《食品科学》：河南工业大学张玉荣教授等：氧化石墨烯基功能材料在食品真菌毒素吸附脱除中的研究进展

真菌毒素是一类有毒的次生代谢产物，主要由青霉属（Penicillium）、曲霉属（Aspergillus）和镰刀菌属（Fusarium）等丝状真菌产生。其污染不仅造成严重的经济损失，还通过食物链危害人类及动物健康，已成为当前食品安全领域亟待解决的关键问题之一。为保障公共健康，各国已陆续制定严格法规，对食品中主要真菌毒素的含量设定限值，如黄曲霉毒素（AFs）、脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON）、展青霉素（PAT）、赭曲霉毒素A（OTA）和玉米赤霉烯酮（ZEN）等。

为有效控制真菌毒素污染，研究人员已开发出多种真菌毒素脱除方法，包括物理、化学和生物方法。然而，化学法可能引入二次污染，生物法对环境条件敏感，而物理吸附法因其操作简便、普适性强且不破坏食品基质，被认为是一种极具应用潜力的控制策略。传统吸附剂虽成本低廉，但普遍存在吸附容量有限、选择性不高等瓶颈。尽管近年来以金属有机框架（MOFs）等为代表的新兴多孔材料在性能上取得了显著突破，但其高昂的成本与复杂的制备工艺限制了其规模化应用。在此背景下，氧化石墨烯（GO）作为一种先进的二维碳纳米材料，因其独特的结构特性、易于规模化制备及优异的功能化潜力，在吸附领域展现出广阔的应用前景。然而，要实现GO基材料在食品领域的有效应用，仍需深入探究其在复杂食品基质中的吸附性能与稳定性，并系统评估其作为纳米材料可能带来的生物安全风险。

河南工业大学粮食和物资储备学院的张玉荣、李晔、杜耕安*等人全面梳理并分析GO基材料在真菌毒素脱除领域的研究进展显得尤为必要。本文首先将其与传统吸附材料及其他新兴材料进行比较，明确其优势。在此基础上，重点阐述GO基吸附剂的设计、制备与性能优化策略，系统梳理近5 年来其在各类食品基质中的应用进展与作用机制。最后，深入探讨其在实际应用中面临的基质干扰与生物安全性挑战，旨在为开发高效、高选择性且安全可靠的新一代真菌毒素脱除材料提供理论依据与创新思路。

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传统与新兴吸附材料在食品真菌毒素脱除中的应用现状与局限性

物理吸附法因其环境友好、操作简便等优势，在真菌毒素脱除领域备受关注。其效能主要取决于吸附剂的比表面积、孔径分布、表面化学性质以及与毒素分子的相互作用机制。目前，常用的传统吸附材料主要分为4 类：硅铝酸盐类矿物吸附剂、传统碳基吸附剂、有机高分子吸附剂及生物源吸附剂（表1）。例如，活性炭对多种真菌毒素表现出良好的吸附效果，但其非特异性吸附常导致食品中的风味物质和营养成分损失。总之，传统吸附材料虽具有成本低廉的优势，但普遍面临吸附容量有限、选择性差、再生困难等问题，特别是对ZEN和DON等弱极性毒素，由于缺乏特异性识别位点，吸附效率显著受限。这种固有的性能缺陷，限制了其在高效、精准脱毒应用中的推广。

为克服传统材料的局限性，以MOFs和共价有机框架（COFs）为代表的新兴多孔材料得以快速发展，凭借其极高的比表面积、可精确调控的孔径结构及丰富的活性位点，在真菌毒素吸附领域展现出卓越性能。例如，Du Qiuling等开发的MOF-235可在30 min内高效同步去除植物油中的多种真菌毒素，且不影响油脂品质。Ma Fei等以铜苯-1,3,5-三羧酸盐（Cu-BTC MOF）为前体衍生的多孔碳，对AFB1的脱除率高达90%以上。同样，磁性COF材料（Fe3O4@COFs）对水相中AFB1的吸附量可达420 µg/mg。而花状COF纤维膜（PAN@COF FM）则表现出优异的循环稳定性。尽管MOFs和COFs在吸附性能上取得了重大突破，但其推广应用仍面临严峻挑战。其复杂的合成工艺、苛刻的反应条件不仅导致生产成本较高，也为规模化制备带来了阻碍。此外，部分MOFs材料在水相或复杂食品基质中的化学稳定性不足，可能导致结构坍塌或金属离子浸出，引发二次污染。

在此背景下，相较于结构复杂、成本高昂的MOFs和COFs，GO因其来源广泛、制备工艺成熟，在成本控制与规模化生产方面具有显著优势，为真菌毒素的高效脱除提供了一种更具前景的可行路径。GO不仅具有高比表面积，其表面丰富的含氧官能团（如羟基、羧基、环氧基）还能通过氢键、π-π堆积和静电作用等多重机制与真菌毒素强效结合。更重要的是，GO是一种理想的二维功能平台，易于进行复合与功能化改性。例如，其片层可有效负载Fe3O4等纳米颗粒以实现磁性分离；表面官能团还可用于接枝特异性识别分子或构建三维多孔结构，从而实现性能协同优化。因此，深入探究GO基功能材料的设计、性能调控及其在食品体系中的应用，对于推动高效真菌毒素吸附技术的发展至关重要。

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GO基吸附材料的结构特性与功能化改性

GO作为一种单原子层厚度的二维碳纳米材料，凭借其巨大的比表面积和丰富的表面官能团，在吸附领域展现出巨大潜力。然而，在实际应用中，GO片层间易因范德华力和π-π堆积作用发生不可逆的团聚现象，这不仅显著降低了其有效比表面积和活性位点的利用率，也限制了其吸附脱除效率。为克服这些固有缺陷并进一步提升其吸附性能，研究人员致力于开发各种制备与改性技术。主要包括优化GO的制备方法（如通过化学气相沉积、电化学剥离等方法以获得高质量GO）、对G O 进行功能化修饰（如引入特定官能团、元素掺杂）以及将其与其他功能材料复合（如通过表面修饰、包覆等手段）。目前用于真菌毒素吸附的GO基材料大体上可分为3 类：GO本身、功能化GO以及GO基复合吸附剂（图1）。

2.1 GO

GO通过天然石墨经强氧化剥离制备，其基面在保留部分sp2共轭结构的同时引入了大量含氧官能团：如基面随机分布的羟基（—OH）和环氧基（C—O—C），以及边缘富集的羧基（—COOH）和羰基（C＝O）（图2）。这些官能团虽破坏共轭体系，却赋予GO优异的分散性和稳定性。更重要的是，这些官能团赋予了GO多样化的真菌毒素吸附机制。表面及边缘的含氧基团作为主要活性位点，可与毒素分子中的极性基团（如羟基、羰基等）通过氢键和静电相互作用发生结合；残留的sp2共轭区域则通过π-π堆积作用有效捕获具有芳香环结构的毒素分子；边缘的羧基不仅参与静电作用，还具备共价反应活性，可经酯化或酰胺化反应实现毒素的定向固定化。此外，GO的高比表面积和层间纳米孔隙有助于通过物理吸附与孔道效应增强对毒素的截留能力，而部分疏水性sp2区域还可通过疏水作用吸附非极性或弱极性毒素片段。在实际吸附过程中，多种机制往往协同作用，其主导机制取决于毒素分子结构、溶液pH值及GO表面官能团组成等多重因素的共同调控。

许多研究已证明，未经特殊改性的GO对真菌毒素具有吸附能力。喻理等发现GO能够吸附AFB1，其最大吸附量为62.5 ng/mg，且不受AFB2共存的影响。Horky等在小麦基质的体外实验中观察到，GO在pH 5.0条件下对AFB1、ZEN和DON分别表现出0.045、0.53、1.69 mg/g的吸附能力。Cui Yixuan等使用GO作为分散固相萃取（D-SPE）吸附剂，成功应用于鸡肝样品中痕量OTA的净化与富集检测。González-Jartín等的研究也表明包含GO的混合吸附剂对水溶液中的霉菌毒素具有去除效果，去除率可达70%（最大吸附量达598 ng/g）。GO虽已被证明具有真菌毒素吸附潜力，但其吸附容量普遍偏低且在复杂食品基质中易受干扰，选择性有限。因而，亟需通过功能化与复合化策略进一步提升其综合性能。

2.2 功能化GO

功能化GO是指通过化学或物理方法，在GO表面引入新的官能团或改变其表面化学环境而得到的一类衍生物材料。依据改性方式，主要可分为共价功能化、非共价功能化和元素掺杂。其中，元素掺杂可有效调控GO的电子结构特性，然而其制备过程通常需要依赖离子轰击或高温处理等苛刻条件，存在制备成本高且工艺复杂等问题，限制了该类材料在吸附领域的大规模实际应用。

2.2.1 共价功能化

共价功能化是利用GO表面丰富的含氧官能团（主要有羧基、环氧基和羟基）作为反应位点，通过化学作用将特定的功能分子或基团，如氨基、巯基和硅烷基等，接枝到GO骨架上，从而增强其吸附特性。常见的化学反应包括氨基化、酰胺化、异氰化、环氧开环等。氨基化GO是通过GO与含氨基试剂（如乙二胺、聚乙烯亚胺（PEI）等）反应制备。引入的氨基在溶液中质子化后可与带负电的毒素形成强静电吸附；同时，氨基也可作为氢键供体或受体，增强GO与毒素分子中极性基团的相互作用，从而提高结合特异性。已有研究表明，氨基修饰能显著增强GO对PAT的结合亲和力，相关功能化材料已被广泛用于制备针对PAT的分子印迹聚合物（MIP）。此外，研究发现巯基对某些毒素分子同样具有较强的亲和作用。Zhao Mengya等采用巯基修饰策略显著提升了植物乳草粉对OTA的吸附性能，为开发高效巯基化GO真菌毒素吸附剂提供了新思路。

共价功能化策略通过精确调控GO表面官能团的种类、密度和分布，可同时保留其固有层状结构和活性位点，并引入特异性识别基团，为开发高效选择性真菌毒素吸附剂提供了新途径。

2.2.2 非共价功能化

非共价功能化是利用π-π相互作用、氢键、离子键、静电相互作用或范德华力等非共价键合力，将功能分子吸附或包覆在GO表面，通常不破坏GO本身的骨架结构。该策略能有效改善GO的分散性、稳定性，并引入新的功能特性。Choi等通过聚苯乙烯的质子化胺基与GO表面羧基之间的非共价作用进行改性，赋予了材料优异的溶剂分散性及吸附性能。Ge Xuesong等采用十二烷基苯磺酸钠（SDBS）对还原GO进行改性，所得材料在水中分散性良好，且对有机污染物的吸附能力显著增强。

非共价改性策略灵活多样。阴离子基团的引入能够增加GO表面的负电荷密度，从而增强其对带正电物质的静电吸附能力；长链烷基分子的修饰可增强疏水作用，提升GO对有机污染物的捕获能力；而芳香基团的修饰则可通过增强π-π堆积作用，提高GO对含苯环毒素分子的识别能力。在此类改性中，表面活性剂常扮演双重角色，既能作为分散剂稳定GO，又可作为功能单元参与构建协同吸附体系。然而，目前非共价功能化GO在食品真菌毒素吸附领域的应用仍面临一定挑战，如改性剂可能因非共价键合力较弱而发生脱附，导致吸附性能不稳定或引入二次污染；同时，在复杂的食品基质中，还可能存在竞争吸附等问题，这些都需要进一步的研究与优化。

2.3 GO基复合材料

为突破单一GO材料的性能局限，充分发挥不同材料的协同优势并赋予吸附剂多重功能，研究者通过物理、化学方法构建GO基复合材料，利用组分间协同效应实现吸附性能的集成优化，以满足食品高效脱毒的复杂要求。在复合材料中，GO通常作为优良的二维基底或平台，提供大的比表面积、丰富的连接位点和基础的吸附能力。与之复合的功能组分则根据应用需求引入特定的功能。常见的复合方法包括：1）引入Fe3O4等磁性纳米颗粒，赋予材料快速磁响应分离能力；2）结合MIP、抗体和核酸适配体等识别元件，赋予材料对目标毒素的高特异性识别与选择性吸附能力；3）掺杂壳聚糖等生物相容性良好的高分子材料，提高其在食品中应用的安全性与适用性；4）复合其他纳米材料，以期获得更高的比表面积、更优异的孔道结构，或赋予材料光催化降解等附加功能。通过合理的设计和组分选择，GO基复合材料通常能展现出较单一组分更为优异的综合性能和应用潜力。

当前，根据复合组分的性质及其功能互补机制，GO基复合材料主要可分为3 类：GO-无机纳米复合材料、GO-有机高分子复合材料及GO-多重复合材料（指含两种及以上功能相的系统）。该分类体现了GO基吸附剂从“功能增强”到“多功能集成”的设计演进。GO-无机纳米复合材料通过引入金属氧化物或贵金属等组分，有效抑制GO团聚，增加活性位点，并赋予磁分离或催化降解等附加功能。GO-有机高分子复合材料则利用高分子的生物相容性、机械强度或特异性识别能力，提升GO在复杂食品基质中的分散性、稳定性与选择性。而GO-多重复合材料通过整合无机纳米粒子、有机高分子乃至生物组分，实现吸附、降解与识别等功能的协同耦合，是当前研究的前沿方向。

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GO基材料在食品真菌毒素吸附脱除中的应用

近年来，各类GO基吸附剂在食品真菌毒素脱除领域的研究取得了显著进展。然而，尽管对GO的改性策略（包括功能化与复合化）层出不穷，但对不同策略所制备的材料在实际食品基质中的性能差异、作用机制及构效关系鲜见系统性论述。基于前述GO基吸附材料的分类，本部分将系统梳理并综述功能化GO及各类GO基复合材料在实际或模拟食品体系中的应用进展，并重点剖析其吸附机理，以期为高性能吸附剂的设计提供更清晰的指导。

3.1 功能化GO吸附剂的应用

通过共价或非共价修饰手段在GO表面引入特定的功能基团，可以显著提升其对目标真菌毒素的吸附选择性、吸附容量以及在复杂基质中的分散稳定性。Bai Xiaojuan等将两亲性分子双十二烷基二甲基溴化铵（dDDAB）作为修饰剂建立功能化GO（FGO），实现了玉米油中ZEN的高效去除（图3A）。该过程涉及多重协同机制：DDAB的疏水长链促使FGO在油相中形成微胶束，显著提升其分散性并增强与ZEN的疏水作用；碱性条件下FGO表面负电荷增加，削弱与ZEN的静电排斥作用，促进吸附；同时，ZEN与GO表面含氧基团间的氢键及π-π共轭作用，以及其在GO层间的吸附，也协同促进了ZEN的高效吸附。热力学分析证实该过程为自发吸热反应。类似地，Liu Manshun等构建了巯基功能化的GO与硅藻土复合材料（GO-SH/硅藻土），用于果汁中PAT的脱除（图3B）。其吸附以化学吸附为主导：GO-SH表面的巯基与PAT中的亲电基团形成稳定共价键，赋予材料高选择性，该过程由伪二级动力学模型证实为速率控制步骤；氢键与范德华力等物理作用也参与其中，弗罗因德利希等温线表明吸附发生在非均质的多分子层表面；颗粒内扩散模型进一步揭示吸附受边界层扩散与内扩散共同调控。该吸附剂在商业果汁中对PAT的去除率超过90%，且对果汁品质无显著影响。上述研究表明，通过合理的功能化设计，可以有效调控GO基材料的表面性质和作用机制，从而开发出适用于特定食品体系和目标毒素的高效吸附剂。

3.2 GO-无机纳米复合吸附剂的应用

将无机纳米粒子（如金属氧化物、金属纳米颗粒等）与GO复合，是利用不同组分间的协同效应，获得兼具高比表面积、优良稳定性及特定功能的新型吸附材料的有效途径。

3.2.1 GO-SiO2复合吸附剂

SiO2是常见的与GO复合的无机氧化物材料。王恒玲等将GO与氨基化SiO2微球偶联，合成SiO2-GO复合固相萃取吸附剂，用于植物油中AFB1与AFB2的富集和检测。该复合吸附剂机制在于多重作用力的协同：GO基底通过π-π堆积和氢键与AFB1和AFB2结合，而SiO2微球则作为三维骨架有效抑制了GO片层的堆叠，增加了吸附界面，共同实现了对植物油中毒素的高效富集。类似地，Yu Li等制备了SiO2包裹GO的复合吸附材料，并首次用于谷物样品中AFs的吸附检测（图4）。SiO2不仅增强了机械稳定性，其表面修饰的氨基还提供了额外的静电吸附和氢键位点，与GO的吸附能力形成互补，对玉米和水稻中AFs的回收率分别达到了76.8%～104.7%和81.1%～106.9%（相对标准偏差＜12.4%）。

3.2.2 GO-金属及其氧化物复合吸附剂

与金属纳米颗粒或其他金属氧化物复合是提升GO吸附性能的另一重要策略。金属或金属氧化物纳米粒子可以有效地插层于GO片层之间，抑制GO片层的π-π堆积，从而维持其高比表面积；同时，GO也为这些纳米粒子提供了优良的分散载体，避免了纳米粒子自身的凝集。Guo Wenbo等利用L-半胱氨酸和VC还原GO制备了还原型GO（rGO）-金纳米颗粒（AuNPs）吸附剂，引入的AuNPs作为关键功能组分，不仅插入rGO层间抑制其不可逆聚集，增大层间距并暴露更多活性位点，还通过增强复合材料整体导电性促进界面电子转移。该复合吸附剂能高选择性分离包括AFs、OTA、橘霉素和DON在内的29 种生物毒素，并已成功应用于实际样品如花生、小麦和玉米中AFs的富集检测。Jiang Keqiu等进一步将该复合材料用于牛奶中AFs、OTA和ZEA等9 种真菌毒素的萃取，证实了其在液体基质中同样具有优异的吸附性能。

在此类复合材料中，磁性GO（MGO）复合材料因其能够在外加磁场下实现快速分离、易于回收再利用的突出优势，成为当前研究的热点。Gan Ningzhou等首次将GO与Fe3O4复合，构建了MGO，在pH 3.0～8.0范围内，10 min内即可选择性去除95%以上的AFM1，其吸附依赖于GO的疏水表面及芳香结构与AFM1疏水芳香环之间发生的疏水作用和π-π堆积。同时，在适宜pH值条件下，静电引力会进一步增强吸附亲和力。引入的Fe3O4不仅赋予材料超顺磁性，实现高效磁分离，还能有效改善GO的分散性，抑制片层团聚。Ji Junmin等采用Hummer法合成GO，并经硼氢化钠还原获得rGO，随后通过共沉淀法分别在GO和rGO上均匀负载Fe3O4纳米颗粒，成功制备了MGO和磁性还原GO（MrGO）（图5A）。该类材料融合了GO与rGO的多元吸附机制与Fe3O4的磁响应性及结构支撑作用，实现了对AFB1的高效捕获与便捷分离。结果表明，MGO和MrGO对污染油样中AFB1的去除效果显著增强，最大吸附容量达0.71～1.68 ng/g，且经磁场快速分离后，油样可直接用于后续检测（图5B）。表2系统总结了近年来MGO在食品毒素去除中的研究进展。

3.3 GO-有机高分子复合吸附剂的应用

将GO与壳聚糖、纤维素、海藻酸钠和木质素等天然高分子材料进行复合，是实现优势互补、构建高性能毒素吸附剂的新途径。GO可显著提升复合材料的比表面积和机械强度，而天然高分子则能赋予材料优良的生物相容性和功能多样性。例如，接枝PEI可提供丰富的氨基吸附位点，复合羧甲基纤维素（CMC）则能引入良好的生物降解性。这些设计均有效拓展了GO在选择性吸附中的应用范围。

Tezerji等通过水热法制备了β-环糊精（β-CD）功能化的多孔石墨烯（PG）纳米复合物（β-CDPG）（图6A）。该材料的协同吸附在于GO提供基础吸附平台，而β-CD则通过其疏水内腔的包合作用和亲水外缘的氢键作用，特异性地捕获AFs，实现了对食品及饲料样品中痕量AFs的高灵敏度富集。事实上，许多GO-高分子复合材料的设计旨在解决粉末材料的回收困难与实际操作繁琐难题。张俊苗等采用聚醚砜（PES）包覆，成功制备了具有核壳结构的GO@PES复合微球（图6B）。该材料在保持GO吸附核心的同时，兼具了优良的机械强度和可回收性，为工业化应用提供了新方案。李珺沬等将经多巴胺修饰（以引入氨基增强静电作用）的GO涂覆于搅拌棒表面，开发出一种新型搅拌棒吸附萃取技术，实现了对粮食中痕量AFs的便捷富集。

气凝胶作为一种理想的三维多孔骨架，也为GO的固定化和高效利用提供了创新方案。Liu Manshun等将巯基功能化GO（GO-SH）嵌入以CMC/PEI构成的三维交联网络中，制备出结构稳定的GO-SH/气凝胶复合吸附剂（图6C），实现了对PAT的特异性吸附。其高效吸附能力源于吸附与传质的协同优化：GO-SH作为吸附核心，其表面含氧官能团可提供静电吸附位点，而引入的巯基则能与PAT分子中的亲电基团形成稳定的共价键合，显著提升吸附的特异性与结合强度；同时，气凝胶作为传质骨架，凭借其高度连通的三维多孔网络结构，有效促进了PAT分子向材料内部活性位点的快速扩散，显著提高传质效率与吸附动力学。该复合材料对PAT的吸附容量达24.75 µg/mg，优于多数已报道的同类吸附剂。上述研究表明，GO-有机高分子复合策略通过协同整合GO的独特性质与高分子的功能多样性，在改善材料物理形态和机械性能的同时，实现了吸附性能、选择性和可回收性的优化统一。

3.4 GO-多重复合吸附剂的应用

将GO与金属氧化物、高分子聚合物、生物分子等功能材料进行协同组装，制备具有特定集成功能的新型多重复合吸附剂。这类多组分复合材料突破了单一功能限制，可通过精准调控组分种类、比例及复合方式，实现吸附性能与其他功能的多重优化。当前，研究重点已从单纯追求吸附性能的提升，逐渐转向多功能化与可回收性的协同设计。

3.4.1 吸附-降解-回收一体化

这类材料旨在通过吸附富集毒素，并利用光催化等高级氧化技术将其原位降解，从而彻底脱除并避免二次污染。Sun Shumin等研究发现，MGO/TiO2复合材料能够高效降解玉米油中的AFB1。在该体系中，MGO不仅增强了对AFB1的富集能力，还通过促进光生电子-空穴对的分离，显著提升了TiO2的光催化活性。降解过程中，空穴（h＋）与羟自由基（·OH）作为主要活性物质，可分别直接攻击AFB1分子及其活性基团。在紫外-可见光照射120 min后，AFB1的降解率可达96.4%，且处理后的油品在储存180 d内保持稳定。刘亚杰等进一步证实了该材料存在显著的吸附-光催化协同增效机制，在10 mg催化剂/10 mL AFB1溶液（2.5 µg/mL）体系中，经250 W汞灯照射120 min后，降解率高达96.1%。Sun Shumin等则制备了多孔石墨氮化碳/GO水凝胶微球，该微球在可见光照射120 min后，对花生油中AFB1的降解率可达98.4%，且循环5 次后效率仍保持95%以上，显示出良好的稳定性和应用前景。此外，Cu-MOFs因其高氧化还原电位、优异的光催化活性及相对较低的成本，在污染物降解领域也备受关注。Samuel等制备了GO/Cu3(BTC)2/Fe3O4，通过融合GO的多孔吸附性能、Cu3(BTC)2的光催化活性及Fe3O4的磁性分离优势，实现功能互补。该复合材料显著提升了对AFB1的降解效能与操作便捷性，在麦芽和玉米糖浆中实现了高达99%的AFB1降解率。

3.4.2 吸附-特异性识别-回收一体化

将MIP、核酸适配体等高选择性识别材料与GO复合，可赋予吸附剂特异性识别能力，实现复杂食品基质中目标毒素的精准去除与痕量富集。Ku Mengdan等在MGO/TiO2光催化剂的基础上，进一步修饰了对AFB1具有特异性结合能力的核酸适配体，构建了MGO/TiO2-aptamer多功能材料。该材料不仅具备前述的吸附-降解性能，还能特异性识别并富集花生油中的痕量AFB1，实现了GO基复合材料在多功能协同与性能优化集成方面的重要进步。Yao Handong等则基于MGO磁性吸附剂与金属有机框架材料UiO-66，构建了一种新型同质双识别电化学适配体传感器，用于AFB1的高效率富集及高准确度检测。该传感器中，MGO负责对复杂样品中AFB1的识别与磁性富集，而UiO-66/二茂铁甲酸（Fc）/适配体复合探针则兼具识别与信号输出功能。两者协同作用，在均相体系中实现双重识别与信号放大，从而显著提升检测性能。Alilou等将MOF-808与MGO复合，并在此基础上构建了表面MIP，制备了MGO/MOF-808@MIP复合材料。MOF-808的多孔结构提供了高比表面积和传质通道，促进目标分子的传输与捕获；MGO作为功能基底，不仅增强材料的机械稳定性，还有利于MIP层的稳固锚定。MIP层中预先设计的、与AFs空间构型和官能团匹配的识别空腔，可通过氢键和π-π堆积实现对AFs的特异性识别与高选择性吸附。实验结果表明，该材料对目标毒素的吸附性能显著优于原始MOF-808和GO。Nurerk等则开发了一种基于杯[4]芳烃功能化氧化石墨烯/聚多巴胺-醋酸纤维素复合材料（GO-CA/PDA-CFs）的吸附材料。GO作为核心载体，通过π-π相互作用捕获AFs的芳香环，并为PDA和杯芳烃提供稳定负载平台；PDA通过其氨基形成氢键并构建疏水界面；杯芳烃则凭借酚羟基强化氢键作用，并利用其空腔结构提升选择性。三者协同作用，通过氢键、疏水作用与π-π堆积显著增强对AFs的吸附容量与特异性。其三维多孔结构可直接用作固相萃取柱填料，结合HPLC，成功实现了玉米样品中AFs的高效富集与检测（图7A）。

3.4.3 吸附-多功能协同-回收一体化

GO基多重复合材料通过集成广谱吸附、生物相容及抑菌等多功能特性，为新型吸附剂设计提供了更广阔的研究方向。Ali Hosseini等开发了一种基于MGOSiO2/ZnO纳米复合材料的固相萃取吸附剂。在该材料中，ZnO赋予了材料抑菌能力，SiO2提供了多孔结构以促进吸附，MGO则保证了磁回收的便利性。这种协同作用使得该材料能够高效富集食品（小麦、豌豆、白胡椒）中的4 种AFs。Pirouz等通过将MGO纳米粒子与壳聚糖进行三元复合，不仅利用了壳聚糖表面氨基提供的特异性吸附位点和Fe3O4纳米粒子的超顺磁性，还兼顾了材料良好的生物相容性，从而实现了对棕榈仁饼中3 种典型真菌毒素（AFB1、OTA、ZEA）的协同高效去除。Karami-Osboo等采用一锅法将MGO、CMC和聚苯胺（PANI）纳米管复合，制备了MGO@CMC@PANI多组分复合材料。该材料利用各组分提供的π-π相互作用、氢键和静电吸引等多重吸附位点，实现了对水稻样品中AFB1和AFB2的高效吸附（图7B）。黄静等制备了GO/金属离子复合改性的沸石（GO-Ca-Z）。GO作为功能组分，凭借其表面芳香结构通过π-π相互作用与AFB1的芳香环结合，其含氧官能团也参与形成范德华力作用。沸石组分则通过表面可交换Ca2＋与AFB1发生离子交换作用。吸附动力学符合准二级模型，表明化学吸附为主要控速步骤。在模拟胃肠道环境中对花生粕进行的体外吸附，该材料对AFB1展现出优异的吸附性能，显示了其在饲料脱毒领域的应用潜力。Ma Fei等通过共培养和水热法相结合的两步策略，将MGO与真菌菌丝（FM）巧妙结合，制备了一种具有分层结构的FM@GO@Fe3O4复合吸附剂，用于同时去除AFB1和ZEN（图7C）。首先，GO片层通过共培养包覆在菌丝体表面形成FM@GO复合材料；随后，Fe3O4纳米颗粒通过水热法原位锚定到GO片层上。GO作为关键组分，凭借其sp2杂化碳结构通过π-π堆积作用与两种毒素的芳香环结合；FM通过表面—NH2、—OH等官能团与毒素形成氢键，并通过疏水相互作用结合非极性基团；Fe3O4除赋予材料磁性分离功能外，其表面电荷也参与静电吸附过程。三者协同实现了对AFB1和ZEN的多机制、高效吸附与便捷分离。实验结果表明，该吸附剂对AFB1和ZEN的吸附容量分别达到了0.35 µg/mg和8.98 µg/mg，优于许多已报道的吸附材料。这种兼具高效吸附与便捷磁分离特性的生物基复合材料为植物油等食品的绿色脱毒提供了新的解决方案。

这些研究充分证明，通过“吸附-多功能协同-回收”的一体化设计，可以开发出针对性强、综合性能优异的GO基多重复合吸附剂，为食品中真菌毒素的高效、安全、可持续控制提供了富有前景的新途径。

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GO基吸附材料在复杂基质中的性能与生物安全性评估

GO基吸附剂在迈向实际食品应用的过程中，面临从理想水溶液体系到复杂食品基质的重大挑战，这种“基质效应”显著影响材料的吸附性能与应用可靠性。首先，在高脂、高蛋白等复杂食品体系中，内源性成分（如脂质、蛋白质）易与真菌毒素竞争吸附位点，同时体系的高黏度也会抑制传质过程，导致吸附效率普遍低于水相环境。其次，食品中的天然乳化成分（如蛋白质、磷脂）可能在GO表面吸附并诱导其团聚，不仅降低有效比表面积，还可能破坏食品的物理稳定性。更为关键的是，尽管磁性功能化可实现材料在水相中的快速分离，但在高黏度基质中其磁响应效率显著下降，导致回收不完全，增加了纳米材料残留风险，为其食品实际应用带来安全隐患。

正因如此，系统评估GO基吸附剂在脱毒过程中对食品品质的影响及其自身的生物安全性，已成为推动其实际应用的关键环节。多项研究表明，在优化工艺条件下，GO基材料对食品品质的影响总体可控。Sun Shumin、Ku Mengdan及Ma Fei等的研究均证实，经不同GO基复合材料处理后，食用油的脂肪酸组成、VE含量等关键营养指标保持稳定；酸值与过氧化值虽有轻微变化，但远低于国家标准限值，且未检出有害金属离子残留。在生物安全性方面，初步毒理学评估也展现出积极前景。多项研究通过检测细胞活力证实，无论是材料本身还是处理后的食品，均未对多种细胞系表现出明显毒性，细胞活力普遍保持在85%以上。更有研究表明，经GO基材料光催化降解AFB1后的产物，其致突变性显著降低，且对斑马鱼胚胎发育无显著负面影响。

然而，尽管现有品质与安全性评估结果总体积极，但当前研究大多处于实验室阶段，针对GO基材料在复杂食品体系中的长期、系统性安全数据仍严重匮乏。尤其是其在生物体内的迁移、蓄积与代谢行为，以及与食品基质组分的界面相互作用机制，仍是亟待阐明的关键科学问题。未来的研究不仅需进一步提升材料在复杂基质中的性能，更应构建全面、标准化的食品安全评价体系。这既是当前面临的核心挑战，也将成为该领域可持续发展的关键方向。

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结 语

本文系统综述了GO基功能材料在应对食品真菌毒素污染方面的研究进展与应用前景。相较于传统吸附剂及其他新兴多孔材料，GO基材料凭借其低成本制备、优异的稳定性以及易于功能化的特点，在真菌毒素的高效吸附与快速富集方面展现出显著优势，为食品真菌毒素污染的问题带来了富有前景的解决方案。然而，其在复杂食品基质中由“基质效应”引起的性能衰减，以及作为纳米材料的长期生物安全性等问题，仍是限制其广泛应用的关键瓶颈。未来研究需重点发展绿色低成本的规模化制备工艺，并在此基础上，设计兼具吸附、靶向降解、抑菌等多功能于一体的智能复合材料。同时，必须建立系统、全面的安全性评价体系，深入探究其在体内的迁移、代谢规律。通过多学科协同创新，持续优化材料在真实食品环境中的性能，以推动GO基材料在食品安全领域的实际应用。

第一作者：

张玉荣教授

河南工业大学粮油食品学部 副主任

张玉荣，教授，现任学校粮油食品学部副主任，长期致力于粮油储藏、粮食产后品质检验与控制及食品安全分析等领域的教学与科研工作。自1989年于郑州粮食学院本科毕业并留校任教以来，始终深耕粮食科技领域。2000年在无锡轻工大学攻读并取得硕士学位，2011年晋升教授，2019年受聘为专业技术三级岗位。主要研究方向涵盖粮油安全储藏、品质评价与控制技术。现担任国家现代农业产业技术体系“小麦贮藏技术”岗位科学家、粮食储藏与安全教育部工程研究中心负责人，并兼任中国粮油学会理事、粮油储藏分会常务委员、全国粮食职业教育教学指导委员会粮油储检专业委员会委员等学术职务。近五年主讲《粮油品质检验与分析》等本科与研究生核心课程，年均授课逾300 学时。主持完成省级教改项目2 项，主编的《粮油品质检验与分析》入选河南省“十四五”普通高等教育规划教材并获省级教材奖二等奖。副主编的《小麦工业手册（第一卷）小麦储藏》列入“十三五”国家重点出版物规划项目。先后主持或参与国家级、省部级科研课题12 项，主持修订国家标准1 项，制定行业与团体标准各1 项，参与多项国家及行业标准制定。发表学术论文102 篇，其中SCI/EI收录23 篇；获授权发明专利与实用新型专利共12 项，主持校企合作项目8 项，累计经费204.84万 元。荣获多项省部级及行业权威奖项，为推动粮食储藏与安全技术进步作出了重要贡献。

通信作者：

杜耕安讲师

河南工业大学粮食和物资储备学院

杜耕安，工学博士，现任河南工业大学粮食和物资储备学院讲师、硕士生导师，主要从事粮油品质安全与控制领域的研究，聚焦于基于物理与生物脱毒技术的粮油危害因子分离去除机制及安全评价体系构建。主持国家自然科学基金青年项目、河南省青年科学基金项目等多项科研项目，已在《Food Microbiology》《LWT-Food Science and Technology》《Food & Function》《Food Chemistry: X》《Food Bioscience》等国际权威期刊发表SCI论文20余篇，并担任国际期刊《Food & Medicine Homology》青年编委。

引文格式：

张玉荣, 李晔, 杜耕安, 等. 氧化石墨烯基功能材料在食品真菌毒素吸附脱除中的研究进展[J]. 食品科学, 2025, 46(24): 361-372. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250616-110.

ZHANG Yurong, LI Ye, DU Geng’an, et al. Research advances in graphene oxide-based adsorbents for mycotoxin decontamination in foods[J]. Food Science, 2025, 46(24): 361-372. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250616-110.

实习编辑：李雄；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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