中国农业大学肖红伟教授团队联合中国农业科学院蜜蜂研究所方小明研究团队：表面放电冷等离子体高效降解吡虫啉：ROS与分子结构相互作用机理及残留毒性评价
Journal of Hazardous Materials（IF=13.6）
●2023年11月，中国农业大学肖红伟教授、中国农业科学院蜜蜂研究所方小明研究员在中科院一区TOP期刊Journal of Hazardous Materials（IF=13.6）上发表题为 " Efficient degradation of imidacloprid by surface discharge cold plasma: Mechanism of interaction between ROS and molecular structure and evaluation of residual toxicity "的研究型论文。
论文通讯作者为肖红伟教授和方小明研究员，2021级博士研究生倪家宝为本文的第一作者。该项工作得到了国家重点研发计划（2023YFF1103800）、国家自然科学基金（No.31871861）、中国农业科学院科技创新项目（CAAS-ASTIP-2015-IAR）、中央公益科研机构基础研究基金（No.MFSJKF2023）和中国农业大学2115人才发展计划的支持。
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成果介绍
新烟碱类杀虫剂的滥用对人类和传粉媒介的健康构成了严重威胁，因为这些物质通常存在于蜂产品甚至饮用水中。为应对这一威胁，该研究开发了一种利用表面放电冷等离子体氧化技术分解吡虫啉的新方法。研究表明，该方法对吡虫啉的降解效率高达91.4%。主要活性氧（H2O2, O3, ·OH, O2-, 1O2）有效参与了吡虫啉的分解反应。活性氧对硝基亚胺基团的结构更敏感。此外，通过密度泛函理论计算进一步探讨了ROS对吡虫啉药效基团的敏感性，并揭示了攻击吡虫啉的能量变化过程。此外，还提出了冷等离子处理诱导的吡虫啉降解的潜在途径，主要涉及活性氧的化学吸附、开环中间体的形成和硝基亚胺基团结构的完全崩解。模型预测表明，冷等离子体处理后急性口腔和发育毒性显著降低。动物实验表明，冷等离子体处理可减少吡虫啉对小鼠海马组织结构的损伤，抑制脑源性神经营养因子含量的降低，从而进一步揭示了机体的解毒机制。
图形摘要
图文赏析
图1. 不同冷等离子体处理条件下吡虫啉降解效率和冷等离子体体系的空化产率（mg/J）
图2. 冷等离子体体系中RONS的形成（（A）ICCD光谱；（B）·OH荧光光谱；主要RONS对吡虫啉降解能力的影响（（C）-（H））
图3. 冷等离子处理诱导的吡虫啉降解潜在途径
图4.（A）和（B）: ROS攻击吡虫啉药效基团不同位点所需的形成能；（C）和（D）: 冷等离子体系统中吡虫啉降解成不同中间体所需的形成能
图5. 中间体（A）急性经口毒性和（B）发育毒性预测。（C）使用/不使用等离子体处理的吡虫啉溶液对蜜蜂的存活率的影响以及（D）冷等离子体对雄性蜂蛹中吡虫啉的降解能力
图6. （A）不同处理条件下小鼠海马组织和（B）脑源性神经营养因子含量的变化
参考文献
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.133066
专家/团队介绍
通讯作者：肖红伟，中国农业大学教授，博士生导师，入选了国家级人才计划，2025年亚太国际干燥会议主席；中国农业大学“农产品绿色干燥技术装备”青年科学家工作室团队负责人。主要从事果蔬和中药材的“绿色、保质、高效、精准干燥”技术与装备研究。发表SCI/EI论文200多篇，其中以第一/通讯作者在Nature，Trends in Food Science and Technology， Annual Review of Food Science and Technology，Critical Reviews in Food Science and Nutrition，Journal of Hazardous Materials， Carbohydrate Polymers，Food Hydrocolloids，Journal of Cleaner Production，Food Chemistry等SCI 1区期刊发表论文86篇（累计IF>800；12篇入选高被引论文），被国内外学者引用9000多次，H-index为52；主编外文著作2部，参编9部11个章节；获国家授权发明专利40多项；任干燥领域权威期刊Drying Technology副主编和农业工程领域国内第一本SCI期刊IJABE（中科院2区）的栏目主编和Journal of Future Foods，Information Processing in Agriculture，Agriculture Communications， Grain & Oil Science and Technology，Foods、农业工程学报、食品科学等10个国际期刊的编委或客座编辑；获得国际干燥学会颁发的干燥研究杰出贡献奖等国际奖3项，省级科技一等奖和二等奖各1项，中国商业联合会特等奖一项；是Drying Technology评选的2016-2020年全球对干燥技术贡献最大的20位学者之一；连续两年入选爱思唯尔中国高被引科学家；连续4年入选由斯坦福大学和爱思唯尔发布的全球前2%顶尖科学家榜单（2023年最新全球排名44215）。为西北农林科技大学、南京农业大学、南昌大学、河南工业大学、山东省农科院等单位培养副教授6人，讲师2人。
通讯作者：方小明，中国农业科学院蜜蜂研究所研究员，博士，硕士生导师。主要从事蜂产品加工关键技术与装备研发，营养与品质劣变机制及优化调控、高值化利用等研究。先后主持国家自然基金面上基金、青年基金、国家重点研发项目子课题、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项、国家农业行业标准制定等课题8项。以第一或通讯作者在Renewable and Sustainable Energy Reviews，Journal of Hazardous Materials，Journal of Cleaner Production，Food Research International等杂志发表SCI/EI论文十余篇；获授权美国、日本发明专利2项，获授权国家发明专利20余项，其中3项已在企业实现转化；获神农中华农业科技二等奖1项；制定国家农业行业标准2项，主编著作2部。
第一作者：倪家宝，中国农业大学工学院在读博士生，主要从事农产品加工技术与装备研究。以第一作者身份在Journal of Hazardous Materials，Journal of Cleaner Production，Food Chemistry，Food Research International，Innovative Food Science & Emerging Technologies等期刊上发表SCI论文十余篇。
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