水辅助微波照射对黄曲霉毒素B1的降解。动力学、产物和路径

    水辅助微波辐照（WMI）降解黄曲霉毒素B1（AFB1）的效果和AFB1降解产物的鉴定是WMI解毒可行性研究的关键问题。在这个研究中,WMI被应用于在水介质中降解纯AFB1,以及动力学、产物和途径，结果表明AFB1可以被 WMI有效降解，并且降解过程遵循准一级反应动力学。此外，六个新的主要退化产品采用超高效液相色谱Q-Orbitrap质谱进行鉴定，提出了可能的降解途径。此外，AFB1降解产物的种类和数量以及AFB1的降解途径受微波加热温度、时间和功率的影响。WMI处理后，末端呋喃环中的双键或AFB1的内酯键被破坏，这意味着降解产物的毒性显着降低。因此，WMI被视为成为降解AFB1的有效方法。

黄曲霉毒素是食品和谷物中常见的霉菌毒素，主要存在于由黄曲霉和寄生曲霉产生。最近的一项研究报道，全球约有25%的农产品受到黄曲霉毒素的污染（Yard等，2013 年）。黄曲霉毒素 B1(AFB1)最常见的黄曲霉毒素之一，被国际癌症研究机构列为1类致癌物，极强的肝脏致癌物（Jalili，2016；Wogan，1968）。因此，寻找适当的方法来降低食品和谷物中的 AFB1 是一项重要的工作。近几十年来全球关注，许多类型的物理、化学和生物方法已被用于减少AFB1，包括排序（Pearson，2004)，烘烤 (Yazdanpanah,Mohammadi,Abouhossain,& Cheraghali, 2005), 辐射 (Ghanem, Orf, & Shamm, 2008; Jalili, Jinap,& 诺拉尼赞，2012； Liu et al., 2016)、柠檬酸和乳酸（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)，以及微生物和酶促过程(Guan,Chen, Nepovimova, Long, &库卡，2021；Sangare 等人，2014 年）。每种方法都有自己的优势和限制。理想的解毒方法应该是经济、有效、安全且对食品质量无破坏性（Ellis，Smith，辛普森和奥尔德姆，1991；张、李、刘、关、卞，2020）。水辅助微波辐照（WMI1）有望成为一种降解 AFB1的新方法，因为水分子完全改变微波降解对AFB1的影响，导致在新的特性和属性。它的主要特点是水分子参与 AFB1 的降解。优点和这种处理方法的细节在之前的研究中有所描述，并且可以简单概括如下（Zhang et al., 2020）：首先，WMI 可以将微波辐射能量集中在高强度部件上AFB1浓度（玉米碎粒、胚胎组织和皮层）并将AFB1的分解温度降低到家庭烹饪中温度（95–100°C）。其次，WMI可以将AFB1降低60%，同时确保玉米粒的温度不超过 120°C，这避免了热损伤谷粒的广泛产生。三、WMI可以有效避免微波的弊端加热，如温度控制困难和加热不均匀，提高微波工业应用的可能性AFB1 降解的辐照（Pankaj、Shi 和 Keener，2018 年）。在此外，与其他物质相比，水是安全无害的。它是谷物和食品中的重要成分，常用的添加剂用于食品加工，是化学反应的良好溶剂。水也是吸shou微波能量和产生热量的极好介质。因此，使用WMI可能是一种很有前途的方法降解食物和谷物中的 AFB1。然而，目前的研究结果仍然不足以验证WMI是成功且可行的解毒方法，因为缺乏进一步的关键信息。例如，降解途径、降解结构WMI处理的AFB1 的毒性变化仍然存在不清楚。特别是结构识别和分析AFB1 的降解产物至关重要。这是该领域的一个关键问题WMI 解毒可行性研究 (Liu et al., 2010; Wang et al.,2011）。在本研究中，将AFB1溶解在超纯水中并置于用于微波辐照的微波设备。WMI的影响AFB1的还原和AFB1在不同条件下的降解动力学温度、微波功率和初始AFB1浓度为初步研究。此外，本研究旨在：i）分析不同WMI条件下AFB1的各种降解产物，ii) 鉴定 AFB1 降解产物的结构，以及 iii)阐明AFB1的降解途径并分析其毒性基于其化学结构的降解产物。这项研究为食品和杂粮中AFB1的降解提供了新的参考。

将纯AFB1（20mL）的水溶液转移到高压反应器（100mL）中，然后置于多功能微波化学合成仪XH-8000Plus（北京祥鹄科技有限公司，北京，中国）中（图1 ）。容器内的温度显示在实时控制面板并由温度传感器检测插入容器中。本仪器有两种不同的功率输出方式：恒量输出和比例积分微分自适应功率调节输出。后者可以保持恒定的微波加热温度。基本原理和保持恒温的过程是微波设备将样品快速加热至接近设定温度恒定功率（500W）。然后系统自动切换到第二种模式。微波计算机自动计算并输出适当的低微波功率。因为这种低微波功率辐照产生的热量等于辐射损失的热量样品的自然冷却，样品的温度保持恒定（±0.2°C）。然后，对 AFB1样品进行处理WMI110°C、120°C、130°C和140°C下的不同时间。确定微波功率对降解的影响对于AFB1，使用以下方法。高压反应器是用一个三角形瓶（250mL）代替，瓶颈与一个冷凝回流装置连接（图 1）。将AFB1样品加热到沸腾温度(100°C)功率（500 W），然后使用不同的微波功率（200、300、400和 500 W）。考虑到水在WMI处理过程中蒸发，有必要三角瓶中加入适量超纯水治疗。添加的水的质量（或体积）等于处理前后还原水的质量（或体积）。

结论：

在这项研究中，研究了WMI对AFB1的降解动力学、产物和途径。研究了WMI对AFB1的降解动力学、产物和途径。结果表明，WMI对AFB1的降解很好地遵循了伪前序反应动力学。遵循伪一阶反应动力学（R2>0.95）。这表明在AFB1的降解过程中，水分子不仅起到了溶剂的作用，而且还参与了化学反应。六种新的通过UHPLC-Orbitrap-MS鉴定了6种新的降解产物，并提出了一条可能的降解途径。此外，AFB1降解产物的种类和数量以及AFB1的降解路径
受到微波加热温度、时间和功率的影响。经WMI处理后，AFB1末端呋喃环上的双键和呋喃末端环上的双键和AFB1的内酯键都被破坏了，这说明降解产物的毒性是显著的。这表明降解产物的毒性明显降低。因此，WMI预计是一种很有前途的降解AFB1的方法。