增强π-π相互作用的高石墨化碳材料用于植物油中黄曲霉毒素B1 的超灵敏检测

针对植物油中非极性基质阻碍黄曲霉毒素B1 （AFB1 ）检测的难题，研究人员开发了过渡金属（Fe/Co/Ni）催化合成的高石墨化碳材料（HGC），通过增强π-π相互作用和磁性固相萃取（MSPE）技术，实现了AFB1 的超高效吸附（1179.99 μg g?1 ），结合HPLC-FLD技术将检测限降至2.0 pg g?1 ，为食品安全监测提供了创新解决方案。

　　

黄曲霉毒素B₁
（AFB₁
）是已知致癌性最强的天然污染物之一，主要污染花生、大豆等油料作物。由于植物油的高粘度与非极性特性，传统检测方法面临吸附效率低、色谱分离效果差等挑战。现有碳基吸附材料在水相中表现优异，但在油相中因缺乏静电作用和氢键而失效。如何突破非极性环境下的吸附瓶颈，成为食品安全领域亟待解决的科学问题。

为解决这一难题，江西师范大学的研究团队创新性地提出利用过渡金属（Fe/Co/Ni）催化策略，以D-(+)-木糖为碳源合成高石墨化碳材料（HGC）。通过磁性FeO/Fe₃
O₄
簇支撑的缺电子石墨化结构，显著增强了与AFB₁
的π-π相互作用。研究结合密度泛函理论（DFT）计算和吸附实验，系统揭示了材料结构与性能的关系，最终开发出灵敏度达2.0 pg g^?1
的检测方法，相关成果发表于《Food Chemistry》。

关键技术包括：1）过渡金属辅助碳化法制备磁性HGC；2）扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）表征材料形貌；3）DFT计算电子结构；4）HPLC-FLD联用技术检测痕量AFB₁
；5）以市售植物油为实际样本验证方法可靠性。

形态表征
SEM显示FeO/Fe₃
O₄
/HGC呈现5 μm准球形结构，表面密集分布纳米颗粒，比表面积达218.7 m²
g^?1
，显著优于其他金属催化剂产物。

吸附性能
FeO/Fe₃
O₄
/HGC对AFB₁
的吸附容量达1179.99 μg g^?1
，是纯碳材料的6倍。DFT证实FeO/Fe₃
O₄
簇诱导的缺电子碳结构使π-π相互作用能提升至?67.3 kJ mol^?1
。

实际应用
在花生油、芝麻油等复杂基质中，该方法回收率达92.3–106.4%，检测限较传统方法降低3个数量级。

该研究通过精准调控碳材料电子结构与孔隙特性，首次实现了非极性油相中AFB₁
的高效捕获，为食品安全监测提供了新材料与新方法。磁性HGC的可再生性（5次循环后效率保持95%）和普适性设计思路，对开发其他脂溶性污染物检测技术具有重要启示意义。