乙腈溶液中黄曲霉毒素B1的电子束辐射降解行为的研究

王瑞琦，郭希娟，张桂芳

（1.黑龙江八一农垦大学食品学院，大庆163319；2.国家杂粮工程技术中心/黑龙江八一农垦大学）

乙腈溶液中黄曲霉毒素B1的电子束辐射降解行为的研究

王瑞琦1，郭希娟1，张桂芳2

（1.黑龙江八一农垦大学食品学院，大庆163319；2.国家杂粮工程技术中心/黑龙江八一农垦大学）

为了研究复杂食品体系中黄曲霉毒素B1的降解行为，以黄曲霉毒素B1为研究对象，以乙腈为简单溶剂系统模型，利用高效液相色谱法，对辐照前后黄曲霉毒素B1进行定量，研究不同辐照剂量、不同毒素初始浓度等因素对黄曲霉毒素B1电子束辐射降解效果的影响。结果表明：电子束辐射能够有效地去除乙腈溶液中的黄曲霉毒素B1。在实验范围内，随着辐照剂量、初始浓度的增加，黄曲霉毒素B1的降解率增加。

黄曲霉毒素B1；电子束；辐照；溶液

黄曲霉毒素（aflatoxin）在20世纪60年代被发现，是一类由黄曲霉、寄生曲霉等真菌产生的次级代谢产物。其毒性是已知的最强天然致癌物之一，而其中黄曲霉毒素B1（aflatoxin B1，AFB1）的毒性最强［1-2］，有强烈的致畸、致癌、致突变作用［3-5］。粮油食品在加工、生产、储运等过程中都易被黄曲霉毒素污染，这给粮食、饲料、人畜健康带来了极大的威胁［6］。

电子束（electron beam，EB）辐照技术的安全性已被认可［7-8］，将其应用于食品中的杀菌、脱毒及保鲜中，具有安全、高效、环保、对降解体系影响小的优点［9-13］。该技术在黄曲霉毒素降解上应用的有效性已有报道［14-15］，但其作用机理有待研究。

考虑到天然食品中毒素污染含量较低，以及食品基质的复杂性，天然食品并不适合进行辐照降解行为的研究。因此，选用乙腈作为简单溶剂系统模型，来完成降解效果和降解机理的研究。利用高效液相色谱法（HPLC），对辐照前后AFB1含量进行定量，研究了辐照剂量、初始浓度对EB降解AFB1效果的影响。通过对简单溶剂体系中AFB1降解行为进行研究，为真实食品体系中研究黄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 材料和试剂

AFB1，CAS注册号1162-65-8，购自于Fermentek公司，纯度≥99%。苯（色谱纯）美国Sigma公司；乙腈（色谱纯）美国Fisher公司；甲酸（色谱纯）美国Sigma公司；超纯水（18-MΩ cm-1）取自Milli-Q SP超纯水发生器。

1.2 仪器与设备

AB 5.0型电子束加速设备、Waters 2695高效液相色谱仪、Milli-Q SP超纯水发生器、PL2002型电子天平（十万分之一）、AR2140电子精密天平、DCY-12G氮吹仪、HH-4数显恒温水浴锅、WFZ UV-2000型紫外可见分光光度计、DL-180A超声波清洗器、TGL-16B离心机、FW-60-00剂量片。

1.3 实验方法

1.3.1 标准贮备液和工作溶液的配制

AFB1标准品溶于V苯-V乙腈（98∶2）溶液，配置成200 μg·mL-1的标准储备液，于4℃冰箱密封避光保存。

临用前量取AFB1标准储备液，氮气吹干溶剂，加入乙腈复溶，配制成0.2、2和5 μg·mL-1AFB1的工作溶液，现配现用。

1.3.2 AFB1含量的测定

采用HPLC法，应用Waters 2695高效液相色谱仪、Waters 2487紫外检测器。色谱柱：Symmetry C18柱，4.6 mm×75 mm，填料粒径3.5 μm。流速：1 mL·min-1。柱温：35℃。流动相：乙腈（A）和水（B），洗脱条件0 min时A相5%，20 min线性增加到100%A，25 min时A相5%，保持5 min，共30 min。进样量：20 μL。

1.3.3 标准曲线的绘制

准确吸取200 μg·mL-1AFB1标准储备液，分别配制浓度为0、0.04、0.08、0.16、0.32、0.64、1.25、2.50、5.00和10.00 μg·mL-1的标准溶液，供HPLC分析。以液相图谱中AFB1吸收峰面积对AFB1浓度作图，绘制标准曲线。

1.3.4 电子束射线辐照

辐照在无锡爱邦辐照技术有限公司的5 MeV电子束辐照车间进行，束流为20 mA，扫描宽度1 m，剂量率为2 kGy·s-1。辐照剂量采用FW-60-00作为剂量片进行标定。

将0.2、2和5 μg·mL-1AFB1的工作溶液分装到玻璃小瓶中，置于EB辐照场中进行辐照。辐照剂量分别设定为2.15，4.30，6.45，8.60 kGy，同时设置未处理样品组和空白对照组。

1.3.5 数据分析

应用Origin 8.0软件进行数据处理与分析。

2 结果与讨论

2.1 标准曲线

由HPLC分析结果得到在0～10 ppm浓度范围内，AFB1的峰面积与浓度呈线性相关性。标准曲线见图1。

由图1可知：在0～10 ppm浓度范围内AFB1的HPLC标准曲线线性良好（R2≥0.9），方程为y= 20.857x-0.221 9，R2=0.998。

2.2 不同剂量对降解效果的影响

对初始浓度为5 μg·mL-1的AFB1工作溶液进行EB降解实验，辐照剂量设定为1.60、2.15、4.30、6.45、8.60 kGy，每组样品重复三次。根据HPLC图谱中峰面积数值，计算得出不同辐照剂量下乙腈溶液中AFB1的降解率，考察辐照剂量对EB降解AFB1过程的影响，结果见图2。

C0表示AFB1在乙腈溶液中的初始浓度，Ct表示经过EB辐照后乙腈溶液中AFB1的浓度，Dose表示EB辐照剂量。由图2中结果可见，EB降解AFB1乙腈溶液的效果显著，4 kGy时降解率达到80%以上，6 kGy时降解率达到94%左右。

2.3 不同初始浓度对降解效果的影响

对初始浓度为0.2、2和5 μg·mL-1的AFB1工作溶液进行EB降解实验，辐照剂量设定为1.60、2.15、4.30、6.45、8.60 kGy，每组样品重复三次。根据HPLC图谱中峰面积数值，计算得出不同辐照剂量下乙腈溶液中AFB1的降解率，考察辐照剂量对EB降解AFB1过程的影响，结果见图3。

图2 不同剂量对溶液中AFB1降解效果的影响Fig.2Degradation curve of AFB1solution at different EB irradiation doses

图3 不同初始浓度对溶液中AFB1降解效果的影响Fig.3Degradation curve of AFB1solution at different initial concentration

C0表示AFB1在乙腈溶液中的初始浓度，Ct表示经过EB辐照后乙腈溶液中AFB1的浓度，Dose表示EB辐照剂量。由图3中结果可见，C0相同，随着Dose增加，AFB1的降解效果逐渐增加；Dose相同，随着C0的增加降解率增加，但C0与Dose之间并不呈显著反比关系。C0为0.2 μg·mL-1的AFB1乙腈溶液在Dose为4 kGy的时候降解率为70%左右，浓度增加10倍，C0为2 μg·mL-1的AFB1乙腈溶液达到相同降解率所需Dose低于C0的1/10倍，约为3 kGy。

2.4 电子束降解参数方程的建立

根据不同Dose下，AFB1降解率取对数与Dose作图，每一组点都可用一条模拟的直线来表示，如图4所示。

图4 不同初始浓度AFB1溶液辐照降解率Fig.4Degradation rate of AFB1solution at different initial concentration

由图4可得到不同C0下，AFB1降解率随Dose变化而变化的参数方程，如下：

其中，C0表示AFB1在乙腈溶液中的初始浓度，Ct表示经过EB辐照后乙腈溶液中AFB1的浓度，Dose表示辐照剂量，单位为kGy，A、B为参数。不同C0下，参数方程见表1。

表1 溶液中不同初始浓度下AFB1降解参数方程Table 1Parametric equations of degradation at different initial concentration in solution

根据表1结果所示，方程拟合良好（R2≥0.9）。将不同C0下AFB1降解率的参数方程中A、B数值进行比较，结果可得，在一定范围内，相同Dose下，参数B的数值越大，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 结论

研究以乙腈溶剂简单液体体系为模型，应用HPLC法，从定量的角度研究了不同辐照剂量、不同毒素初始浓度等因素对EB降解AFB1效果的影响。在实验范围内，EB能够有效地去除乙腈溶液中的AFB1。5 μg·mL-1的AFB1工作溶液在辐照剂量为4 kGy时，AFB1降解率可以达到80%以上。随着辐照剂量、初始浓度的增加，乙腈溶液中AFB1的降解率增加。乙腈溶液中AFB1降解率随辐照剂量的变化可拟合呈方程：Ct/C0=e-（A+B×Dose）的形式，在一定范围内，在相同辐照剂量下，参数B越大，AFB1降解率越高。研究通过对简单溶剂体系中AFB1降解行为的研究，为复杂食品体系中AFB1降解行为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

黑龙江省农垦总局“十二五”重点科技攻关项目（HNK125B-13-07A）；小米益生菌发酵饮料的研制（szdfy-2015-51）。

王瑞琦（1989-），女，助教，江南大学毕业，现主要从事脂质安全方面的研究工作。