学术研究报告：基于聚吡咯铁氧体微粒与液相色谱-质谱联用技术检测天然牧草中多类霉菌毒素污染

一、研究团队与发表信息
本研究由西班牙穆尔西亚大学（University of Murcia）的María García-Nicolás领衔，联合科尔多瓦大学（University of Córdoba）和穆尔西亚农业与环境研究与发展研究所（Murcia Institute of Agricultural and Environmental Research and Development）共同完成，成果发表于Microchimica Acta期刊（2023年4月，卷190，文章编号178）。

二、学术背景与研究目标
霉菌毒素（mycotoxins）是动物饲料中常见的污染物，可导致肝肾毒性、免疫抑制甚至死亡。天然牧草（natural grass）作为畜牧业重要饲料，其霉菌毒素污染数据远少于谷物，且现有研究多集中于受监管的毒素（如黄曲霉毒素B1、脱氧雪腐镰刀菌烯醇等），对新兴毒素（如恩镰孢菌素enniatins、白僵菌素beauvericin）及其衍生物的研究匮乏。本研究旨在开发一种结合分散磁固相萃取（dMSPE, dispersive magnetic solid-phase extraction）与液相色谱-质谱联用（LC-MS）的分析方法，检测西班牙德埃萨（dehesa）牧场天然牧草中13种霉菌毒素的污染情况，填补该领域技术空白。

三、研究流程与方法
1. 材料合成与表征
- 磁性微粒制备：以四氧化三铁（Fe3O4）为核心，聚吡咯（PPy, polypyrrole）为涂层，通过化学氧化法合成Fe3O4@PPy微复合材料。
- 表征技术：采用场发射扫描电镜（FESEM）确认材料形貌为均匀球形颗粒（平均粒径515.3 nm）；能量色散X射线光谱（EDS）显示其含C、Fe、O、N元素；傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实PPy与Fe3O4的成功复合。

1. dMSPE方法优化

   • 吸附条件：通过响应面法优化吸附参数，最终确定使用400 μL Fe3O4@PPy悬浮液、2% NaCl溶液、15分钟吸附时间。
     
   • 解吸条件：乙酸乙酯（EA）为最佳解吸溶剂，体积2 mL，振荡10分钟。
     
   • 对比实验：测试7种磁性材料（如Fe3O4@纤维素、Fe3O4@银纳米颗粒），Fe3O4@PPy因π-π堆积和氢键作用对霉菌毒素吸附效率最高。
     

2. 样本处理与分析

   • 样本来源：83份天然牧草样本来自西班牙4个省份的8个牧场，样本经60°C烘干后研磨。
     
   • 提取流程：0.5 g样本与10 mL含2% NaCl的水混合，加入Fe3O4@PPy悬浮液，振荡吸附后磁分离，EA解吸，氮吹浓缩后LC-MS分析。
     
   • 仪器参数：
     
     • LC-QQQ-MS/MS：C18色谱柱，梯度洗脱（甲醇/0.1%甲酸铵水溶液），电喷雾电离（ESI+），多反应监测（MRM）模式。
       
     • LC-Q-TOF-MS/MS：用于非靶向分析，检测134种霉菌毒素衍生物。
       

四、主要研究结果
1. 方法验证
- 灵敏度：定量限（LOQ）为0.07 μg/kg（恩镰孢菌素B）至92 μg/kg（脱氧雪腐镰刀菌烯醇）。
- 准确度：加标回收率76–110%，相对标准偏差（RSD）<10.2%。
- 基质效应：信号抑制率42.0–92.2%，需基质匹配校准。

1. 污染现状

   • 检出率：恩镰孢菌素B（ENNB）检出率100%（浓度0.29–488 μg/kg），恩镰孢菌素B1（ENNB1）92.8%（0.12–137 μg/kg），白僵菌素（BEA）74.7%。
     
   • 共现性：97.6%样本含2–5种霉菌毒素，47%样本同时检出5种新兴毒素。
     
   • 地域差异：塞维利亚省样本中ENNA、巴达霍斯省样本中BEA污染显著高于其他地区（p<0.05）。
     

2. 非靶向分析
   LC-Q-TOF未检出霉菌毒素衍生物，但确认了5种新兴毒素的母体结构。

五、研究结论与价值
1. 科学价值
- 首次将Fe3O4@PPy微复合材料应用于天然牧草霉菌毒素检测，其高吸附效率（归因于PPy的π-π相互作用）和可重复使用性（5次循环）为复杂基质分析提供新策略。
- 揭示了西班牙牧场中新兴霉菌毒素的高流行率，尤其是ENNB的普遍存在，为后续毒理学研究提供数据支持。

1. 应用价值
   
   • 该方法可作为牧场饲料安全的常规监测工具，符合欧盟对饲料中霉菌毒素的监管要求（如EC No 2002/32）。
     
   • 气候变暖可能加剧霉菌污染，本研究为应对此类风险提供了技术储备。
     

六、研究亮点
1. 技术创新：
- 开发了首个基于dMSPE-LC-MS的多类霉菌毒素检测方法，涵盖13种目标物。
- Fe3O4@PPy的悬浮液添加方式简化了前处理流程（总耗时25分钟），优于传统固相萃取。

1. 发现创新：
   
   • 证实天然牧草中新兴霉菌毒素的共现现象，提示需关注其协同毒性效应。
     

七、其他价值
研究数据已通过欧盟LIVEADAPT项目共享，助力南欧畜牧业适应气候变化。