在保障粮食安全和食品健康的全球性议题中，真菌毒素污染是农业与食品科学领域长期面临的严峻挑战。这类由霉菌产生的次级代谢产物，如黄曲霉毒素、呕吐毒素等，不仅污染谷物、坚果等农产品及其制品，更对人和动物的健康构成严重威胁。传统的物理、化学及生物脱毒方法虽有一定效果，但仍存在效率、安全性或成本等方面的局限。以半导体材料为核心的光催化技术，因其高效、绿色、可持续的特性，为真菌毒素的高效降解开辟了崭新的研究方向。上海市农业科学院农产品保鲜加工研究中心韩铮研究员及其团队，在此领域进行了系统而深入的研究，推动了该技术从基础研究向农业应用实践的迈进。
光催化降解技术的核心在于利用特定波长的光能激发半导体催化剂（如二氧化钛TiO₂、氧化锌ZnO及其改性材料），使其表面产生具有强氧化性的活性物种（如羟基自由基·OH、超氧自由基·O₂⁻等）。这些活性物种能够无选择性地攻击并矿化大多数有机污染物，将结构复杂的真菌毒素分子逐步分解为二氧化碳、水和小分子无机物，从而实现彻底解毒。与仅吸附或转移毒素的传统方法相比，光催化降解具有反应条件温和（常温常压）、降解彻底、无二次污染、可利用太阳能等显著优势。
韩铮研究员团队的研究工作，聚焦于针对主要粮油产品中典型真菌毒素的高效光催化降解体系的构建与优化。他们的研究进展主要体现在以下几个方面：
在新型高效光催化材料的开发与改性上取得了突破。针对传统二氧化钛光响应范围窄（主要限于紫外光）、量子效率低等问题，团队通过金属/非金属掺杂、构建异质结、负载贵金属纳米颗粒等多种策略对半导体材料进行改性。例如，通过构建氮掺杂TiO₂或TiO₂与窄带隙半导体（如g-C₃N₄）的复合异质结，有效拓宽了材料对可见光的吸收范围，提升了太阳光的利用效率。通过调控材料的形貌、晶型与表面性质，显著增加了活性位点，增强了其对毒素分子的吸附与催化能力。
深入探究了光催化降解真菌毒素的反应机理与动力学过程。团队利用高效液相色谱-质谱联用等现代分析技术，追踪了黄曲霉毒素B1等典型毒素在光催化过程中的中间产物与最终产物，绘制了可能的降解路径。研究表明，光催化过程首先攻击毒素分子的呋喃环、内酯环等毒性基团，使其失活，并进一步开环裂解，最终实现矿化。这些机理研究为针对性设计催化剂和优化反应条件提供了坚实的理论依据。
致力于推动技术在实际应用场景中的适配性研究。考虑到农产品基质的复杂性（如谷物粉末、油脂体系），团队研究了共存成分（如蛋白质、淀粉、色素）对光催化过程的影响，并探索了将催化剂固定化于特定载体或开发为可回收的纳米复合材料，以解决粉末催化剂在实际应用中分离回收难的问题。团队还评估了光催化处理对农产品主要营养成分和感官品质的影响，确保解毒过程不影响产品本身的价值。
韩铮研究员团队的工作，系统地将前沿纳米材料科学与农业产后减损、食品安全重大需求相结合。他们的研究不仅丰富了半导体光催化理论，更为开发适用于粮油仓储、加工环节的真菌毒素绿色防控新技术与装备奠定了关键技术基础。该方向属于国家统计范畴中的“农业科学研究和试验发展”，是典型的面向国家重大需求的交叉学科应用基础研究。
基于半导体材料的光催化降解真菌毒素研究将继续向纵深发展。未来的研究重点可能包括：设计对可见光乃至红外光响应更灵敏的新型智能光催化材料；开发可同时降解多种毒素、抗菌抑霉的多功能集成体系；构建与光、电、热等其他能量形式协同的复合催化系统；以及最终实现智能化、模块化、低能耗的农产品现场即时处理装备的研发与应用。韩铮研究员团队及其国内外同行的工作，将持续为从源头上控制真菌毒素污染，守护“从农田到餐桌”的食品安全链条，提供创新性的科技解决方案。
