黃靜　劉霄悅　張建成　張初署　唐月異　王冕　朱立飛

摘要：黃曲霉毒素B1（AFB1）對人體有較強的毒性，因此脫除食品中的AFB1具有重要意義。為了探究碳素納米材料對AFB1的吸附機理，研究石墨、石墨烯、氧化石墨烯對AFB1的吸附，建立等溫吸附曲線，進行吸附動力學、熱力學分析，結合結構表征，探究其吸附過程，并用這3種碳素納米材料脫除食品（食用醋、花生奶、花生油）中的AFB1。結果表明，3種碳素納米材料對AFB1的吸附過程均符合Freundlich模型（R2為0.944 1～0.988 5）、準二級動力學模型（R2為0.973 5～0.997 2），吸附以多分子層化學吸附為主。吸附過程均為自發(fā)放熱過程，溫度會影響碳素納米材料的吸附能力，在25～45 ℃條件下，溫度升高不利于吸附進行。3種碳素納米材料對AFB1均具有較強的吸附能力，綜合考慮，石墨烯的吸附能力最強，可有效脫除食品（食用醋、花生奶、花生油）中的AFB1。本研究系統(tǒng)探究碳素納米材料對AFB1的吸附過程和吸附機理，可為碳素納米材料用于脫除食品中的AFB1提供理論、技術支持。

關鍵詞：碳素納米材料;黃曲霉毒素;吸附過程;吸附機理

中圖分類號：TQ424文獻標識碼：A文章編號：1000-4440（2022）02-0539-10

Adsorption of aflatoxin B1 by carbon nanomaterials

HUANG Jing LIU Xiao-yue ZHANG Jian-cheng ZHANG Chu-shu TANG Yue-yi WANG Mian ZHU Li-fei

Abstract：Aflatoxin B1 （AFB1） has serious toxic effects on human health， so it is of great significance to remove AFB1 from food. In order to explore the adsorption mechanism of carbon nanomaterials on AFB1， absorption of graphite， graphene and graphene oxide on AFB1 was studied， the isothermal adsorption curve was established， and the adsorption kinetics and thermodynamics were analyzed. Moreover， combined with the structure characterization， the adsorption process was explored， and the three kinds of carbon nanomaterials were used to remove AFB1 in food （edible vinegar， peanut milk， peanut oil）. The results showed that the adsorption process of three carbon nanomaterials on AFB1 conformed to Freundlich model （R2=0.944 1-0.988 5） and quasi-second-order kinetic model （R2=0.973 5-0.997 2）， and the adsorption was dominated by multi-molecule chemisorption. The adsorption process was spontaneous exothermic process， the temperature would affect the adsorption capacity of adsorption materials. At 25-45 ℃， the increase of temperature was not conducive to adsorption. The three carbon nanomaterials had strong adsorption capacity for AFB1. In general， graphene had the strongest adsorption capacity， which could effectively remove AFB1 from food （edible vinegar， peanut milk， peanut oil）. This study systematically explored the adsorption process and mechanism of carbon nanomaterials for AFB1， which could provide theoretical and technical support for the application of carbon nanomaterials in the removal of AFB1 in food.

Key words：carbon nanomaterials;aflatoxin;adsorption process;adsorption mechanism

近年來，日益嚴重的食品安全問題使食品的質量和安全引起全世界公眾的關注。黃曲霉毒素作為一種有毒物質，對人和動物都有很強的致癌、致畸、致細胞突變性，一直是大眾關注的重點。黃曲霉毒素是一類主要由黃曲霉菌和寄生曲霉菌等真菌產生的次生代謝產物。到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了20多種不同形式的天然黃曲霉毒素，其中黃曲霉毒素B1（AFB1）的毒性和致癌性最大，被認定為IA級致癌物[1]。

AFB1在收獲前、收獲后、貯藏期間和運輸期間均會污染糧食作物，AFB1對人體有較大的毒害作用，如何去除食品中的AFB1一直是科學家們研究的熱點。目前去除AFB1的方法主要分為兩類，一類是利用物理、生物或化學解毒方法降解污染食品中的AFB1。物理處理是利用紫外線、電子束以及γ射線照射降解AFB1，盡管這種方法簡單且運行成本低，但是強射線會破壞食品中的其他營養(yǎng)成分，影響食品的質量，從而限制其實際應用。生物法是利用微生物的酶促或發(fā)酵過程降解食品中的AFB1，生物法的條件苛刻，成本高?；瘜W法是利用化學堿等化學試劑降解AFB1，但這些化學試劑可能會造成二次污染，并對產品的營養(yǎng)成分產生不利影響[2-3]。另一類可用的方法是通過各種吸附劑吸附毒素，這類方法具有經(jīng)濟、高效、易于操作以及可大規(guī)模應用等特點，是一類非常有前途的方法[4]。

吸附劑種類對毒素的去除效率有很大影響。目前廣泛應用的吸附劑主要有活性炭、硅酸鹽、高嶺石、膨潤土和蒙脫石等[5-7]?；钚蕴渴潜还J的去除植物油中AFB1的有效吸附劑，但有研究發(fā)現(xiàn)每添加1.0 kg活性炭，植物油的損失將達到4.4 kg[8]。小顆粒吸附劑因其大的表面積和低的營養(yǎng)損耗而具有很好的利用價值。石墨烯和氧化石墨烯等納米材料因其體積小、比表面積大、無毒以及良好的生物相容性而受到關注[9]。由于具有優(yōu)異的吸附性能，石墨烯和氧化石墨烯作為吸附劑的用量較少[10]，所以廣泛應用在環(huán)境污染物去除、水過濾等領域，如去除水溶液中的金屬離子和染料等[11-13]。更重要的是，與傳統(tǒng)吸附劑相比，石墨烯和氧化石墨烯具有強烈的π-π相互作用，對芳香族化合物具有良好的選擇性吸附能力，但石墨烯和氧化石墨烯在去除真菌毒素方面的研究較少。Horky等[14]利用氧化石墨烯吸附粉碎小麥中霉菌毒素，并進行了體外消化試驗，結果表明，氧化石墨烯適用于吸附黃曲霉毒素、玉米赤霉烯酮和脫氧雪腐鐮刀菌烯醇。Bai等[15]利用兩親性分子雙十烷基二甲基溴化銨（DDAB）修飾的石墨烯吸附玉米油中的玉米赤霉烯酮，認為氧化石墨烯作為吸附劑，用于去除有機污染物，具有非常獨特的結構優(yōu)勢。Ji等[16]利用磁性石墨烯和磁性氧化石墨烯去除花生油中的AFB1，研究吸附時間、溫度、吸附劑用量等對吸附效果的影響，發(fā)現(xiàn)磁性石墨烯具有分離容易、去除效率高的優(yōu)點，在去除污染油中AFB1方面具有巨大應用潛力。上述研究主要集中在石墨烯和氧化石墨烯對真菌毒素的吸附條件上，未對吸附過程和吸附機理做系統(tǒng)研究。

氧化石墨烯是石墨在一定條件下與強氧化劑反應制得的，表面含有大量含氧基團，如羰基、羥基、環(huán)氧基等，具有良好的分散性，但由于氧化作用會引起電子共軛損失，可能會影響其吸附能力。石墨烯是將氧化石墨烯還原，恢復石墨烯的結構和性質，具有良好的吸附性，但分散性略差。石墨烯、氧化石墨烯對AFB1的吸附過程、吸附機理及其吸附性能差異的研究較為少見。石墨作為石墨烯和氧化石墨烯的制備原料，在真菌毒素吸附方面是否具有作用卻一直少有報道。本研究擬通過動力學和熱力學研究石墨、石墨烯、氧化石墨烯對AFB1的吸附過程，探索吸附機理，并用來脫除食品（花生奶、花生油和食用醋）中的AFB1，以期為碳素納米材料用于脫除食品中的AFB1提供理論、技術支持。

1材料與方法

1.1試驗材料

本研究所用試驗材料主要為石墨，青島華泰潤滑密封科技有限責任提供公司。

1.2試驗儀器

本研究所用試驗儀器主要包括：HR30-IIA2型生物安全柜（青島海爾特種電器有限公司產品）、IS.RDD3臺式恒溫振蕩器（精騏有限公司產品）、iMark酶標儀（Bio-Rad公司產品）。

1.3試驗方法

1.3.1材料的制備及表征氧化石墨烯通過改進文獻[10]的方法制備，具體過程為：在三口燒瓶中加入石墨粉和硝酸鈉，兩者的添加量分別為6.00 g和3.00 g，然后將150 ml濃硫酸加入到上述混合體系中，控制系統(tǒng)溫度低于5 ℃，在此狀態(tài)下反應2 h后，將24.00 g高錳酸鉀在1 h內分6次加入到上述體系中，并通過冰水浴維持體系溫度不超過10 ℃，機械攪拌1 h后，將冰水浴轉為溫水浴，并將體系溫度維持在35 ℃左右，機械攪拌2 h后，將270 ml去離子水緩慢加入到上述系統(tǒng)中進行快速攪拌，并控制體系溫度不超過90 ℃，攪拌15 min后，將雙氧水緩慢地加入到上述反應體系中，目的是去除未反應的高錳酸鉀，直到反應產物變?yōu)榱咙S色即可停止加入，緊接著將反應產物用1.45 mol/L的稀鹽酸洗滌數(shù)次，直至加入氯化鋇無沉淀生成，再用蒸餾水洗滌數(shù)次，直至加入硝酸銀無沉淀生成，將反應產物放入60 ℃的干燥烘箱中干燥，得到未羧化的氧化石墨烯，再通過超聲法，使0.75 g未羧化的氧化石墨烯均勻分散在300 ml去離子水中，然后在室溫條件下加入50.00 ml溴化氫，機械攪拌12 h，再將15.00 g乙二酸加入到上述反應體系中，繼續(xù)反應4 h，最后將上述產物用蒸餾水洗滌數(shù)次，置于50 ℃的干燥箱中干燥。

配制2.0 mg/ml的氧化石墨烯溶液，使用低濃度氨水將氧化石墨烯溶液的pH調至9，加入水合肼（80%）作為還原劑，超聲分散5 min使溶液分散均勻，在80 ℃水浴中反應1 h，離心得到沉淀，用蒸餾水清洗以去除過量的水合肼。固體物質在40 ℃的真空干燥箱中干燥48 h后，充分研磨得到石墨烯。

將樣品均勻分散在水或乙醇中，在銅網(wǎng)上滴入少量極稀的樣品溶液，干燥后用透射電鏡（JEOL公司產品）進行形貌觀察。

1.3.2吸附試驗 取0.1 mg/ml的吸附材料1.0 ml，分別加入AFB1甲醇溶液至終質量濃度為0.5 μg/ml、1.0 μg/ml、2.0 μg/ml、6.0 μg/ml、12.0 μg/ml、14.0 μg/ml、16.0 μg/ml、20.0 μg/ml、30.0 μg/ml，在25 ℃下恒溫振蕩，按照一定時間間隔取樣離心，測定上清液中AFB1的質量濃度，直至吸附達到平衡，計算吸附量，繪制等溫曲線。每個試驗設置3個重復。按照公式1計算樣品對AFB1的吸附量（mg/g）。

式中：V是溶液的體積（ml）;m為吸附劑的質量（mg）;Q是AFB1的吸附量（mg/g）;C0、Ce分別為吸附前、吸附后AFB1的質量濃度（μg/ml）。

采用Langmuir方程（公式2）以及Freundlich方程（公式3）對試驗數(shù)據(jù)進行擬合。

式中：Ce是平衡溶液中AFB1的質量濃度（μg/ml）;Qe是吸附劑對AFB1的單位吸附量（mg/g）;Qmax是最大吸附量（mg/g）;KL是Langmuir模型的吸附常數(shù)（L/mg），是與吸附自由能有關的常數(shù);KF和n-1是Freundlich模型中分別代表吸附容量（L/mg）和吸附強度的常數(shù)。

pH對吸附的影響：通過添加適當量的0.1 mol/L氫氧化鈉或鹽酸，在pH為3～7的酸堿度范圍內進行試驗，用蒸餾水分別配置0.1 mg/ml石墨、石墨烯、氧化石墨烯樣品，吸取1.0 ml樣品分別加AFB1甲醇溶液至質量濃度為12.0 μg/ml，在25 ℃條件下吸附2 h，離心，取上清液，測定上清液中AFB1質量濃度。

吸附動力學擬合：用蒸餾水分別配置0.1 mg/ml石墨、石墨烯、氧化石墨烯樣品，吸取1.0 ml樣品分別加AFB1甲醇溶液至質量濃度為12.0 μg/ml，在25 ℃、35 ℃、45 ℃條件下分別吸附0.5 h、1.0 h、2.0 h、3.0 h、4.0 h、5.0 h、6.0 h、7.0 h，離心，取上清液，測定上清液中AFB1質量濃度，按公式1計算樣品在不同時間內對AFB1的吸附量。采用準一級動力學方程（公式4）和準二級動力學方程（公式5）對該吸附過程進行擬合。

式中，k1為準一級速率常數(shù)（min-1）;Qe和Qt分別為平衡吸附量（mg/g）和t時刻吸附量（mg/g）;k2為準二級速率常數(shù)[g/（mg·min）]。

吸附熱力學擬合：用蒸餾水分別配置0.1 mg/ml石墨、石墨烯、氧化石墨烯樣品，吸取1.0 ml樣品分別加AFB1甲醇溶液至質量濃度為12.0 μg/ml，在25 ℃、35 ℃、45 ℃溫度下進行試驗，定時取樣分析，計算不同時間下3種碳素納米材料的AFB1吸附量。根據(jù)溶液中AFB1質量濃度的變化，分析3種碳素納米材料對AFB1吸附的熱力學參數(shù)。自由能變化（△G）、標準焓變（△H）和標準熵變（△S）等相關參數(shù)計算公式如下：

式中，T為溫度（K）;Qe為平衡吸附量（mg/g）;Ce是平衡溶液中AFB1的質量濃度（μg/ml）;△G為自由能變化（kJ/mol）;△H為標準焓變（kJ/mol）;△S為標準熵變[J/（mol·K）];R為氣體常數(shù)8.314 J/（mol·K）。

1.3.3石墨烯在食品AFB1脫除中的應用將碳素納米材料應用于市售的花生奶、花生油、食用醋中。取1 ml花生奶、花生油、食用醋，加入一定量AFB1甲醇溶液，再加入不同量的碳素納米材料，混勻，25 ℃下恒溫振蕩1 h后，12 000 r/min離心5 min，檢測上清液樣品中AFB1的質量濃度（Ce）。同時，在1 ml花生奶、花生油、食用醋中加入等量的AFB1甲醇溶液，混勻，25 ℃下恒溫振蕩吸附1 h后，12 000 r/min離心5 min，檢測上清液樣品中AFB1的質量濃度（C0），作為空白對照。材料的吸附量按公式1計算。

1.3.4AFB1質量濃度的測定取0.5 ml樣品于10.0 ml離心管中，加入60%甲醇2.5 ml，劇烈振蕩10 min，離心，取上清液0.1 ml，加入0.4 ml去離子水，振蕩5 s。取50.0 μl溶液，采用酶聯(lián)免疫分析法（ELISA）測定AFB1的質量濃度。

2結果與分析

2.1結構表征

利用透射電鏡對石墨及其制備的石墨烯、氧化石墨烯進行形貌和結構分析，圖1為放大25 000倍的透射電鏡圖。石墨材料厚度不均，薄處為幾個片層的堆疊，厚處為10個以上片層的堆疊，但透射電鏡圖顯示其縱向尺寸是納米級（圖1A）。石墨烯呈片狀結構，有褶皺，光能透過片層，這說明石墨烯很薄，片層區(qū)域顏色深淺不一，褶皺區(qū)顏色較深，說明石墨烯由單片層和多片層構成（圖1B）。氧化石墨烯與石墨烯結構相似，有褶皺，顏色深淺不一，說明氧化石墨烯是一到多層的片層結構（圖1C）。研究結果表明，石墨烯和氧化石墨烯均為層狀結構，顯示出2D結構，具有納米級的單層縱向尺寸和幾微米的橫向尺寸;石墨為3D結構，縱向為納米級厚度，3種材料均為納米級材料。

2.2AFB1初始質量濃度對3種碳素納米材料吸附量的影響

圖2顯示，石墨、石墨烯、氧化石墨烯均對AFB1有很強的吸附作用，并且石墨烯、氧化石墨烯的AFB1吸附量總體隨著AFB1初始質量濃度的增加而增加。AFB1初始質量濃度為10～30 μg/ml時，石墨烯和氧化石墨烯的吸附量明顯高于石墨，說明對于高質量濃度的AFB1，石墨烯和氧化石墨烯更具有吸附優(yōu)勢，分析原因可能是石墨為顆粒的多層堆積，厚度大，其相對的吸附表面積小，而石墨烯和氧化石墨烯為單層或者少數(shù)幾個片層的折疊，厚度小，可用于吸附的表面積大。比較石墨烯與氧化石墨烯的吸附曲線，發(fā)現(xiàn)隨著初始質量濃度的增加，石墨烯的吸附量明顯大于氧化石墨烯，其原因是氧化石墨烯由于氧化引起電子共軛損失，造成了對AFB1吸附能力的下降。因此，對于AFB1質量濃度高的樣品，石墨烯是更優(yōu)的選擇。

2.3pH對3種碳素納米材料AFB1吸附量的影響

提取液的酸堿度會影響吸附效率，是決定提取效率的一個重要因素，因為分析物在不同酸堿度環(huán)境中可能以不同形式存在。通過調節(jié)溶液的酸堿度，可以實現(xiàn)吸附劑對吸附質更好的吸附作用。添加適當量的0.1 mol/L氫氧化鈉或鹽酸，在pH為3～7的酸堿度范圍內進行試驗，優(yōu)化溶液的酸堿度。圖3顯示，3種碳素納米材料對黃曲霉毒素B1的吸附量隨著pH的升高而逐漸增大。當溶液pH=3時，3種碳素材料對AFB1的吸附量表現(xiàn)為：氧化石墨烯（47.00 mg/g）>石墨烯（43.55 mg/g）>石墨（42.55 mg/g）。當溶液pH從3上升到7時，吸附量明顯增加。據(jù)觀察，在pH=7時，獲得最佳吸附效果，這是因為黃曲霉毒素B1是中性化合物，能夠穩(wěn)定存在于中性樣品溶液中。水的pH通常為6～7，因此，本試驗可以在自然酸堿度條件下進行。

2.43種碳素納米材料對AFB1吸附的等溫線

為了深入探索3種碳素納米材料對AFB1的吸附機理，建立等溫吸附模型對試驗數(shù)據(jù)進行擬合，結果（圖4、表1）表明，F(xiàn)reundlich模型的相關系數(shù)最高，更符合各碳素納米材料對AFB1的吸附規(guī)律，同時Freundlich模型擬合結果也說明碳素納米材料對AFB1的吸附主要以多分子層吸附為主。Freundlich模型擬合吸附容量常數(shù)（KF）和吸附強度常數(shù)（n-1）分別反應了吸附能力和吸附難易程度[12]。3種碳素納米材料KF值的大小表現(xiàn)為：石墨烯>氧化石墨烯>石墨，表明石墨烯對AFB1的吸附能力最強，其次是氧化石墨烯，石墨對AFB1的吸附能力最弱，這與結果2.2部分得到的結論一致。3種碳素納米材料的吸附強度常數(shù)n-1值均小于1，說明石墨、石墨烯和氧化石墨烯對AFB1的吸附易于進行[17]。綜上所述，3種碳素納米材料對AFB1的吸附過程以多分子層吸附為主，其中石墨烯的吸附能力最強。

2.53種碳素納米材料對AFB1吸附的動力學擬合結果

探索各材料對AFB1的吸附過程和吸附機理，研究不同溫度和吸附時間下碳素納米材料對AFB1的吸附，圖5顯示，3種碳素納米材料在25 ℃對AFB1的吸附量較大，其次是35 ℃，45 ℃條件下的吸附量明顯低于其他2個溫度，表明溫度明顯影響3種碳素納米材料的吸附能力，溫度升高不利于吸附的進行。在25 ℃，石墨、氧化石墨烯對AFB1最大吸附量分別為40.909 4 mg/g和49.142 4 mg/g;而對于石墨烯，當吸附時間為0.5～3.0 h時，石墨烯對AFB1的吸附量增長迅速，之后緩慢增長，說明吸附一直處于未飽和的狀態(tài)，7.0 h時達到最大吸附量，為53.985 5 mg/g;吸附時間為5.0～7.0 h時，石墨烯對AFB1的吸附量高于石墨和氧化石墨烯，所以石墨烯對AFB1的吸附能力更好。

采用準一級、準二級反應動力學模型擬合3種碳素納米材料吸附AFB1的數(shù)據(jù)。結果（表2、圖6）表明，3種碳素納米材料的準二級動力學相關系數(shù)R2為0.973 5～0.997 2，相同溫度條件下準二級反應動力學模型的R2均高于準一級反應動力學模型，說明準二級反應動力學模型更適用于該吸附過程，并且可以描述吸附的全過程，吸附過程伴隨化學鍵的斷裂和形成，由此可以推斷，3種碳素納米材料對AFB1的吸附主要以化學吸附為主。

2.63種碳素納米材料對AFB1吸附的熱力學擬合結果

研究碳素納米材料對AFB1的吸附熱力學，從而深入探索吸附反應的類型及機理[16]。圖7顯示，隨著溫度升高，3種碳素納米材料對AFB1的吸附量都呈下降趨勢，說明高溫條件不利于碳素納米材料對AFB1的吸附。對試驗數(shù)據(jù)進行熱力學擬合，結果（圖8、表3）表明，標準焓變△H均小于0，說明吸附過程為放熱過程[18]，因此升高溫度不利于材料對AFB1的吸附，這與前面的動力學分析結果一致;自由能變化△G均小于0，說明吸附過程是自發(fā)進行的，隨著溫度升高，△G逐漸變大，意味著自發(fā)程度變小，升溫不利于吸附進行[19]。

2.7石墨烯在食品AFB1脫除中的應用

綜合考慮，石墨烯的吸附性能優(yōu)于石墨和氧化石墨烯，因此本研究選擇石墨烯脫除食品中的AFB1。由圖5B可以看出，溫度為25 ℃時，0.1 mg/ml的石墨烯在1 h內對水溶液中AFB1的吸附量為37.0 mg/g，能夠快速、高效地吸附AFB1，實際應用中需要考慮生產效率，故選用吸附時間為1 h，研究石墨烯添加量對食品（花生奶、花生油、食用醋）中AFB1的去除效果。

結果（表4）表明，石墨烯能有效去除花生奶、花生油、食用醋中的AFB1，總體而言，相同條件下花生奶中AFB1的吸附率最高，其次是食用醋，花生油最低。當AFB1的質量濃度為18.45 μg/ml，石墨烯在食用醋、花生奶、花生油中的添加量為3.00 mg/ml時，吸附后AFB1的質量濃度達到歐盟限量標準（不超過2.00 μg/kg）。當AFB1的質量濃度為28.55 μg/ml，石墨烯的添加量為2.00 mg/ml時，吸附后AFB1的質量濃度均能達到國家限量標準（食用醋、花生奶中不超過5.00 μg/kg，花生油中限量20.00 μg/kg）。對于花生奶、花生油、食用醋，當AFB1的質量濃度大于等于36.55 μg/ml時，用3.00 mg/ml的石墨烯吸附1 h，均能使AFB1的質量濃度達到國家限量標準。我們可以根據(jù)食品受AFB1污染程度的不同，酌情添加不同量的吸附劑，這可以實現(xiàn)資源的有效利用，利于可持續(xù)發(fā)展。

3討論

本研究以3種碳素納米材料（石墨、石墨烯、氧化石墨烯）為吸附劑，探索它們對AFB1的吸附能力和吸附機理。結果表明，3種碳素納米材料對AFB1均具有較強的吸附能力。石墨價格低廉，制備簡單，在實際應用中具有一定優(yōu)勢，但石墨易發(fā)生團聚，因此可以考慮將石墨制作成凈化柱，應用于農產品AFB1檢測的預處理中，其低廉的價格具有競爭優(yōu)勢。

在本研究中，石墨烯和氧化石墨烯對水溶液中AFB1的最大吸附量分別為53.985 5 mg/g和49.142 4 mg/g。以往的研究中，對水溶液中AFB1的吸附，殼聚糖修飾的磁性石墨烯最大吸附量為31.100 0 mg/g[3]，酸處理的榴蓮皮和葡萄莖最大吸附量分別為4.800 0 mg/g和12.700 0 mg/g[20-21]，橘皮提取物改性雜化膨潤土的最大吸附量為166.000 0 mg/g[6]，辛基酚聚氧乙烯醚改性蒙脫土的最大吸附量為2.780 0 mg/g[22]，石墨烯和氧化石墨烯對AFB1的吸附能力較高，是有前途的吸附劑。石墨烯對粉碎小麥中AFB1的吸附量為0.045 0 mg/g[14];磁性石墨烯對花生油中AFB1的吸附量為1.680 0 ng/g[16];以稻殼灰為原料制備的磁性介孔二氧化硅對植物油中AFB1的吸附量為1.120 0 mg/g[23];0.3%用量的磁性凹凸棒可以脫除花生油中90%的AFB1（33.830 0 ng/g），其吸附量為0.011 0 mg/g[24]。

添加1～3 mg/ml的石墨烯，用于吸附花生奶、花生油和食用醋中不同質量濃度的AFB1，本研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯對AFB1有很強的吸附能力，但其1 h的吸附量遠低于預期，分析原因可能是復雜機制會影響石墨烯對AFB1的吸附，例如食品中的蛋白質、脂肪和糖等物質附著在石墨烯表面，影響了石墨烯對AFB1的吸附，降低吸附量。在今后的研究中，重點在于如何提高石墨烯對AFB1的結合特異性，減少其他物質對其吸附性能的影響，同時在應用中發(fā)現(xiàn)石墨烯在食品中特別是植物油中不易分離，因此，今后的研究應對石墨烯等碳素納米材料進行改性，如制備磁性石墨烯，提高其在食品中的分離效率。

石墨、石墨烯、氧化石墨烯的動力學和熱力學分析結果表明，3種碳素納米材料對AFB1的吸附機理相同，吸附過程均為多層分子化學吸附和自發(fā)放熱過程，溫度升高不利于對AFB1的吸附。3種碳素納米材料對AFB1的吸附過程主要以化學吸附為主，其機理可能是碳素納米材料含有的大量可以自由移動的π電子與AFB1苯環(huán)形成強烈的π-π電子堆疊作用。Ji等[16]認為磁性石墨烯對污染花生油中AFB1的吸附過程也屬于化學吸附，其吸附機理為通過吸附劑與AFB1親水位點之間的電子分配或交換，涉及化合價力。二元非離子/兩性離子表面活性劑混合物改性的有機蒙脫土吸附AFB1主要通過疏水作用和離子偶極作用與AFB1結合[25]。熱力學研究結果表明，石墨、石墨烯、氧化石墨烯對AFB1的吸附是自發(fā)放熱的過程，在25～45 ℃條件下，溫度升高不利于吸附的進行，因此碳素納米材料在實際應用中無需通過提高溫度來增加吸附量，不用增加能耗，這一吸附特征有利于碳素納米材料在AFB1吸附中的應用。

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（責任編輯：王妮）

收稿日期：2021-08-25

基金項目：遼寧省教育廳青年項目（理）（LJ2017QL030）;青島市民生計劃基金項目（19-6-1-61-nsh）;山東省農業(yè)科學院農業(yè)科技創(chuàng)新工程基金項目（CXGC2021C07）;山東省自然科學基金項目（ZR2020MC103）

作者簡介：黃靜（1978-），女，遼寧沈陽人，博士，副教授，主要從事生物化學及復合材料研究。（E-mail）15918893@qq.com