黄曲霉毒素B1的辐射降解机理及产物结构特性分析

黄曲霉毒素（Aflatoxins，简写AF）是由黄曲霉菌和寄生曲霉菌等产生的次级代谢产物，其中黄曲霉毒素B1（AFB1）是国际癌症研究机构（IARC）界定的ⅠA类强致癌物质，其研究和安全管理日益受到重视。由于AFB1广泛存在于污染的食品和饲料中，世界卫生组织已将控制食品中AFB1污染作为全球公共卫生管理的重要目标。电离辐射技术是一种能有效降解食品中AFB1的新型技术。然而，关于AFB1在食品中的电离辐射降解机理及其辐解产物的研究鲜有相关报道。本研究按照从简单到复杂的研究思路，以甲醇-水体系、水体系、花生粕中的AFB1为研究对象阐明了不同介质中AFB1的辐射降解效果，解析了辐照AFB1不同体系中的辐解产物结构特性，初步探讨了AFB1水溶液中辐解产物形成的辐射降解机理。研究结果概述如下：（1）研究证实了射线辐照能有效降解甲醇-水溶液（V：V=60：40）中的AFB1。结果表明，辐射剂量越大，AFB1的降解率越高，0.1mg/L的AFB1溶液在4kGy时降解率已经达到82.4%，6kGy时降解率达到96.3%；试验还证实，初始浓度越低，AFB1的降解越容易，0.1mg/L的AFB1溶液在3kGy时降解率58.8%，10mg/L的AFB1在6kGy时降解率58.8%。（2）以LC-Q-TOF-MS作为研究手段分析检测AFB1毒素的主要辐解产物，通过不同剂量的辐照处理，在AFB1甲醇-水体系中共检测到有25个辐解产物，不仅种类多，而且浓度低；利用该仪器获得不同辐解产物的离子碎片的基本信息（分子量和碎片），结合一级、二级质谱提供结构判断的补充信息，研究解析出不同剂量辐照后，AFB1甲醇-水体系中重复出现的7个主要辐解产物的分子结构信息，其产物分子式分别为C17H14O7、C16H10O5、C14H10O6、C18H16O8、C16H14O7、C17H14O8（a）、C17H14O8（b）。通过结构解析初步表明，AFB1的辐照降解遵循自由基反应机制。（3）初步研究评估了AFB1的主要辐解产物的毒性效应。分析比较辐解产物与AFB1的结构组成，其中有18个辐解产物的呋喃环双键被加成，与AFB1的不饱和度相比较都有相应减少。根据定量构效关系分析，呋喃环双键部位是AFB1的毒性活性结构，也是引发人类原发性肝癌的主要结合部位。因此，根据定量构效关系分析，AFB1的毒性辐照后经评估可降低约70%。（4）研究证实辐照AFB1水溶液更容易发生降解，辐照后AFB1悬浊液变为澄清溶液。由于悬浊液每次与水的接触不一致，导致每次辐照后降解效果有差异，但是总的趋势是辐射剂量越大，降解率越高。20mg/L的AFB1悬浊液经过两次10kGy辐照后，降解率分别为94.3%和74.9%。与甲醇-水体系相比，AFB1悬浊液辐照后辐解产物更少，表明辐射水产生的自由基可能是导致AFB1降解反应的主导因素。利用LC-Q-TOF-MS分析检测，研究获得了AFB1水溶液体系中4个辐解产物的分子结构信息，其产物分子式分别为C17H14O7、C17H12O7、C16H12O7、C16H10O6。其中只有产物C17H14O7结构与甲醇-水体系中相同。（5）有关AFB1水溶液的辐射降解机理的研究，首先设定了不同的气氛屏蔽调控措施，采用N2饱和、N2O饱和、N2饱和+异丙醇、N2饱和+H2O2、N2饱和+叔丁醇等试验条件，使不同的调控措施出现不同的主导自由基，通过对AFB1水溶液辐射降解效果的分析和辐射化学产额G值的比较，确定了辐射降解过程中在AFB1水溶液起主导作用的自由基。各自由基在AFB1降解过程中的贡献大小依次为：HO2·，O2>OH·>e-aq>H·。（6）研究采用食品基质花生中污染AFB1进行试验，结果表明：花生粕中高浓度的AFB1仍然能够实现有效辐照降解。20mg/kg的初始浓度经过20kGy辐照后降解率为14.4%，与水、甲醇-水、AFB1固体纯品中AFB1的降解率进行比较后，预测水在AFB1的辐射降解过程中发挥着重要作用。而且研究利用独辟蹊径的方式，在经过优化后的AFB1提取净化步骤后，采用LC-Q-TOF-MS分析搜索前期甲醇-水溶液中出现的25个辐解产物，进行逐一的选择离子检测后，最终在花生粕中检测到2个主要的辐解产物，它们分别是：C16H14O7（319.0813m/z）和C17H14O7（331.0821m/z），其产物结构与甲醇-水体系中辐解产物相同。