基于虚拟模板的分子印迹聚合物合成与表征及其在食品样品中黄曲霉毒素高效提取的应用研究

这篇综述系统评价了五种虚拟模板（dummy template）和两种功能单体（MAA和MAM）制备分子印迹聚合物（MIPs）对黄曲霉毒素（AFB1、AFB2、AFG1、AFG2）的选择性吸附性能。研究发现5,7-二甲氧基香豆素（DMC）与甲基丙烯酸（MAA）组合合成的MIPs具有最高吸附容量（8.13–8.38 mg/g），其吸附过程符合伪二级动力学模型和Langmuir等温模型，为食品安全监测提供了低成本、高选择性的绿色解决方案。

　　

引言

黄曲霉毒素是由曲霉属真菌产生的剧毒代谢物，通过污染谷物和坚果威胁人类健康，可能导致肝癌、免疫抑制和发育迟缓。全球每年因黄曲霉毒素造成的农业经济损失高达数亿美元，发展中国家尤为严重。分子印迹技术（MIT）通过模板分子引导聚合形成特异性结合位点，但直接使用黄曲霉毒素作为模板存在毒性和成本问题。本研究首次系统比较五种虚拟模板（包括DMC、7-甲氧基香豆素等）的效能，为安全高效的吸附剂设计提供新思路。

模板与功能单体筛选

通过沉淀聚合法制备10种MIPs，发现DMC模板与MAA单体的组合（M9）对四种黄曲霉毒素的去除效率最高（88.3%–89.7%）。傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实DMC通过氢键与MAA结合，洗脱后暴露出羧基位点。相比之下，3-乙酰香豆素模板的MIPs（M8）吸附效率最低（41.7%–43.5%），因其缺乏与黄曲霉毒素匹配的空间构象。热重分析（TGA）显示MIPs在448°C内保持稳定，扫描电镜（SEM）显示其具有1微米球形颗粒和粗糙表面，利于快速吸附。

吸附机制与性能

吸附动力学研究表明，M9在15分钟内达到平衡，最大单层吸附容量为AFB₁（8.13 mg/g）、AFG₁（8.38 mg/g）。Langmuir模型拟合优度（R²>0.87）表明其为单层化学吸附，且吸附过程放热（ΔH°=?12.87至?18.54 kJ/mol）且自发（ΔG°=?5.65至?3.67 kJ/mol）。pH实验显示中性条件下吸附效率最佳（81%–85%），因极端pH会破坏氢键网络。

选择性与实际应用

竞争吸附实验中，M9对黄曲霉毒素的选择性系数（K=3.18–3.30）显著高于其他霉菌毒素（FB₁、OTA、ZEA）。在玉米样品中重复使用6次后，M9仍保持77.3%–84.5%的吸附效率，证实其实际应用潜力。与文献对比，DMC模板MIPs的吸附容量（7.50–8.38 mg/g）接近AFB₁直接印迹聚合物（8.975 mg/g），但安全性显著提升。

结论

该研究为黄曲霉毒素检测提供了经济环保的解决方案，DMC模板MIPs的优异性能源于其与黄曲霉毒素相似的香豆素骨架和氢键网络。未来研究可探索表面印迹或纳米复合材料以进一步提升稳定性，推动分子印迹技术在食品安全领域的规模化应用。