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氧化石墨烯修饰的硅藻土用于去除苹果汁中展青霉素

2019.9.11
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liupan1991

致力于为分析测试行业奉献终身

俗话说人靠衣裳马靠鞍。当硅藻土“穿上”功能化氧化石墨烯做成的“新衣”,即可从其貌不扬的果汁过滤助剂化身为吸附剂,高效去除苹果汁中常见的真菌毒素——展青霉素。

1、研究背景

展青霉素又称棒曲霉素,是一种广泛存在于苹果汁中的真菌毒素。因其毒性大,世界各国及国际组织对苹果汁中展青霉素的含量加以限定且其含量是判定果汁质量安全的重要指标。吸附去除是控制苹果汁中展青霉素含量的重要途径之一。针对吸附剂相关的吸附效率/成本/安全性等多方面的挑战,西北农林科技大学食品科学与工程学院王建龙教授团队在国际期刊《Food Chemistry》发表题为“Highlyefficient and cost-effective removal of patulin from apple juice by surface engineeringof diatomite with sulfur-functionalized graphene oxide”的研究论文。该文章报道了一种制备简单,造价低,生物相容性好且具有优异吸附能力的表面功能化硅藻土用于苹果汁中展青霉素的高效吸附去除。该吸附剂的制备利用了含丰富官能团的巯基化氧化石墨烯(GO-SH)纳米片的自成膜方法,以硅藻土为支撑基底,将GO-SH纳米薄膜包覆在硅藻土表面。该吸附剂成功克服了GO-SH纳米片和硅藻土作为吸附剂表现出的难以分离去除和吸附效率低的缺陷。

2、研究方法

首先利用环氧基团开环反应制备了GO-SH纳米片。其次,将一定浓度的GO-SH纳米片与超声破碎后的硅藻土(diatomite)分散于水中超声混合均匀后搅拌5 h后,置于60℃蒸发成膜制备表面功能化硅藻土吸附剂(GO-SH/diatomite)。凭借扫描电镜,X射线衍射图谱,红外光谱等表征手段对该吸附剂进行了表征。随后试验优化了该吸附剂的最佳吸附条件,并通过一系列试验探究了GO-SH/diatomite在展青霉素吸附过程中的吸附特性(包括吸附动力学和动力学)、稳定性、残留量,细胞毒性和对果汁品质的影响。


3、研究结果与结论

GO-SH/diatomite对展青霉素的吸附量高于大多数已报道的吸附剂,最大吸附量为10.68 μg/mg。该吸附剂对苹果汁中展青霉素的去除率高于90%且该吸附剂不会导致苹果汁品质下降。细胞毒性试验结果表明在高于实际使用量5倍的剂量下,该吸附剂无显著毒性;且鉴于GO-SH/diatomite稳定性好,颗粒大于2 μm,易于分离去除,故其残留造成的食品安全隐患微乎其微。因此表面功能化修饰为硅藻土改性提供新思路;GO-SH/diatomite作为廉价、高效的展青霉素吸附剂在未来果汁加工中具有潜在的应用前景。

附:通讯作者简介

王建龙,男,1979年生,博士,教授,博士生导师,2011年陕西省青年科技新星,2013年教育部新世纪优秀人才。兼任陕西省、咸阳市、商洛市食品安全专家,美国化学会、美国自动化与筛选协会、中国化学会会员,Advanced FunctionalMaterials、Small、Biosensor&Bioelectronics、Talanta、食品质量检测学报等国内外著名期刊审稿人。主要研究方向包括(1)食品安全因子快速识别与控制;(2)食品因子抗体筛选、生物传感器开发;(3)纳米技术在食品科学中的应用。

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