水輔助微波照射對黃曲霉毒素B1的降解。動力學(xué)、產(chǎn)物和路徑

前言

       水輔助微波輻照（WMI）降解黃曲霉毒素B1（AFB1）的效果和AFB1降解產(chǎn)物的鑒定是WMI解DU可行性研究的關(guān)鍵問題。在這個研究中,WMI被應(yīng)用于在水介質(zhì)中降解純AFB1,以及動力學(xué)、產(chǎn)物和途徑，結(jié)果表明AFB1可以被 WMI有效降解，并且降解過程遵循準(zhǔn)一級反應(yīng)動力學(xué)。此外，六個新的主要退化產(chǎn)品采用超高效液相色譜Q-Orbitrap質(zhì)譜進行鑒定，提出了可能的降解途徑。此外，AFB1降解產(chǎn)物的種類和數(shù)量以及AFB1的降解途徑受微波加熱溫度、時間和功率的影響。WMI處理后，末端呋喃環(huán)中的雙鍵或AFB1的內(nèi)酯鍵被破壞，這意味著降解產(chǎn)物的毒性顯著降低。因此，WMI被視為成為降解AFB1的有效方法。

簡介

       黃曲霉毒素是食品和谷物中常見的霉菌毒素，主要存在于由黃曲霉和寄生曲霉產(chǎn)生。Z近的一項研究報道，Q球約有25%的農(nóng)產(chǎn)品受到黃曲霉毒素的污染（Yard等，2013 年）。黃曲霉毒素 B1(AFB1)Z常見的黃曲霉毒素之一，被國際癌癥研究機構(gòu)列為1類致癌物，極強的肝臟致癌物（Jalili，2016；Wogan，1968）。因此，尋找適當(dāng)?shù)姆椒▉斫档褪称泛凸任镏械?AFB1 是一項重要的工作。近幾十年來Q球關(guān)注，許多類型的物理、化學(xué)和生物方法已被用于減少AFB1，包括排序（Pearson，2004)，烘烤 (Yazdanpanah,Mohammadi,Abouhossain,& Cheraghali, 2005), 輻射 (Ghanem, Orf, & Shamm, 2008; Jalili, Jinap,& 諾拉尼贊，2012； Liu et al., 2016)、檸檬酸和乳酸（Mendez-Albores、Martinez-Bustos、Gaytan-Martinez和Moreno-Martinez，2010； Mendez-Albores,Rio-Garcia,&Moreno-Martinez, 2007)，臭氧化和氨化(Inan,Pala,&Doymaz, 2007)，以及微生物和酶促過程(Guan,Chen, Nepovimova, Long, &庫卡，2021；Sangare 等人，2014 年）。每種方法都有自己的優(yōu)勢和限制。理想的解DU方法應(yīng)該是經(jīng)濟、有效、安全且對食品質(zhì)量無破壞性（Ellis，Smith，辛普森和奧爾德姆，1991；張、李、劉、關(guān)、卞，2020）。水輔助微波輻照（WMI1）有望成為一種降解 AFB1的新方法，因為水分子完全改變微波降解對AFB1的影響，導(dǎo)致在新的特性和屬性。它的主要特點是水分子參與 AFB1 的降解。優(yōu)點和這種處理方法的細(xì)節(jié)在之前的研究中有所描述，并且可以簡單概括如下（Zhang et al., 2020）：首先，WMI 可以將微波輻射能量集中在高強度部件上AFB1濃度（玉米碎粒、胚胎組織和皮層）并將AFB1的分解溫度降低到家庭烹飪中溫度（95–100°C）。其次，WMI可以將AFB1降低60%，同時確保玉米粒的溫度不超過 120°C，這避免了熱損傷谷粒的廣泛產(chǎn)生。三、WMI可以有效避免微波的弊端加熱，如溫度控制困難和加熱不均勻，提高微波工業(yè)應(yīng)用的可能性AFB1 降解的輻照（Pankaj、Shi 和 Keener，2018 年）。在此外，與其他物質(zhì)相比，水是安全無害的。它是谷物和食品中的重要成分，常用的添加劑用于食品加工，是化學(xué)反應(yīng)的良好溶劑。水也是吸shou微波能量和產(chǎn)生熱量的極好介質(zhì)。因此，使用WMI可能是一種很有前途的方法降解食物和谷物中的 AFB1。然而，目前的研究結(jié)果仍然不足以驗證WMI是成功且可行的解DU方法，因為缺乏進一步的關(guān)鍵信息。例如，降解途徑、降解結(jié)構(gòu)WMI處理的AFB1 的毒性變化仍然存在不清楚。特別是結(jié)構(gòu)識別和分析AFB1 的降解產(chǎn)物至關(guān)重要。這是該領(lǐng)域的一個關(guān)鍵問題WMI 解DU可行性研究 (Liu et al., 2010; Wang et al.,2011）。在本研究中，將AFB1溶解在超純水中并置于用于微波輻照的微波設(shè)備。WMI的影響AFB1的還原和AFB1在不同條件下的降解動力學(xué)溫度、微波功率和初始AFB1濃度為初步研究。此外，本研究旨在：i）分析不同WMI條件下AFB1的各種降解產(chǎn)物，ii) 鑒定 AFB1 降解產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，以及 iii)闡明AFB1的降解途徑并分析其毒性基于其化學(xué)結(jié)構(gòu)的降解產(chǎn)物。這項研究為食品和雜糧中AFB1的降解提供了新的參考。

圖1. 微波設(shè)備的示意圖；（a）在高壓下和（b）在正常壓力下。

祥鵠儀器在此文獻中的使用過程

       將純AFB1（20mL）的水溶液轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)器（100mL）中，然后置于多功能微波化學(xué)合成儀XH-8000Plus（北京祥鵠科技有限公司，北京，中國）中（圖1 ）。容器內(nèi)的溫度顯示在實時控制面板并由溫度傳感器檢測插入容器中。本儀器有兩種不同的功率輸出方式：恒量輸出和比例積分微分自適應(yīng)功率調(diào)節(jié)輸出。后者可以保持恒定的微波加熱溫度。基本原理和保持恒溫的過程是微波設(shè)備將樣品快速加熱至接近設(shè)定溫度恒定功率（500W）。然后系統(tǒng)自動切換到第二種模式。微波計算機自動計算并輸出適當(dāng)?shù)牡臀⒉üβ?。因為這種低微波功率輻照產(chǎn)生的熱量等于輻射損失的熱量樣品的自然冷卻，樣品的溫度保持恒定（±0.2°C）。然后，對 AFB1樣品進行處理WMI110°C、120°C、130°C和140°C下的不同時間。確定微波功率對降解的影響對于AFB1，使用以下方法。高壓反應(yīng)器是用一個三角形瓶（250mL）代替，瓶頸與一個冷凝回流裝置連接（圖 1）。將AFB1樣品加熱到沸騰溫度(100°C)功率（500 W），然后使用不同的微波功率（200、300、400和 500 W）。考慮到水在WMI處理過程中蒸發(fā)，有必要三角瓶中加入適量超純水Z療。添加的水的質(zhì)量（或體積）等于處理前后還原水的質(zhì)量（或體積）。

結(jié)論：

       在這項研究中，研究了WMI對AFB1的降解動力學(xué)、產(chǎn)物和途徑。研究了WMI對AFB1的降解動力學(xué)、產(chǎn)物和途徑。結(jié)果表明，WMI對AFB1的降解很好地遵循了偽前序反應(yīng)動力學(xué)。遵循偽一階反應(yīng)動力學(xué)（R2>0.95）。這表明在AFB1的降解過程中，水分子不僅起到了溶劑的作用，而且還參與了化學(xué)反應(yīng)。六種新的通過UHPLC-Orbitrap-MS鑒定了6種新的降解產(chǎn)物，并提出了一條可能的降解途徑。此外，AFB1降解產(chǎn)物的種類和數(shù)量以及AFB1的降解路徑
受到微波加熱溫度、時間和功率的影響。經(jīng)WMI處理后，AFB1末端呋喃環(huán)上的雙鍵和呋喃末端環(huán)上的雙鍵和AFB1的內(nèi)酯鍵都被破壞了，這說明降解產(chǎn)物的毒性是顯著的。這表明降解產(chǎn)物的毒性明顯降低。因此，WMI預(yù)計是一種很有前途的降解AFB1的方法。