农作物真菌病害是影响农作物稳产增产的重要因素,病原真菌产生的真菌毒素造成了世界范围内的粮食和农产品的巨大损失,极大阻碍了农业的绿色可持续发展,成为全球粮食安全的重大威胁。黄曲霉毒素是一类主要由曲霉属真菌(Aspergillus sp.)产生的以双呋喃环香豆素为骨架的真菌毒素,包含B、G和M族等十余种毒性secondary infection化合物,其中黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1,AFB1)具有强烈的致癌性、致畸性、致突变性和急性肝毒性,是在农产品中存在最广泛、危害最严重的真菌毒素之一。因此,关于AFB1预防和脱除技术的研究已成为食品安全和农业领域的研究热点。近年来,纳米技术由于其在尺寸定制、功能化修饰和理化稳定性等方面的优势在农业领域中的研究发展迅速,在农药控释、土壤修复和病原物治理等方面显示出巨大的应用潜力,也为真菌毒素预防和脱除提供了新的策略。据此,本文设计并构建了三种功能化的纳米体系,分别用于农产品中AFB1的绿色防治,吸附脱除和光催化降解。研究内容和结果如下:(1)以Tween-80为表面活性剂,通过高压均质化技术制备了一系列基于不同比例美国薄荷和栉叶蒿精油的纳米乳剂,并通过动态光散射、扫描电镜和高速离心法对它们的形态、尺寸和稳定性进行了表征。所制备的纳米乳剂(命名为MNEO 1-5)对高毒性菌株Aspergillus flavus CF-79具有显著的生长抑制作用,并降低高温和潮湿储存环境下花生中AFB1的积累量,其中,美国薄荷精油含量最高的纳米乳剂(MNEO-1)活性最为突出(IC50=4.70 mg g–1)。通过气相色谱-质谱检测证明百里酚是美国薄荷精油中的主要成分(92.3%),进一步验证了百里酚对A.flavus CF-79具有显著的生长抑制效果(IC50=14.5 mg L–1),并引发菌丝体中活性氧的积累和细胞膜损伤。利用高通量转录组测序筛选百里酚处理下A.flavus CF-79中的差异表达基因,根据富集分析揭示了百里酚能通过调控多种代谢途径增强菌丝细胞的三羧酸循环,并诱导ROS积累,从而导致细胞死亡;同时,百里酚可能通过下调黄曲霉毒素生物合成通路中炔诺酮单加氧酶等酶活性以减少AFB1的产生和积累。以药(食)用植物精油开发的防控剂型可能是解决农产品保存过程真菌毒素污染问题的最安全有效的策略。(2)通过溶剂水热法合成了具有多孔结构和优异分散性的金属有机框架(MOF)材料MIL-101(Fe),研究其作为吸附剂对AFB1的去除能力。对不同条件下MIL-101(Fe)对AFB1的吸附性能开展了试验,并结合吸附热力学、吸附等温线模型和吸附动力学模型对吸附过程进行解析。结果表明:MIL-101(Fe)吸附剂稳定性强,而且与已经报道的其他吸附剂相比,MIL-101(Fe)对AFB1表现出更加优越的负载能力(30.58 mg g–1)。同时,利用分子对接和计算化学手段建立了AFB1分子与MIL-101(Fe)配体之间的相互作用模型。此外,通过表面疏水性修饰制备了TMCS-MIL-101(Fe),改善了材料在疏水相中的分散性,进而实现了对花生油中AFB1的有效去除。这项工作为农产品中AFB1的去除提https://www.selleck.cn/products/pf-06463922.html供了一种简单有效的途径。(3)我们设计了一类基于MOF材料的具有多种组合模式(SS型,SL型和LS型)的Fe3O4@Ui O-66磁性纳米体系用于AFB1的脱除。得益于Ui O-66的多孔结构和Fe3O4的光催化增强效应,复合体系实现了对AFB1的高效吸附和光催化降解(90%以上)。此外,SL-和LS-Fe3O4@Ui O-66催化剂在外部磁场的作用下具有极高的回收率,并且在三次循环后仍保持80%以上的脱除能力。电子顺磁共振波谱检测表明,在光催化过程中产生了大量的羟基自由基,致使AFB1结构中C8=C9双键被破坏,从而降低其毒性。为了进一步考察光催化脱毒的可靠性,利用UPLC-Q-TOF-MS/MS技术对11种产物进行了分析,并通过核磁共振技术确定了其中7种主要产物的结构,随后根据AFB1及其光催化产物的结构特征,提出了可能的光催化反应机理,同时,利用LO-2细胞系评估了7种主要产物的细胞毒性。研究表明:Etoposide纯度具有吸附效应和光催化协同作用的Fe3O4@Ui O-66体系是一种AFB1脱除的可靠手段,为开发具有磁性回收能力的新型真菌毒素光催化剂开辟了新的途径。本文研究将为农产品中AFB1的防治提供参考,为开发绿色、高效的新型真菌毒素防控技术提供理论支撑,对于农业的可持续发展具有重要的现实意义。