等离子体活化水耦合超声降解玉米中黄曲霉毒素B1的创新工艺及机制研究

本研究开发了一种以等离子体活化水（PAW）为介质的超声（US）联合处理（UP）技术，可高效降解玉米中的黄曲霉毒素B1（AFB1），10分钟内降解率达93.2%。该技术通过协同产生羟基自由基（·OH）和活性氧氮物种（RONS），引发AFB1的羟基化、环氧化等结构修饰，同时在4°C储藏14天内能有效维持玉米的微生物安全性和理化品质，为谷物真菌毒素控制提供了新策略。

　　

亮点

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  UP处理（等离子体活化水介质超声）10分钟实现93.2%的黄曲霉毒素B₁降解
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  韦伯尔-尾模型最符合降解动力学（R² = 0.997）
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  鉴定出6种羟基化/环氧化衍生物，毒性低于黄曲霉毒素B₁
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  储藏期间维持酵母霉菌数＜1.6 log CFU/g（干玉米）
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  保持抗坏血酸含量与抗氧化活性不变

材料与方法

黄曲霉毒素B₁与玉米样品

黄曲霉毒素B₁标准品（C₁₇H₁₂O₆，纯度≥98%）购自Sigma-Aldrich，4°C保存。用于降解效率评价的干玉米购自韩国农协，室温（23.0±2.0°C）储藏。用于储藏期间品质分析的鲜玉米购自Natureone，-18°C冷冻保存，使用前于4°C解冻。

等离子体活化水制备条件优化

当等离子体生成功率在60-100瓦、时间60-120分钟时，氧化还原电位（ORP）和电导率（EC）随功率和时间增加而上升，pH值则下降（图2）。氧化还原电位升高与过氧化氢（H₂O₂）、臭氧（O₃）、硝酸根（NO₃^-）等氧化物种积累相关，电导率增加反映等离子体活化水中活性氧氮物种（RONS）的形成。pH下降可能源于等离子体诱导生成的H₂O₂、硝酸（HNO₃）和过氧亚硝酸（ONOOH）导致的酸化作用。据报道，黄曲霉毒素B₁降解率随活性氧物种（ROS）诱导的结构修饰而提升。

结论

UP处理10分钟对黄曲霉毒素B₁的降解率与序列处理（US→PAW和PAW→US）相当，且优于单独处理。降解动力学符合预测精度高的韦伯尔-尾模型。UP处理产生6种黄曲霉毒素B₁降解产物，其毒性均低于原毒素。玉米籽粒表面官能团未发生显著变化。在4°C储藏14天内，黄曲霉毒素B₁浓度保持稳定，UP处理组残留量最低（5.3-6.5微克/克），并能有效抑制微生物生长，维持色泽和抗氧化活性。