活性炭去除花生油中的黃曲黴毒素

黃曲黴毒素B1(AFB1)是黃曲黴和寄生曲黴產生的次生代謝產物，汙染花生、玉米、高粱、油籽、動物飼料和食品。它在田間普遍存在，並且在儲存期間能夠在穀物上生長。在中國主要花生產區的生花生和花生製品中發現了濃度為5-30%的AFB1。由於花生油在中國被普遍用作食用油，因此花生油被黃曲黴素汙染是一個嚴重的公共衛生問題。本研究的重點是使用活性炭以去除花生油中的AFB1。並且在合適的條件下比較二氧化矽、天然蒙脫石和活性炭對黃曲黴素的吸附行為進行了比較。

　　為了降低AFB1汙染的風險，已經提出了幾種對花生油進行解毒的方法，包括化學(堿和臭氧處理)、生物(微生物吸附和降解)和物理方法(紫外線照射、光催化、吸附)。盡管使用紫外線照射、光催化或臭氧處理時花生油的解毒率可達99%左右，但在花生油的解毒過程中可能會產生與AFB1同等或更高毒性的新毒素。AFB1的微生物降解由於微生物吸附的可逆性，其應用可能有限。堿處理和吸附是花生油脫毒是比較常用的方法。然而，花生油堿處理過程中產生的化學物質可能被視為汙染物。所以使用吸附法操作簡便，特別是對於不能通過堿處理脫毒的油類基質，如花生油、芝麻油、菜籽油等。因此，吸附法可能是對被黃曲黴素汙染的植物油進行解毒的適當策略。

　　黃曲黴毒素濃度的測定

　　將含黃曲黴毒素的上清液在30℃下用氮氣幹燥，然後加入100μL三氟乙酸和200μL的己烷加入到小瓶中。將混合物立即攪拌15秒，在40℃下衍生化30分鍾，並在30℃下用氮氣幹燥。將殘留物溶解在1mL的水-乙腈溶液中，將所得混合物攪拌15秒，然後離心5分鍾。通過使用0.22μm微孔膜過濾純化上清液，然後轉移到色譜小瓶中。黃曲黴毒素的濃度由配備熒光檢測器記錄的色譜圖計算得出。激發和發射波長分別設置為360和440nm，再進行色譜柱進行分離，並使用甲醇-水二元溶劑作為流動相來驗證去除率。

　　三種吸附劑劑用量對吸附的影響

　　三種吸附劑對AFB1的吸附在25℃下進行24小時。圖1顯示了活性炭和其它吸附劑用量的AFB1去除率。無論吸附劑劑量如何，使用活性炭時去除率更高，其次是二氧化矽和天然蒙脫石。正如預期的那樣，AFB1的去除率隨著吸附劑劑量的增加而增加，這可以通過AFB1與吸附劑之間的相互作用增加來解釋，包括氫鍵、孔填充和靜電吸引力。吸附劑量為1.0mg/mL時，黃曲黴毒素的去除率使用蒙脫石、二氧化矽和活性炭時，分別為73.23%、80.35%和85.09%。在較高的吸附劑量(1.5mg/mL)下，去除率分別略微增加至75.56%、83.48%和89.15%。在這個吸附係統中，當吸附劑以較低濃度使用時，可用的吸附位點較少。因此，增加吸附劑濃度有效地增加了吸附位點的數量，從而提高了AFB1的去除率。但濃度過高時，吸附劑顆粒間會發生膠結、絮凝和團聚現象。這導致可用吸附位點的數量穩定或減少，並且去除率沒有進一步提高。此外，當吸收劑以高濃度使用時，可能會消除維生素E和甾醇等微量營養素，從而導致營養流失。因此，使用濃度為1.0mg/mL的吸附劑被認為是合適的，因此在進一步的實驗中被采用。

　　圖1：考慮活性炭和其它吸附劑在不同濃度下在花生油中黃曲黴毒素的去除率。

　　吸附動力學

　　在本研究中評估的吸附劑對黃曲黴毒素的吸附效率由吸附動力學確定，其中測量AFB1的去除率和吸附時間。三種吸附劑對AFB1的吸附動力學在25℃下進行，吸附時間延長。如圖2所示a、b，在最初的120分鍾內觀察到快速吸附，在處理960分鍾後證實吸附沒有顯著變化。這表明去除率在這個階段達到了明顯的平衡。由於位於吸附劑外表麵上的更多吸附位點可用於反應，因此初始去除速率相對較快。然而，隨著吸附劑的外表麵被AFB1分子覆蓋，吸附速率逐漸降低然後趨於穩定，這表明AFB1在吸附劑內表麵的吸附是通過層間擴散發生的。與之前公布的結果相比，與在水溶液中相比，活性炭在油相中的吸附動力學較慢可能是由於花生油的高粘度(25℃時為10.0cP)，這減少了AFB1分子在花生油的擴散。 此外，油中的微量營養素，如維生素E和甾醇，可能會與AFB1競爭油相中活性炭上的結合位點。因此，AFB1的吸附在富含油的基質(如花生油)中更具挑戰性。盡管如此，活性炭在去除花生油中的AFB1方麵表現出良好的性能，因此具有巨大的工業應用潛力。

　　圖2：(a)黃曲黴毒素在活性炭和其它吸附劑上吸附的擬一級動力學模型擬合曲線和(b)擬二級動力學模型擬合曲線。

　　活性炭去除花生油中的黃曲黴毒素，活性炭吸附劑由韓研定製，用於從花生油中去除黃曲黴毒。因為它具有高比表麵積、大孔體積和窄孔徑分布。當以1.0mg/mL的濃度使用時，去除率為85.09%。AFB1在油體係中的吸附動力學低於在水溶液中的吸附動力學，主要是由於油基質的複雜性。AFB1的吸附遵循準二級動力學並符合Langmuir吸附等溫線。總的來說，定製的這款活性炭可能是一種適用於從花生油中去除AFB1的