棉籽是棉花产业的重要副产物,富含油脂和蛋白质,但天然棉酚具有生物毒性,长期限制了棉籽油及蛋白的安全利用。如何在保证营养品质的前提下高效去除棉酚,是绿色食品加工和副产物高值化利用的挑战。近期,食品与生物工程学院魏涛教授团队围绕棉酚绿色脱毒机制与应用技术开展系统研究,成果陆续发表于《Journal of Agricultural and Food Chemistry》和《Food Chemistry》上。

团队系统梳理了棉酚的结构特征、毒理机制和生物脱毒路径。研究显示,棉酚的醛基、酚羟基和双萘骨架共同决定其蛋白结合能力、氧化还原活性及多器官毒性。同时,自由态与结合态棉酚可动态转化,其总量降低并不必然等同于毒性降低。基于此,团队提出了包括微生物降解、酶促转化、酶工程、多酶级联和合成生物学在内的系统化生物脱毒技术框架,并建立了可靠的绿色脱毒评价标准。该成果以题为“Biological Detoxification of Gossypol: Enzymatic Mechanisms, System Engineering, and Prospects for Green Valorization”发表在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》(中国科学院一区TOP期刊,影响因子6.2)上,食品与生物工程学院青年教师裴晓东博士为论文第一作者,第二作者为2025级硕士研究生吴博涵,魏涛教授和张骁教授为论文通讯作者,郑州轻工业大学为第一署名单位。文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.5c17645。

在理论机制研究基础上,团队开发了新型生物基吸附材料用于棉籽油中棉酚去除。以小球藻生物质为原料,经过十六烷基三甲基溴化铵改性,制备复合吸附剂CTAB-ACP。该材料兼具微藻表面官能团和疏水分子吸附能力,可有效捕获油相中的棉酚。实验表明,在油重16%、35℃、8 h条件下,CTAB-ACP棉酚去除率达90.8%,吸附容量67.55 mg/g,对油品品质影响小,循环使用4次仍保持50%以上去除效率。相关成果以题为“The removal of gossypol from cottonseed oil by Chlorella pyrenoidosa modified with cetyltrimethylammonium bromide”发表在《Food Chemistry》(中国科学院一区TOP期刊,影响因子9.8)上,食品与生物工程学院2023级博士研究生张梦迪为论文第一作者,魏涛教授和张骁教授为论文通讯作者,郑州轻工业大学为第一署名单位。文章链接:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.149815。
上述成果得到了河南省重点研发与推广专项(231111111700)的项目资助和支持。