乙腈溶液中黃曲霉毒素B1的電子束輻射降解行為的研究

王瑞琦，郭希娟，張桂芳

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，大慶163319；2.國家雜糧工程技術(shù)中心/黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)）

乙腈溶液中黃曲霉毒素B1的電子束輻射降解行為的研究

王瑞琦1，郭希娟1，張桂芳2

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，大慶163319；2.國家雜糧工程技術(shù)中心/黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)）

為了研究復(fù)雜食品體系中黃曲霉毒素B1的降解行為，以黃曲霉毒素B1為研究對(duì)象，以乙腈為簡(jiǎn)單溶劑系統(tǒng)模型，利用高效液相色譜法，對(duì)輻照前后黃曲霉毒素B1進(jìn)行定量，研究不同輻照劑量、不同毒素初始濃度等因素對(duì)黃曲霉毒素B1電子束輻射降解效果的影響。結(jié)果表明：電子束輻射能夠有效地去除乙腈溶液中的黃曲霉毒素B1。在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，隨著輻照劑量、初始濃度的增加，黃曲霉毒素B1的降解率增加。

黃曲霉毒素B1；電子束；輻照；溶液

黃曲霉毒素（aflatoxin）在20世紀(jì)60年代被發(fā)現(xiàn)，是一類由黃曲霉、寄生曲霉等真菌產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物。其毒性是已知的最強(qiáng)天然致癌物之一，而其中黃曲霉毒素B1（aflatoxin B1，AFB1）的毒性最強(qiáng)［1-2］，有強(qiáng)烈的致畸、致癌、致突變作用［3-5］。糧油食品在加工、生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)等過程中都易被黃曲霉毒素污染，這給糧食、飼料、人畜健康帶來了極大的威脅［6］。

電子束（electron beam，EB）輻照技術(shù)的安全性已被認(rèn)可［7-8］，將其應(yīng)用于食品中的殺菌、脫毒及保鮮中，具有安全、高效、環(huán)保、對(duì)降解體系影響小的優(yōu)點(diǎn)［9-13］。該技術(shù)在黃曲霉毒素降解上應(yīng)用的有效性已有報(bào)道［14-15］，但其作用機(jī)理有待研究。

考慮到天然食品中毒素污染含量較低，以及食品基質(zhì)的復(fù)雜性，天然食品并不適合進(jìn)行輻照降解行為的研究。因此，選用乙腈作為簡(jiǎn)單溶劑系統(tǒng)模型，來完成降解效果和降解機(jī)理的研究。利用高效液相色譜法（HPLC），對(duì)輻照前后AFB1含量進(jìn)行定量，研究了輻照劑量、初始濃度對(duì)EB降解AFB1效果的影響。通過對(duì)簡(jiǎn)單溶劑體系中AFB1降解行為進(jìn)行研究，為真實(shí)食品體系中研究黃曲霉毒素降解建立研究方法，提供研究思路。

1 材料和方法

1.1 材料和試劑

AFB1，CAS注冊(cè)號(hào)1162-65-8，購自于Fermentek公司，純度≥99%。苯（色譜純）美國Sigma公司；乙腈（色譜純）美國Fisher公司；甲酸（色譜純）美國Sigma公司；超純水（18-MΩ cm-1）取自Milli-Q SP超純水發(fā)生器。

1.2 儀器與設(shè)備

AB 5.0型電子束加速設(shè)備、Waters 2695高效液相色譜儀、Milli-Q SP超純水發(fā)生器、PL2002型電子天平（十萬分之一）、AR2140電子精密天平、DCY-12G氮吹儀、HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋、WFZ UV-2000型紫外可見分光光度計(jì)、DL-180A超聲波清洗器、TGL-16B離心機(jī)、FW-60-00劑量片。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 標(biāo)準(zhǔn)貯備液和工作溶液的配制

AFB1標(biāo)準(zhǔn)品溶于V苯-V乙腈（98∶2）溶液，配置成200 μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，于4℃冰箱密封避光保存。

臨用前量取AFB1標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，氮?dú)獯蹈扇軇?，加入乙腈?fù)溶，配制成0.2、2和5 μg·mL-1AFB1的工作溶液，現(xiàn)配現(xiàn)用。

1.3.2 AFB1含量的測(cè)定

采用HPLC法，應(yīng)用Waters 2695高效液相色譜儀、Waters 2487紫外檢測(cè)器。色譜柱：Symmetry C18柱，4.6 mm×75 mm，填料粒徑3.5 μm。流速：1 mL·min-1。柱溫：35℃。流動(dòng)相：乙腈（A）和水（B），洗脫條件0 min時(shí)A相5%，20 min線性增加到100%A，25 min時(shí)A相5%，保持5 min，共30 min。進(jìn)樣量：20 μL。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

準(zhǔn)確吸取200 μg·mL-1AFB1標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，分別配制濃度為0、0.04、0.08、0.16、0.32、0.64、1.25、2.50、5.00和10.00 μg·mL-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液，供HPLC分析。以液相圖譜中AFB1吸收峰面積對(duì)AFB1濃度作圖，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.4 電子束射線輻照

輻照在無錫愛邦輻照技術(shù)有限公司的5 MeV電子束輻照車間進(jìn)行，束流為20 mA，掃描寬度1 m，劑量率為2 kGy·s-1。輻照劑量采用FW-60-00作為劑量片進(jìn)行標(biāo)定。

將0.2、2和5 μg·mL-1AFB1的工作溶液分裝到玻璃小瓶中，置于EB輻照?qǐng)鲋羞M(jìn)行輻照。輻照劑量分別設(shè)定為2.15，4.30，6.45，8.60 kGy，同時(shí)設(shè)置未處理樣品組和空白對(duì)照組。

1.3.5 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用Origin 8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

由HPLC分析結(jié)果得到在0～10 ppm濃度范圍內(nèi)，AFB1的峰面積與濃度呈線性相關(guān)性。標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖1。

由圖1可知：在0～10 ppm濃度范圍內(nèi)AFB1的HPLC標(biāo)準(zhǔn)曲線線性良好（R2≥0.9），方程為y= 20.857x-0.221 9，R2=0.998。

2.2 不同劑量對(duì)降解效果的影響

對(duì)初始濃度為5 μg·mL-1的AFB1工作溶液進(jìn)行EB降解實(shí)驗(yàn)，輻照劑量設(shè)定為1.60、2.15、4.30、6.45、8.60 kGy，每組樣品重復(fù)三次。根據(jù)HPLC圖譜中峰面積數(shù)值，計(jì)算得出不同輻照劑量下乙腈溶液中AFB1的降解率，考察輻照劑量對(duì)EB降解AFB1過程的影響，結(jié)果見圖2。

C0表示AFB1在乙腈溶液中的初始濃度，Ct表示經(jīng)過EB輻照后乙腈溶液中AFB1的濃度，Dose表示EB輻照劑量。由圖2中結(jié)果可見，EB降解AFB1乙腈溶液的效果顯著，4 kGy時(shí)降解率達(dá)到80%以上，6 kGy時(shí)降解率達(dá)到94%左右。

2.3 不同初始濃度對(duì)降解效果的影響

對(duì)初始濃度為0.2、2和5 μg·mL-1的AFB1工作溶液進(jìn)行EB降解實(shí)驗(yàn)，輻照劑量設(shè)定為1.60、2.15、4.30、6.45、8.60 kGy，每組樣品重復(fù)三次。根據(jù)HPLC圖譜中峰面積數(shù)值，計(jì)算得出不同輻照劑量下乙腈溶液中AFB1的降解率，考察輻照劑量對(duì)EB降解AFB1過程的影響，結(jié)果見圖3。

圖2 不同劑量對(duì)溶液中AFB1降解效果的影響Fig.2Degradation curve of AFB1solution at different EB irradiation doses

圖3 不同初始濃度對(duì)溶液中AFB1降解效果的影響Fig.3Degradation curve of AFB1solution at different initial concentration

C0表示AFB1在乙腈溶液中的初始濃度，Ct表示經(jīng)過EB輻照后乙腈溶液中AFB1的濃度，Dose表示EB輻照劑量。由圖3中結(jié)果可見，C0相同，隨著Dose增加，AFB1的降解效果逐漸增加；Dose相同，隨著C0的增加降解率增加，但C0與Dose之間并不呈顯著反比關(guān)系。C0為0.2 μg·mL-1的AFB1乙腈溶液在Dose為4 kGy的時(shí)候降解率為70%左右，濃度增加10倍，C0為2 μg·mL-1的AFB1乙腈溶液達(dá)到相同降解率所需Dose低于C0的1/10倍，約為3 kGy。

2.4 電子束降解參數(shù)方程的建立

根據(jù)不同Dose下，AFB1降解率取對(duì)數(shù)與Dose作圖，每一組點(diǎn)都可用一條模擬的直線來表示，如圖4所示。

圖4 不同初始濃度AFB1溶液輻照降解率Fig.4Degradation rate of AFB1solution at different initial concentration

由圖4可得到不同C0下，AFB1降解率隨Dose變化而變化的參數(shù)方程，如下：

其中，C0表示AFB1在乙腈溶液中的初始濃度，Ct表示經(jīng)過EB輻照后乙腈溶液中AFB1的濃度，Dose表示輻照劑量，單位為kGy，A、B為參數(shù)。不同C0下，參數(shù)方程見表1。

表1 溶液中不同初始濃度下AFB1降解參數(shù)方程Table 1Parametric equations of degradation at different initial concentration in solution

根據(jù)表1結(jié)果所示，方程擬合良好（R2≥0.9）。將不同C0下AFB1降解率的參數(shù)方程中A、B數(shù)值進(jìn)行比較，結(jié)果可得，在一定范圍內(nèi)，相同Dose下，參數(shù)B的數(shù)值越大，AFB1的降解率越高；AFB1的C0越大，在相同Dose下，其毒素降解率越高。

3 結(jié)論

研究以乙腈溶劑簡(jiǎn)單液體體系為模型，應(yīng)用HPLC法，從定量的角度研究了不同輻照劑量、不同毒素初始濃度等因素對(duì)EB降解AFB1效果的影響。在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，EB能夠有效地去除乙腈溶液中的AFB1。5 μg·mL-1的AFB1工作溶液在輻照劑量為4 kGy時(shí)，AFB1降解率可以達(dá)到80%以上。隨著輻照劑量、初始濃度的增加，乙腈溶液中AFB1的降解率增加。乙腈溶液中AFB1降解率隨輻照劑量的變化可擬合呈方程：Ct/C0=e-（A+B×Dose）的形式，在一定范圍內(nèi)，在相同輻照劑量下，參數(shù)B越大，AFB1降解率越高。研究通過對(duì)簡(jiǎn)單溶劑體系中AFB1降解行為的研究，為復(fù)雜食品體系中AFB1降解行為的研究提供了研究思路和方法。

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Research on Electron Beam Degradation Behavior of the Acetonitrile Solution of Aflatoxin B1

Wang Ruiqi1，Guo Xijuan1，Zhang Guifang2
（1.College of Food Science，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing 163319；2.National Coarse Cereals Engineering Research Center，Heilongjiang Bayi Agricultural University）

In order to study the degradation behavior of aflatoxin B1in complex food systems，the high performance liquid chromatography methods were used to studied different irradiation dose and toxin of initial concentration on aflatoxin B1effects of the electron beam degradation radiation when aflatoxin B1was as the research object，and acetonitrile was as the solvent system model. The results indicated that electron beam irradiation was an effective method for degrading aflatoxin B1.In the scope of the experiment，aflatoxin B1degradation rate increased with the increase of irradiation dose and initial concentration.

aflatoxin B1；electron beam；irradiation；solution

TS210.1

A

1002-2090（2016）04-0061-04

10.3969/j.issn.1002-2090.2016.04.014

2015-04-21

黑龍江省農(nóng)墾總局“十二五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目（HNK125B-13-07A）；小米益生菌發(fā)酵飲料的研制（szdfy-2015-51）。

王瑞琦（1989-），女，助教，江南大學(xué)畢業(yè)，現(xiàn)主要從事脂質(zhì)安全方面的研究工作。