研究核心、国度市场监视办理总局手艺立异核心(动物替代卵白)、中国食物社《食物科学》(EI收录)、中国食物社《Food Science and Human Wellness》(SCI收录)、中国食物社《Journal of Future Foods》(ESCI收录)从办,西南大学、 农业科学院、 农产物加工业手艺立异联盟、沉庆工商大学、沉庆三峡学院、西华大学、成都大学、四川旅逛学院、西昌学院、结合大学协办的“ 第三届大食物不雅·将来食物科技立异国际研讨会 ”, 将于2026年4月25-26日 (4月24日全天报到) 正在中国 沉庆召开。
通过合理设想HBAs和HBDs的组合,获得分歧极性的DESs,可用于提取样本中分歧品种的实菌毒素。同时DESs取其他手艺的联用也较着削减了食物样本的前处置步调,而且提高了各类食物基质中实菌毒素的提取效率,削减有毒无机溶剂的用量,曾经正在活性物质、农药和兽药等提取中获得普遍使用,但正在实菌毒素提取中的研究较少。因而这些研究为进一步精确、快速检测食物中实菌毒素残留供给了主要的手艺支持。
河南农业大学食物科学手艺学院的陈梦甜、毛烨炫*及新乡医学院三全学院的杨天宝等细致综述DESs的制备方式、分类、根基特征及其正在实菌毒素提取中的使用,旨正在为DESs正在食物中实菌毒素精确、活络的检测供给理论支持。
上述研究中的DESs多为亲水性提取溶剂,正在极性较小的实菌毒素提取中,仍然会存正在提取效率不高的问题,调控DESs的极性可能会提高实菌毒素类化合物的提取效率。Elik等为了提高提取溶剂对OTA的选择性,以肉碱、甜菜碱和百里喷鼻酚为HBAs,以分歧脂肪酸(包罗乙酰丙酸、己酸、癸酸和十一碳烯酸)和多元醇(包罗薄荷醇和六氟异丙醇)为HBDs,通过微调DESs的极性,夹杂加热制备获得6种分歧极性的HDESs,用于提取生果干中OTA(图6)。成果表白,以肉碱为HBAs,以六氟异丙醇为HBDs合成获得的HDESs有最高的提取效率。当10 g生果干样本经1。5 mol/L HCl溶液酸化和2。5 mL四氢呋喃提取后,将pH值调理至5。6,并取485 μL HDESs夹杂,推进OTA向HDESs相转移,富集因子达138,是其他基于金属无机骨架化合物(MOF)或印迹(MIP)萃取手艺的1。4~4 倍;别的,该HDESs正在其他常见化合物(包罗AFB2、DON和β-胡萝卜素等)存正在时,OTA的提取效率正在93%以上,表白该HDESs对提取生果干中OTA具有高度选择性。同样,Pochivalov等以萜类化合物(薄荷醇和百里喷鼻酚)为HBAs,以长链醇(己醇、庚醇、辛醇和癸醇)为HBDs,通过碳链长度调控HDESs的极性,夹杂加热制备获得分歧HDESs,用于提取谷物样本中ZEN。成果表白,癸醇的疏水性过高,极性过小,降低了DESs对ZEN的提取效率,最终选择以百里喷鼻酚为HBAs,己醇为HBDs,获得极性切确调控的HDESs。当0。5 g样本经1。5 mL DESs的乙腈溶液(50 g/L)提取后,通过插手2 mL水达到相分手,富集因子为15。8,提取效率为93%,较常规乙腈提取效率(66%)有较着提高。别的,研究发觉HDESs提取靶标时,无机溶剂会影响HDESs的组分比例,从而影响提取靶标的能力。正在HDESs不变性研究中,基于薄荷醇基的HDESs正在分歧的组分比例下取水相接触不变,然而,乙腈提高了疏水物质正在水相和DESs中的消融度,促使HDESs的HBAs和HBDs正在乙腈-水夹杂物中的消融度分歧,导致部门乙腈进入到HDESs相中,从而改变LPE过程中HDESs组分的比例。因而,正在LPE过程中HDESs组分比例变化的影响正在之后的研究中也需进一步伐查。
实菌毒素是丝状实菌发生的一类低质量次级代谢产品,其大多具有血液、肝净、肾净、皮肤、神经或免疫毒性,有些以至具有致癌性,按照结合国粮食及农业组织统计,每年有25%的粮食做物遭到实菌毒素污染,食物和饲料快速警报系统也报道了多起食物中实菌毒素污染事务。目前已正在食物基质中发觉400多种实菌毒素,各个组织和国度对分歧食物基质中实菌毒素制定了严酷的限量尺度。![]()
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