【摘 要】
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在我国,小麦产量占粮食产量约1/5,但小麦在运输和储存过程中极易发霉,甚至产生毒素,尤其是黄曲霉毒素。亟需建立一套成熟的感染黄曲霉产毒菌小麦霉变程度早期检测方法。本研究以黄曲霉毒素主要来源之产毒黄曲霉与不产毒黄曲霉感染小麦为研究对象,采用复合纳米色敏传感器技术,建立一种用于早期检测感染黄曲霉产毒菌小麦霉变程度的方法,具体研究内容如下:(1)黄曲霉产毒菌产毒规律分析。实验采用国标方法同位素稀释液相色
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在我国,小麦产量占粮食产量约1/5,但小麦在运输和储存过程中极易发霉,甚至产生毒素,尤其是黄曲霉毒素。亟需建立一套成熟的感染黄曲霉产毒菌小麦霉变程度早期检测方法。本研究以黄曲霉毒素主要来源之产毒黄曲霉与不产毒黄曲霉感染小麦为研究对象,采用复合纳米色敏传感器技术,建立一种用于早期检测感染黄曲霉产毒菌小麦霉变程度的方法,具体研究内容如下:(1)黄曲霉产毒菌产毒规律分析。实验采用国标方法同位素稀释液相色谱-串联质谱法,分别检测了新鲜小麦及感染黄曲霉产毒菌1~10天的霉变小麦其四种黄曲霉毒素含量。通过对霉变过程中黄曲霉毒素的含量检测数据进行统计分析。通过感染黄曲霉产毒菌霉变小麦中AF含量检测实验可得:当小麦霉变第7天(AFB1=7.57μg/kg)时,AFB1含量超过国家标准限量5μg/kg(GB 2761-2017)。(2)小麦黄曲霉产毒菌挥发气体的分析。采用顶空固相微萃取技术结合气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS),分别检测了新鲜小麦、感染了产毒和不产毒的黄曲霉不同霉变程度小麦样本(霉变周期为0、1、4、7、10天)。通过对霉变临界点前后各小麦样本挥发性气体组成、种类及质量变化的统计分析与相关性分析。小麦感染黄曲霉产毒菌霉变过程中,2-甲基丁醛的百分含量随着AFB1的增加而增加,且在小麦霉变临界点第7天时,出现显著增加,但在感染黄曲霉不产毒菌时,并无2-甲基丁醛。因此,2-甲基丁醛被选出作为感染黄曲霉产毒菌霉变小麦产生AFB1超标的挥发性标记物。同时,在后期优化复合纳米色敏传感器的选择性时将3-甲基丁醛、己基辛醚、己醛和1-戊醇纳入干扰性挥发性气体中。(3)复合纳米色敏传感阵列的构建。首先,针对感染产毒黄曲霉菌霉变小麦的挥发性标记物2-甲基丁醛,在30种复合纳米色敏材料中筛选出对5ppm 2-甲基丁醛敏感的6种复合纳米色敏材料,分别为NO2Br BDP@MOF、NO2BDP@MOF、NO2Br2BDP、HBDP@PSN、(CH3BDP)2Ni(II)@PSA和COOCH3-Diol@PSA。然后,将以上这6种复合纳米色敏材料与干扰性气体3-甲基丁醛、己基辛醚、己醛和1-戊醇反应,并从中筛选出响应值低,即为仅对挥发性标记物2-甲基丁醛敏感的材料。通过实验及结果分析,共筛选出三种复合纳米色敏材料:NO2BDP@MOF、HBDP@PSN和COOCH3-Diol@PSA,并由以上这三种材料组合而成构建最终的复合纳米色敏传感器阵列,检测产毒黄曲霉菌。(4)基于复合纳米色敏传感技术的小麦霉变检测。实验选取了对感染黄曲霉产毒菌小麦霉变标志物2-甲基丁醛具有敏感性和选择性的NO2BDP@MOF、HBDP@PSN和COOCH3-Diol@PSA三种材料构建复合纳米色敏传感器阵列,分别用于对感染不同黄曲霉菌和不同霉变程度的小麦检测。研究结果表明:(1)霉变4、7、10天的感染产毒和不产毒黄曲霉菌的霉变小麦具有较好的区分度,PCA前三个PC的累积贡献率分别为98.10%、99.32%、98.33%。(2)可以对感染黄曲霉产毒菌的不同霉变天数小麦进行准确预判(PCA前三个PC的累积贡献率达到98.97%;LDA在PC=6时,模型的训练集和预测集的识别率分别达到100%、93.33%;KNN在PC=2且K=7时,KNN模型的识别率皆达到100%)。本研究分析了小麦分别感染产毒和不产毒黄曲霉菌霉变后产生的挥发性气体,探索小麦霉变过程中AFB1与挥发性气体之间的关联性。采用复合纳米色敏材料,制成的色敏传感器成功地在混合气体中对小麦感染黄曲霉产毒菌霉变的挥发性标记物具有选择性及灵敏度。采用复合纳米色敏传感器技术,在小麦感染黄曲霉菌时,实现了对小麦感染产毒黄曲霉菌的检测,为谷物产毒菌的早期诊断提供基础。
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