综述：食品中真菌毒素样品前处理中离子液体和低共熔溶剂应用的最新进展综述

《Journal of Food Composition and Analysis》：A comprehensive review on recent progress in application of ionic liquids and deep eutectic solvents in sample preparation of mycotoxin in foods

这篇综述系统梳理了离子液体(IL)和低共熔溶剂(DES)在食品真菌毒素分析样品前处理中的应用。文章对比了传统与新型“绿色”溶剂技术的优缺点，涵盖了从液-液萃取(LLE)、固相萃取(SPE)到多种微萃取技术(DLLME、SPME、MSPE等)的广泛应用，并总结了这些溶剂在提高萃取效率、选择性和环保性方面的潜力与当前挑战。

　　

在食品安全领域，真菌毒素的污染是持续存在的重大挑战。这类由霉菌产生的有毒次级代谢产物，如黄曲霉毒素B₁、赭曲霉毒素A、玉米赤霉烯酮等，即使在极低浓度下也具有致癌、致突变、免疫抑制等多种毒性，每年导致全球约25%的谷物受到污染。因此，开发高效、可靠的检测方法至关重要，而其中样品前处理步骤是决定整个分析成败的关键。传统的样品前处理技术，如液-液萃取(LLE)和固相萃取(SPE)，往往需要消耗大量有机溶剂、步骤繁琐且耗时，与环境友好的“绿色化学”理念相悖。

近年来，离子液体(IL)和低共熔溶剂(DES)作为第二代绿色萃取介质崭露头角，为真菌毒素的样品前处理带来了革新。离子液体完全由离子组成，在室温下呈液态，具有蒸汽压低、热稳定性好、结构和性质可调等优点。通过改变阴阳离子的组合，可以设计出超过10⁶种简单离子液体，以适应不同的应用需求。低共熔溶剂通常由氢键受体（HBA，如季铵盐）和氢键供体（HBD，如羧酸、醇类）组合而成，其制备简单、成本低廉、生物可降解且毒性低。天然低共熔溶剂(NADES)使用胆碱、糖、氨基酸等天然组分，进一步增强了其环保特性。这两种溶剂的核心魅力在于能够替代传统的有毒有机溶剂，在实现高效萃取的同时，显著减少对环境的影响和对实验人员的健康风险。

离子液体和低共熔溶剂的特性

离子液体的历史可追溯至1914年，其结构通常包含一个较大的有机阳离子（如咪唑鎓、吡啶鎓）和一个较小的有机或无机阴离子。它们拥有高电导率、不挥发、不燃等特性，密度约在1.1-1.6 g/cm³，粘度范围很广，热稳定性高，部分双阳离子离子液体的分解温度甚至高达468.1 °C。低共熔溶剂的熔点显著低于其纯组分，密度大多在1.0-1.6 g/cm³，但通常粘度较高（η > 100 mPa.s），这主要归因于其组分间广泛的氢键网络。这两种溶剂都展现出良好的可回收性，并且由于其可生物降解、低毒、低挥发的特性，被广泛认为是传统有机溶剂的绿色替代品。

IL和DES在真菌毒素样品前处理方法中的应用

样品前处理的目的在于从复杂的食品基质（如谷物、玉米、坚果、牛奶、果汁）中分离、纯化和富集痕量的真菌毒素，以消除基质干扰，并满足高效液相色谱(HPLC)、超高效液相色谱(UHPLC)及质谱(MS)等高灵敏度检测技术的进样要求。离子液体和低共熔溶剂已被创新性地整合到多种经典和现代的前处理技术中。

在液-液萃取(LLE)中，IL和DES作为萃取相，利用分析物在两相间分配系数的差异进行分离。尽管传统LLE因溶剂消耗大而不够“绿色”，但使用IL和DES可以改善这一状况。例如，在基于离子液体的分散液-液微萃取(DLLME)中，将微升级别的IL萃取剂和分散剂快速注入样品水溶液中，形成均匀的乳浊液，极大地增加了传质表面积，从而实现了对玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素A等毒素的高效、快速富集。

固相萃取(SPE)及其多种变体是应用最广泛的样品前处理技术之一。IL和DES在此领域的角色更加多样化。它们既可作为吸附剂涂层或修饰剂，也可作为洗脱或分散溶剂。例如，将离子液体固定在硅胶或聚合物载体上，可制成新型的“负载型离子液体”吸附剂，用于选择性吸附黄曲霉毒素。也有研究将聚多巴胺和离子液体共修饰的纳米纤维(PDA-IL-NF)用作SPE吸附剂，成功从玉米和小麦中萃取多达15种真菌毒素，展现出优异的吸附性能。低共熔溶剂也常被用作洗脱溶剂，如在分散固相萃取(DSPE)中，用水溶性DES从金属有机框架(MOF)吸附剂上洗脱目标毒素。

磁固相萃取(MSPE)因其操作简便、易于相分离而备受青睐。将IL或DES与磁性纳米材料结合，可以制备出功能化的磁性吸附剂。例如，有研究合成了离子液体修饰的磁性沸石咪唑酯框架-8(IL-M/ZIF-8)，用于牛奶中黄曲霉毒素的萃取，在外部磁场作用下能快速分离，萃取回收率超过90%，且大大减少了有机溶剂用量和操作时间。

固相微萃取(SPME)是一种无溶剂、集采样与浓缩于一体的技术。IL和DES可作为纤维头的涂层材料。例如，用离子液体功能化的氧化锌纳米棒作为SPME涂层，用于辣椒和花生中黄曲霉毒素的萃取，表现出良好的选择性和灵敏度。

在液相微萃取(LPME)的诸多模式中，IL和DES大放异彩。分散液-液微萃取(DLLME)是其中应用最广泛的，常使用如1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([HMIM][PF₆])等IL作为萃取剂。涡旋辅助、超声辅助等技术常与DLLME联用，以加速萃取过程。例如，涡旋辅助IL-DLLME用于玉米制品中玉米赤霉烯酮的萃取；超声辅助DES-DLLME用于牛奶中黄曲霉毒素M₁的萃取。单滴微萃取(SDME) 虽然操作简单，但液滴稳定性是挑战，而IL因其低挥发性成为理想的单滴溶剂。目前，中空纤维液相微萃取(HF-LPME) 在真菌毒素分析中应用IL或DES的报道尚少，但这被认为是一个有潜力的未来方向。

此外，微波辅助萃取(MAE)和超声辅助萃取(UAE) 等能量辅助技术与IL/DES结合，能进一步缩短萃取时间、提高效率。例如，有方法采用DES基的微波辅助萃取结合温控IL-LPME，从奶酪样品中萃取黄曲霉毒素。逆流色谱(CCC) 作为一种制备色谱技术，在样品纯化中也有应用，添加少量IL可显著提高其对链格孢霉毒素等从水基质中的富集能力。

挑战与未来展望

尽管IL和DES前景广阔，但在实际应用中仍面临挑战。食品基质的复杂性（如蛋白质、脂肪、糖类干扰）可能影响萃取效率。部分IL和DES的高粘度会限制传质速率，而它们在某些条件下的化学稳定性、重复使用性以及大规模生产的成本效益仍需进一步验证。此外，对某些新型DES的毒理学和环境影响评估还需深入。

未来的研究将趋向于设计更多任务特异性的IL和DES，通过精准的分子设计来靶向特定结构的真菌毒素。将IL/DES与纳米结构吸附剂（如MOF、分子印迹聚合物MIP、碳纳米材料）相结合，构建智能型杂化材料，是提高选择性和容量的有效策略。自动化、高通量、微型化的在线联用萃取平台的开发，也将是实现快速、精准分析的重要方向。同时，将应用范围从真菌毒素扩展到更广泛的食品污染物（如农药、重金属），并深入评估其全生命周期的“绿色”属性，对于推动这些绿色溶剂从实验室走向实际应用至关重要。

结论

总而言之，离子液体和低共熔溶剂作为绿色、高效、可设计的萃取介质，正在深刻改变真菌毒素乃至整个食品污染物分析的样品前处理格局。它们通过替代有害溶剂、与新型材料和技术联用，为实现快速、灵敏、环境友好的分析提供了强大工具。当前研究已证实了它们在降低检出限(LOD)、提高萃取回收率(ER)和富集因子(EF)方面的卓越能力。随着对溶剂构效关系理解的加深以及跨学科技术的融合，这些绿色溶剂必将在保障食品安全和公众健康的道路上发挥越来越关键的作用。