《Microchemical Journal》：Analytical insights into plasma-driven detoxification: Impact of toxin origin on the degradation of zearalenone, deoxynivalenol and fumonisins in maize (
Zea mays L.)
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大气压冷等离子体（APCP）可有效降解玉米中的黄曲霉毒素B?、玉米赤霉烯酮和脱氧雪腐镰刀菌烯醇，降解率随处理时间增加，其中标准毒素溶液降解效率最高（57.9%）。APCP对玉米营养参数无显著影响，验证其作为非热加工技术的安全性，但需注意食品基质对降解效率的影响。
Mithat Din?|Murat Ta?an|Ibrahim Palabiyik|Muhammed Talha Akbulut|Recep Gunes
土耳其泰基尔达格省苏莱曼帕夏区农业与林业局，邮编59030
摘要
像玉米赤霉烯酮（ZON）、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）和伏马菌素这样的霉菌毒素对全球食品安全构成了严重威胁。大气压冷等离子体（APCP）作为一种无残留的技术显示出巨大潜力，但其效果高度依赖于食品基质，因此需要对其进行严格的分析评估。本研究旨在通过使用600瓦功率、5升/分钟的干燥空气流速以及9厘米的探针-样品距离，在三种不同的污染条件下（自然污染、人工添加毒素和标准毒素溶液），探讨APCP对玉米（Zea mays L.）中ZON、DON和伏马菌素（FUMO B1和B2）的解毒效率和降解动力学。处理后采用HPLC-MS/MS技术精确测定霉菌毒素含量，并利用Weibull函数对降解动力学进行建模。经过16分钟的APCP处理后，ZON的降解率最高，人工添加毒素的玉米中降低了57.9%，自然污染的玉米中降低了43.1%；总伏马菌素含量在两种基质中也显著下降，分别降低了42.4%和39.0%。DON在两种基质中的降解情况相当，分别降低了29.2%和27.8%。所有组中，标准毒素溶液的解毒效率最高。动力学分析结果显示数据与Weibull模型的拟合度良好（R2=0.858–0.996），且处理过程未显著改变玉米的关键营养成分。这些发现表明食品基质对APCP的解毒过程有显著影响，证实了APCP是一种可行且安全的非热处理方法，同时也强调了分析建模在微化学食品应用中的重要性。
引言
霉菌毒素是由多种真菌（尤其是Fusarium、Aspergillus和Penicillium）产生的致癌、致畸和致突变性次级代谢物。它们在食品和饲料中的存在不仅对人类和动物健康构成威胁，还因频繁污染和产品损失而影响国际贸易[1]。在各种谷物中，玉米（Zea mays L.）特别容易受到Fusarium产生的霉菌毒素（如伏马菌素B1（FUMO B1）、玉米赤霉烯酮（ZON）和脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）的侵害，这些毒素通常同时存在并可能产生协同毒性作用[2,3]。已经提出了多种传统的霉菌毒素控制策略，包括物理去除、化学解毒和生物降解，以降低食品中的霉菌毒素含量[4]。然而，尽管这些方法在降解霉菌毒素方面取得了一定成效，但大多数方法存在缺点，如营养成分降解、化学残留物的形成或不适合大规模应用[5]。因此，迫切需要可持续、无破坏性和环保的解毒技术，能够在有效降低霉菌毒素含量的同时保持食品质量。
近年来，脉冲电场、电离和非电离辐射、超声波以及高压处理等绿色新兴非热技术受到了研究[6]。其中，大气压冷等离子体（APCP）因能够生成高活性的氧和氮物种（RONS）而不引起显著的热损伤，在微生物灭活和霉菌毒素降解方面展现出巨大潜力[7]。这些活性物种（尤其是O3、OH•和NOx）与毒素分子结构相互作用，导致氧化、键断裂及生成毒性较低的降解产物[8]。多项研究表明APCP对Fusarium产生的霉菌毒素具有显著效果。Liu等人[9]发现等离子体处理显著降低了ZON的浓度并减弱了其毒性；Zheng等人[10]使用50千伏的介质阻挡放电（DBD）等离子体处理120秒后，ZON含量降低了56.57%；Feizollahi等人[11]证明等离子体处理可降低大麦中的DON浓度，且不影响其β-葡聚糖、蛋白质或水分含量；Chen等人[12]报告称经过8分钟的DBD等离子体处理后，盖玻片上的DON含量降低了83.99%；Wielogorska等人[13]记录显示，仅10分钟的等离子体处理即可使添加了伏马菌素的玉米中FUMO B1含量降低64%，且玉米的分子完整性未受明显影响。此外，关于环境解毒和污染物降解的最新综述[14,15]强调了定量风险评估模型和新兴修复技术的可持续性。总体而言，这些发现凸显了APCP作为非热、无残留且能保持食品质量的解毒工具的潜力。
然而，以往的研究大多集中在标准毒素溶液或人工添加毒素的样品上，忽略了实际条件下自然污染基质的行为。等离子体与天然结合霉菌毒素之间的相互作用尚不明确，尤其是基质效应、扩散限制以及天然毒素与人工添加毒素的降解效率差异。因此，本研究旨在探讨使用干燥空气作为工作气体的APCP处理对（i）自然污染的玉米样品、（ii）含有ZON、DON和伏马菌素（FUMO B1+B2）的人工添加样品以及（iii）单一毒素标准溶液的影响。同时，研究了APCP处理后含天然毒素的玉米样品可能发生的物理化学变化。通过在同一等离子体条件下直接比较天然、人工添加和标准毒素组，本研究为毒素来源和基质复杂性对等离子体解毒效率的影响提供了新的见解，从而填补了这一知识空白，并有助于优化基于等离子体的霉菌毒素缓解策略。
化学物质和试剂
玉米赤霉烯酮（ZON）、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）和伏马菌素（FUMO B1和B2）的标准溶液购自Romer Labs（美国纽瓦克）。其他所有化学品和溶剂均为分析和HPLC级，购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。用于霉菌毒素纯化的免疫亲和柱由R-Biopharm（德国达姆施塔特）提供。超纯水使用Milli-Q水纯化系统（Millipore，美国马萨诸塞州比勒里卡）制备。样品制备
选择玉米作为实验模型
APCP对样品中玉米赤霉烯酮（ZON）和脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）的影响
表1总结了在2分钟、4分钟、8分钟和16分钟处理时间下，自然污染、人工添加毒素和标准样品中ZON和DON的降解情况。自然污染样品中的初始ZON浓度（212.08±1.10 ppb）分别降至4分钟后的169.48±0.95 ppb、8分钟后的129.70±1.03 ppb和16分钟后的120.71±0.81 ppb，相应的降解率分别为20.1%、38.9%和43.1%
结论
本研究证明了大气压冷等离子体（APCP）在玉米样品中有效解毒主要霉菌毒素（玉米赤霉烯酮（ZON）、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）和伏马菌素（FUMO B1和B2）的效果。APCP处理在标准毒素溶液中表现出显著的毒素降低效果，因为缺乏复杂基质，从而提高了等离子体与毒素的相互作用效率。相比之下，自然污染和人工添加毒素样品中的降解程度较低，这表明...
CRediT作者贡献声明
Mithat Din?：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、方法学设计、数据分析。
Murat Ta?an：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、项目监督、概念构思。
Ibrahim Palabiyik：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、项目监督、概念构思。
Muhammed Talha Akbulut：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写。
Recep Gunes：撰写 – 审稿与编辑
利益冲突声明
作者声明没有可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
