CN104783021B - 以环糊精为吸附剂脱除t-2毒素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以环糊精为吸附剂脱除T‑2毒素的方法，该方法以环糊精为吸附剂，在有机溶剂和水的混合物作为介质，在超声条件下、加热条件下反应，或在室温搅拌下反应，静止沉降，离心除去固体即可。本发明方法中环糊精对T‑2毒素具有很好的吸附脱除效果（去除率达100%），本发明方法操作简单，所用药品及仪器易购置，成本较低，在具体的实践运用中具有可行性；所用试剂毒性小，对环境无污染，符合国家的产业政策。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及一种吸附脱除T-2毒素的方法。
背景技术
单端孢霉烯族毒素是由镰刀菌、木霉菌、单端孢、头孢霉等属的真菌产生的一类化学性质相关的真菌毒素。截止目前已发现了190多种，根据其结构不同将分为A-D四种类型。其中，由Fusarium产生的单端孢霉烯族毒素与人类健康关系最为密切，主要有T-2毒素、脱氧雪腐镰刀菌烯醇及雪腐镰刀菌烯醇三种，其中T-2毒素毒性最大，主要由禾谷镰刀菌，三线镰刀菌，拟枝孢镰刀菌和茄病镰刀菌等产生的。T-2毒素具有四环结构，含八个手性碳原子，化学名为4β,15-二乙酰氧基-8α-（3-甲基丁酰氧基）-12，13-环氧单端孢霉-9-烯-α醇。
早在 1973年，FAO就将T-2毒素同黄曲霉素定为天然存在的最危险的食品污染源。T-2毒素能够抑制细胞蛋白质、DNA 和RNA合成，引发细胞氧化应激导致DNA 损伤诱导细胞凋亡、基因表达变化和细胞膜功能损伤等；T-2毒素也可引起血小板和白细胞减少，血细胞凋亡和骨髓坏死，中毒者伤口凝血能力减弱、抗感染能力下降，严重时还可导致败血病；T-2毒素还具有神经毒性，可影响中枢神经系统。受孕小鼠食用的T-2毒素可致其中枢神经系统出现细胞凋亡。另外，动物食用受污染的饲料会造成动物源性食品存在的毒素残留，也间接威胁着人类的健康。由于T-2毒素分布广泛，由它引起的人畜疾病频繁发生，受污染食物长期暴露对人类和动物健康的潜在危害已不容忽视。因此，消除食品和饲料中的毒素是当前食品安全控制中亟待解决的问题。
目前，脱除T-2毒素的方法主要有物理法（吸附法）、化学法和生物法三大类，其中物理法（吸附法）具有成本低、操作简单等特点，但是由于没有找到特别合适的吸附剂而导致吸附降解效果不太明显。因此，寻找合适的吸附剂，研究吸附机制对消除食品中的T-2毒素，提供安全的食品显得非常必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种以环糊精为吸附剂脱除T-2毒素的方法。
本发明技术方案如下：1.一种以环糊精为吸附剂脱除T-2毒素的方法，它是以环糊精为吸附剂，在有机溶剂和水的混合物作为介质，反应后静止沉降，离心除去固体即脱除毒素。
优选的，所述环糊精为β-环糊精。
优选的，所述有机溶剂为乙腈、乙醇、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或环氧乙烷中的一种。
优选的，所述有机溶剂与水的体积比为1:1—5。
优选的，所述有机溶剂与水的体积比为1:1。
优选的，离心条件是用TDL80-2B台式离心机在2000rmp~3000rmp的条件下离心除去固体即脱除毒素。
优选的，第一种实施方式反应条件是在超声条件下反应0.5~8小时。
优选的，第二种实施方式反应条件是在加热40~100℃温度下反应0.5~24小时。
优选反应条件是在加热60~100℃温度下反应2—12小时。
优选的，第三种实施方式反应条件是在室温搅拌下反应10~72小时。
环糊精是由6—12个 D-吡喃葡萄糖基以α-1 , 4-葡萄糖苷键连接而成的环状低聚糖，其化学式为C14H8O2。最常见主要有环糊精α、β、γ三种。在三种环糊精中,β-环糊精应用最广泛。
β-环糊精中的葡萄糖单元均为椅式构象，形成了中间空洞且两端不封闭的锥筒形结构，其中，所有的伯羟基和仲羟基分别位于通行结构的两端。这些羟基构成了环糊精亲水性的外壁，而空腔内受到吡喃葡萄糖环C3和 C5的 C-H 键的屏蔽作用，由于糖苷键氧原子的孤对电子指向中心，较高的电子密度形成了相对疏水的区域。环糊精利用其疏水性内腔可以和有机、无机客体分子相包合，形成超分子体系，广泛应用在各种领域。例如：在医药领域环糊精可以与药物形成包合物，减少药物与外界的接触，能提高药物的稳定性。在食品领域，环糊精可与食品中的一些成分形成包合物，增强了这些成分的抗氧化性、抗光诱导性和热稳定性，从而提高食品稳定性，延长保存时间，改良组织结构,减轻异味并改善食品口感等。在农业领域，环糊精及其衍生物主要是通过与农业上所用的化学品形成遮蔽其制毒位点的包合物,从而减轻毒性。在环境治理领域，环糊精能与一些有机污染物形成稳定的包合物，降低污染物的活性，减少对环境的污染，从而达到对环境的保护。
本发明以环糊精吸附T-2毒素的主要机理就是由于环糊精分子所具有的疏水性内腔可以和T-2毒素通过非共价键的相互作用，形成稳定的主-客体包合物，从而通过吸附作用达到脱除T-2毒素的目的。
另外，本发明操作简单，所用药品及仪器易购置，成本较低，在具体的实践运用中具有可行性；所用试剂毒性小，对环境无污染，符合国家的产业政策。
附图说明
图1为超声波条件下环糊精吸附T-2毒素后的质谱图。
图2为长时间室温搅拌条件下环糊精吸附T-2毒素后的质谱图。
具体实施方式
下面的实施例可以进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1：在容器中加入1L乙腈和1L水并将其混合均匀后，加入0.01gT-2毒素，通过超声使T-2毒素完全溶解；然后在容器中加入10gβ-环糊精，间隔超声，累计0.5小时后停止反应。将溶液静止沉降，用TDL80-2B台式离心机在2000rmp的条件下通过离心，除去固体，检测滤液，没有发现T-2毒素。
实施例2.在容器中加入1L乙腈和1L水并将其混合均匀后，加入0.01gT-2毒素，通过超声使T-2毒素完全溶解；然后在容器中加入10gβ-环糊精，间隔超声，累计8小时后停止反应。将溶液静止沉降，用TDL80-2B台式离心机在3000rmp的条件下通过离心，除去固体，检测滤液，图1为超声波条件下环糊精吸附T-2毒素的质谱图，从图1中已找不到T-2毒素的峰值，说明滤液中的T-2毒素被β-环糊精完全吸附。
实施例3.与实施例1不同之处在于有机溶剂选择甲醇.
实施例4.与实施例1不同之处在于有机溶剂选择N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。
实施例5.与实施例1不同之处在于有机溶剂选择二甲基亚砜(DMSO)。
实施例6.与实施例1不同之处在于有机溶剂选择环氧乙烷。
实施例7：取容器加入1L乙腈和1L水并将其混合均匀，加入0.01gT-2毒素，通过搅拌使T-2毒素完全溶解；然后在容器中加入10gβ-环糊精，将两烧杯中的混合液在40℃下反应24小时，停止反应，静止沉降，通过离心，除去固体，然后将滤液进行检测，没有发现T-2毒素。
实施例8：取容器加入1L乙腈和5L水，加入0.01gT-2毒素，通过搅拌使T-2毒素完全溶解；然后在容器中加入10gβ-环糊精，将两烧杯中的混合液在50℃下反应0.5小时，停止反应，静止沉降，通过离心，除去固体，然后将滤液进行检测，没有发现T-2毒素。
实施例9：取容器加入1L乙醇和1L水并将其混合均匀，加入0.01gT-2毒素，通过搅拌使T-2毒素完全溶解；然后在容器中加入10gβ-环糊精，将两烧杯中的混合液在60℃下反应12小时，停止反应，静止沉降，通过离心，除去固体，然后将滤液进行检测，没有发现T-2毒素。
实施例10：取容器加入1L乙醇和5L水，加入0.01gT-2毒素，通过搅拌使T-2毒素完全溶解；然后在容器中加入10gβ-环糊精，将两烧杯中的混合液在60℃下反应2小时，停止反应，静止沉降，通过离心，除去固体，然后将滤液进行检测，没有发现T-2毒素。
实施例11：取容器，加入1L甲醇和1L水并将其混合均匀，在容器中加入0.01gT-2毒素，通过搅拌使T-2毒素完全溶解；然后在容器中加入10gβ-环糊精，将两烧杯中的混合液在100℃下反应6小时，停止反应，静止沉降，通过离心，除去固体，然后将滤液进行检测，都没有发现T-2毒素。
实施例12：取容器，加入1L甲醇和5L水，在容器中加入0.01gT-2毒素，通过搅拌使T-2毒素完全溶解；然后在容器中加入10gβ-环糊精，将两烧杯中的混合液在100℃下反应8小时，停止反应，静止沉降，通过离心，除去固体，然后将滤液进行检测，都没有发现T-2毒素。
实施例13、取容器，加入1LN,N-二甲基甲酰胺和1L水并将其混合均匀，在容器中加入0.01gT-2毒素，搅拌使T-2毒素完全溶解；然后在容器中加入10gβ-环糊精，在25℃的室温条件下搅拌反应10小时，停止反应。将溶液静止沉降，通过离心，除去固体，检测滤液，图2为室温搅拌条件下环糊精吸附T-2毒素的质谱图，从图中已找不到T-2毒素的峰值，说明滤液中的T-2毒素被β-环糊精完全吸附。
实施例14、取容器，加入1LN,N-二甲基甲酰胺和5L水，在容器中加入0.01gT-2毒素，搅拌使T-2毒素完全溶解；然后在容器中加入10gβ-环糊精，在25℃的室温条件下搅拌反应10小时，停止反应。将溶液静止沉降，通过离心，除去固体，检测滤液，没有发现T-2毒素。
实施例15、取容器，加入1L二甲基亚砜和1L水并将其混合均匀，在容器中加入0.01gT-2毒素，搅拌使T-2毒素完全溶解；然后在容器中加入10gβ-环糊精，在25℃的室温条件下搅拌反应40小时，停止反应。将溶液静止沉降，通过离心，除去固体，检测滤液，没有发现T-2毒素。
实施例16、取容器，加入1L二甲基亚砜和5L水，在容器中加入0.01gT-2毒素，搅拌使T-2毒素完全溶解；然后在容器中加入10gβ-环糊精，在25℃的室温条件下搅拌反应60小时，停止反应。将溶液静止沉降，通过离心，除去固体，检测滤液，没有发现T-2毒素。
实施例17、取容器，其中一个加入1L环氧乙烷和1L水并将其混合均匀，另一容器中加入1L环氧乙烷和3L水，在容器中加入0.01gT-2毒素，搅拌使T-2毒素完全溶解；然后在容器中加入10gβ-环糊精，在25℃的室温条件下搅拌反应72小时，静止沉降，通过离心，除去固体，检测滤液，没有发现T-2毒素。
实施例18、取容器，其中一个加入1L环氧乙烷和1L水并将其混合均匀，另一容器中加入1L环氧乙烷和2L水，在容器中加入0.01gT-2毒素，搅拌使T-2毒素完全溶解；然后在容器中加入10gβ-环糊精，在25℃的室温条件下搅拌反应20小时，静止沉降，通过离心，除去固体，检测滤液，没有发现T-2毒素。
上述实验表明，β-环糊精对T-2毒素具有很好的吸附脱除效果（T-2毒素的浓度为1-100ppm），去除率达100%。
图1和图2是通过质谱检验溶液中是否仍含有T-2毒素的谱图，图1和图2中上面的图+MS是正离子模式的谱图，下面的图-MS为负离子模式的谱图。不论是正离子还是负离子，从质谱图上都没有检测出T-2毒素的分子离子峰，以及片段。
Claims (2)
1.一种以环糊精为吸附剂脱除T-2毒素的方法，其特征在于：它是以环糊精为吸附剂，在有机溶剂和水的混合物作为介质，反应后静止沉降，离心除去固体即脱除毒素；所述有机溶剂为乙腈、乙醇、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或环氧乙烷中的一种；所述有机溶剂与水的体积比为1:1—5；所述环糊精为β-环糊精；离心条件是用TDL80-2B台式离心机在2000rmp—3000rmp的条件下离心除去固体即脱除毒素；
反应条件是在超声条件下反应0.5—8小时，或者在加热40—100℃温度下反应0.5—24小时，或者在加热60—100℃温度下反应2—12小时，或者在室温搅拌下反应10—72小时。
2.如权利要求1所述以环糊精为吸附剂脱除T-2毒素的方法，其特征在于：所述有机溶剂与水的体积比为1:1。
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