功能化纳米纤维高效吸附剂同步萃取多种霉菌毒素及其分子动力学模拟研究

本研究开发了一种基于聚多巴胺功能化聚苯乙烯/聚丙烯腈-碳纳米粉末复合纳米纤维膜（PDA@PS/PAN-CNP NFM）的填充式固相萃取（PFSPE）技术，结合高效液相色谱-荧光检测法（HPLC-FLD），实现了玉米、竹笋和高粱等复杂基质中黄曲霉毒素B1（AFB1）、赭曲霉毒素A（OTA）和玉米赤霉烯酮（ZEN）的高灵敏度同步检测。该方法具有操作简便、回收率高（91.84%–99.12%）、重复使用性强（25次循环）等优势，并通过分子动力学（MD）模拟揭示了吸附机制，为食品安全监测提供了新策略。

　　

Section snippets

Chemicals and reagents

黄曲霉毒素B₁标准品（AFB₁, 98%, Mw = 312.27）、赭曲霉毒素A标准品（OTA, 98%, Mw = 403.81）、玉米赤霉烯酮标准品（ZEN, 98%, Mw = 318.36）、乙酸（分析纯）、三（羟甲基）氨基甲烷（Tris, 99.9%, Mw = 121.14）、盐酸多巴胺（98%, Mw = 189.64）和碳纳米粉末（CNP, 99.5%, 30 nm, Mw = 12.01）购自上海阿拉丁试剂公司。聚苯乙烯（PS, Mw = 192,000）、聚丙烯腈（PAN, Mw = 150,000）和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）购自国药集团化学试剂有限公司。甲醇、乙腈（均为色谱纯）购自德国默克公司。实验用水为超纯水（18.2 MΩ·cm）。

Characterization of PDA@PS/PAN-CNP NFM

随着碳纳米粉末和聚多巴胺层的引入，纳米纤维膜（NFM）的颜色发生了显著变化：从白色逐渐变为深灰色，最终呈现黑棕色（图S1）。通过扫描电子显微镜（SEM）观察PS/PAN、PS/PAN-CNP和PDA@PS/PAN-CNP NFM的形态结构。如图2a-c所示，PS/PAN NFM表面相对光滑（图2a），而碳纳米粉末的加入使其表面变得粗糙，但仍保持完整的纤维结构（图2b）。经过多巴胺自聚合修饰后，PDA@PS/PAN-CNP NFM表面进一步形成均匀的涂层，且纤维直径略有增加（图2c）。这一结构变化为吸附提供了更多活性位点，显著提升了萃取效率。

Conclusion

本研究通过环境友好的静电纺丝技术和聚多巴胺自聚合方法，成功制备了PDA@PS/PAN-CNP NFM。该纳米复合材料基PFSPE技术具有操作简便、萃取效率高、环境友好、成本低和可重复使用性强（25次循环）等优势。所建立的PFSPE-HPLC-FLD方法成功应用于复杂样本基质中多种霉菌毒素的同步检测，展现了优异的线性范围、回收率和精密度，为食品安全领域提供了可靠的分析工具。