大豆是全球最重要的油料作物和蛋白质作物之一，广泛用于生产食用油、大豆蛋白制品以及各种大豆基食品。然而，在种植、收获和储存过程中，大豆籽粒容易受到产毒真菌（如黄曲霉和寄生曲霉）的污染，这些真菌会产生黄曲霉毒素B1（AFB1）（Ali等人，2023年）。AFB1被归类为1类人类致癌物，与肝细胞癌、免疫毒性和生长障碍有密切关联（Kerstner等人，2024年）。由于大豆及其衍生物的消费量巨大，即使低水平的污染也会带来严重的食品安全风险。因此，许多国家和国际组织已经制定了非常严格的食物和饲料中AFB1及总黄曲霉毒素的最大限量标准，促使大豆加工业采取有效的解毒策略（Meneely等人，2023年）。
传统的黄曲霉毒素污染控制方法包括预防措施、物理分选、简单清洗、热处理和使用化学氧化剂。虽然这些方法可以减少总黄曲霉毒素的含量，但每种方法都有其局限性（Sipos等人，2021年）。简单的水清洗主要去除表面可接触的毒素，无法有效去除紧密结合在籽粒微结构中的AFB1（Cai等人，2025年）。足以降解AFB1的热处理通常需要高温和长时间，这会损害产品的功能和感官品质。化学处理可能会留下残留物，引发监管问题，或导致营养成分发生不良变化（Kinyoro & Kaale，2025年）。因此，迫切需要能够在温和条件下高效降解固体食品中AFB1的解毒技术，同时保持产品质量并避免产生同样或有毒性的转化产物（Yang等人，2024年）。
基于臭氧和活性氧物种的先进氧化工艺（AOPs）在霉菌毒素控制方面引起了越来越多的关注（Guo等人，2021年）。臭氧是一种强大的绿色氧化剂，分解后不会留下持久残留物。它可以攻击AFB1中的富电子双键和芳香环，从而导致结构破坏和毒性降低（Luo等人，2013年）。然而，固体食品的臭氧化常常受到传质限制的影响。臭氧必须从气相或液相扩散到AFB1存在的微孔、裂纹和细胞间隙中。相比之下，超声波处理主要是一种物理技术（Yu等人，2026年）。声空化产生的微气泡在剧烈破裂时会产生强烈的微射流、剪切力和微流，从而减小固体和液体相之间的界面层厚度，打开微通道，显著增强传质效果（Azam等人，2020年，2021年）。然而，在典型的食品加工条件下，超声波主要促进AFB1的脱附和重新分布，而非其化学破坏，因为它产生的强氧化自由基量有限（Yang等人，2022年）。
将超声波与臭氧（US/O3）结合使用，是一种有前景的策略，可以将超声波的物理强化作用与臭氧的氧化能力结合起来（Hou等人，2013年）。空化可以改善臭氧的溶解和分散，加速臭氧进入籽粒微结构的传输，并促进羟基自由基（HO•）等活性氧物种的原位生成（Yu等人，2026年）。反过来，臭氧提供了分解AFB1分子所需的氧化剂。值得注意的是，超声波频率决定了机械效应和声化学效应之间的平衡。低频超声波（20–40 kHz），通常用于食品清洗，通常提供更强的物理效应（Aydar等人，2023年），而数百kHz的高频超声波（例如200 kHz）则常与水系统中增强的声化学活性和自由基形成相关（Koda等人，2011年），尽管其在固体基质中的穿透能力可能不如低频超声波强。在耦合的US/O3过程中，这种频率依赖性尤为重要，因为活性氧物种可以由空化辅助的臭氧分解产生，而物理穿透仍然很重要（Azam等人，2020年，2021年；Wu等人，2020年）。
在此背景下，本研究系统评估了US/O3联用工艺对大豆籽粒中AFB1的去除效果。比较了水清洗、单独使用超声波、单独使用臭氧以及US/O3联用工艺的AFB1去除效果，并定义了一个协同效应因子来量化超声波和臭氧之间的相互作用。优化了关键的US/O3操作参数以提高AFB1的去除效率。通过电子自旋共振（ESR）自旋捕获和自由基清除实验研究了活性物种。通过分析US/O3过程中形成的降解中间体，提出了降解途径。最后，使用傅里叶变换红外（FTIR）光谱、颜色参数和氧化指数评估了大豆的质量，为将该技术应用于受AFB1污染的大豆提供了机制和实际依据。
