一种β-环糊精/氟化共价三嗪框架杂化纤维，用于协同固相微萃取谷物中的黄曲霉毒素

《Food Chemistry》：A β-cyclodextrin/fluorinated covalent triazine framework hybrid fiber for synergistic solidphase microextraction of aflatoxins in cereals

β-CD/FCTF涂层SPME-HPLC-FLD方法用于高效提取谷物中黄曲霉毒素，通过FCTF高表面积与β-CD包合能力协同增强吸附，氟/三嗪极性基团提升选择性，检测限0.02-0.11 ng/g，回收率84.5-130%，DFT证实协同吸附机制。

　　β-CD/FCTF作为一种新型的固相微萃取（SPME）涂层材料，为食品中痕量黄曲霉毒素（AFs）的高效提取提供了一种创新的解决方案。该材料通过将β-环糊精（β-CD）与氟化共价三嗪框架（FCTF）相结合，实现了对AFs的高选择性和高富集能力。在食品基质中，AFs的检测面临着复杂的干扰因素，例如脂类、蛋白质和其他有机成分，这些成分可能与AFs发生竞争吸附，从而影响检测的准确性和灵敏度。因此，开发一种具有优异吸附性能、高选择性和抗干扰能力的SPME涂层，成为食品安全性监测领域的重要研究方向。

β-CD/FCTF的构建基础在于FCTF的高比表面积和良好的化学稳定性，这些特性使其成为理想的吸附基质。同时，β-CD具有独特的分子识别能力，能够通过其空腔结构与AFs分子形成主客体包合物。这种结合不仅提升了材料对AFs的吸附能力，还增强了其在复杂基质中的选择性。此外，氟化基团的存在进一步促进了AFs的提取，通过极性相互作用和F–π相互作用增强了分子间的结合力。这一协同效应使得β-CD/FCTF在痕量AFs检测中表现出卓越的性能。

实验结果显示，该SPME涂层在实际应用中表现出显著的富集能力，相较于纯FCTF提升了2.1至2.3倍。同时，其检测限达到了0.02–0.11 ng/g，而定量限为0.06–0.36 ng/g，这表明该方法在灵敏度方面具有明显优势。在实际样品的加标回收实验中，回收率范围为84.5–130%，相对标准偏差（RSD）小于10.2%，这充分说明了该方法在准确性和重复性方面的可靠性。这些数据表明，β-CD/FCTF不仅能够有效富集AFs，还能够实现高精度的定量分析，从而满足食品安全性监测对痕量检测的需求。

从技术角度来看，β-CD/FCTF的合成过程采用了离子热聚合技术，该技术能够在温和的条件下将四氟对苯二腈（TFP）转化为FCTF。由于FCTF中的三嗪基团具有较强的电子缺位特性，这使得其与β-CD的接枝反应更加高效。通过精确的化学修饰，实现了β-CD在FCTF表面的稳定结合，避免了传统方法中可能出现的材料脱落或结构破坏问题。此外，该材料被成功地固定在不锈钢丝上，并通过聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为粘合剂，从而构建出适用于SPME的纤维涂层。这一过程不仅确保了材料的机械强度，还使其能够适应不同的萃取条件和样品基质。

在分析性能方面，β-CD/FCTF涂层与高效液相色谱-荧光检测（HPLC-FLD）技术相结合，构建了一种高效、灵敏且选择性高的分析平台。该平台能够在不使用溶剂的情况下完成样品的萃取，简化了操作流程并降低了环境污染的风险。同时，由于其结构稳定性和优异的化学兼容性，该方法在不同类型的谷物（如玉米、大米、小麦和花生）中均表现出良好的适用性。此外，该SPME纤维在多次使用后仍能保持稳定的性能，表明其具有良好的可重复使用性，这对于实际应用中的成本控制和可持续性具有重要意义。

从理论层面来看，密度泛函理论（DFT）计算进一步验证了β-CD/FCTF对AFs的吸附机制。DFT模拟表明，β-CD与FCTF之间的协同作用不仅包括主客体包合，还涉及氢键作用和F–π相互作用。这些相互作用共同作用，显著提高了AFs的吸附能力。相比之下，单独使用FCTF或β-CD时，其吸附效果相对较弱，这说明材料的协同设计在提升性能方面起到了关键作用。此外，DFT计算还揭示了不同AFs分子在β-CD/FCTF表面的结合模式，为优化萃取条件和提升检测效率提供了理论依据。

在实际应用中，该方法不仅能够用于食品中AFs的检测，还具有广泛的推广潜力。由于其高灵敏度和良好的选择性，该SPME涂层可以应用于其他复杂基质中的痕量污染物检测，例如环境水样、土壤样品或生物样本。此外，β-CD/FCTF的制备方法具有一定的通用性，可以通过调整接枝策略和材料组成，开发出适用于不同目标分子的多功能吸附材料。这种策略为食品安全性监测领域的材料设计提供了新的思路，同时也为其他相关领域的研究提供了参考。

从材料科学的角度来看，β-CD/FCTF的开发体现了对功能化多孔材料的深入理解和创新设计。通过将具有特定分子识别能力的β-CD与具有高比表面积和化学稳定性的FCTF相结合，研究人员成功构建了一种兼具物理吸附和化学识别能力的新型吸附材料。这种设计不仅提升了材料的性能，还为其在其他分析应用中的扩展提供了可能性。例如，可以进一步引入其他功能性基团或调整材料的孔隙结构，以适应不同类型的污染物检测需求。

在食品工业和食品安全管理中，黄曲霉毒素的检测具有重要的现实意义。AFs是一类由黄曲霉菌（如黄曲霉和寄生曲霉）产生的强致癌性化合物，广泛存在于谷物、坚果、油料作物等食品中。长期摄入AFs可能对人体健康造成严重威胁，因此，建立一种高效、可靠且易于推广的检测方法，对于保障食品安全和减少健康风险至关重要。β-CD/FCTF作为一款新型的SPME涂层材料，不仅在实验室研究中表现出色，还具有实际应用的潜力，能够在食品生产和流通环节中实现快速、准确的AFs检测。

此外，该研究还提出了一种可推广的共价接枝策略，为功能性多孔材料的设计提供了新的思路。这种策略的核心在于通过精确的化学修饰，将功能性分子（如β-CD和氟化基团）稳定地引入到多孔材料的结构中，从而实现对目标分子的高效识别和吸附。这种方法不仅适用于AFs的检测，还可以用于其他有毒物质或目标分析物的提取和检测，具有广泛的应用前景。通过进一步优化接枝反应条件和材料结构，研究人员可以开发出更多具有特定功能的多孔材料，以满足不同领域对高选择性和高灵敏度检测的需求。

在当前食品安全检测技术中，传统的固相萃取（SPE）方法虽然有效，但存在溶剂消耗量大、操作繁琐等问题。而SPME技术因其无溶剂、操作简便和良好的兼容性，成为一种更加环保和高效的替代方案。然而，现有的SPME涂层材料在AFs的检测中仍存在一定的局限性，例如吸附能力不足和易受基质干扰。β-CD/FCTF的开发正好解决了这些问题，其高吸附能力和抗干扰性能使其在复杂基质中的应用更加可靠。此外，该材料的可重复使用性也降低了检测成本，提高了其实用价值。

综上所述，β-CD/FCTF的开发不仅为食品中AFs的检测提供了一种新的解决方案，还推动了功能性多孔材料在食品安全性监测中的应用。通过结合主客体识别、氢键作用和F–π相互作用，该材料在提高检测效率和准确性方面表现出色。同时，其合成方法具有一定的通用性，可以为其他领域的研究提供借鉴。未来，随着对材料性能的进一步优化和实际应用的不断拓展，β-CD/FCTF有望成为食品检测领域的重要工具，为保障食品安全和公众健康发挥更大作用。