近日，南京农业大学食品科技学院杨润强教授课题组在《Chemical Engineering Journal》在线发表了题为“Electrochemical advanced oxidation of glucosinolates derived from rapeseed meal: Parameter optimization, degradation mechanism and toxicity assessment”的研究型论文。该研究跨学科融合食品科学、化学、生物学等学科，首次采用掺硼金刚石（BDD）技术用于菜籽粕硫苷的氧化降解，并对其产物进行了生物安全性评价。
菜籽粕作为油菜籽加工过程中产生的副产物，含有丰富的优良蛋白质和诸多活性成分，具备转化为高附加值产品的潜力。然而，在提取菜籽粕中的蛋白质、膳食纤维等后，会产生大量含有硫代葡萄糖苷（硫苷，Glucosinolates）的废液。硫苷在环境中可降解为腈类等环境不友好成分，在水体中的积累可能会对生态系统及动物健康构成威胁。因此，开发绿色高效的硫苷降解技术对减轻由菜籽粕高值化利用过程带来的环境压力具有重要意义。掺硼金刚石（Boron-doped diamond，BDD）技术因其优异的物理和化学特性，被认为是电解氧化处理有机污染物中理想的绿色高效电解技术之一。课题组首次采用BDD技术用于菜籽粕硫苷的氧化降解，通过筛选显著变量后优化工艺得到最佳硫苷降解参数，并研究了硫苷的降解机理，最后通过线虫毒性试验评估了降解产物的安全性。
首先，采用确定性筛选设计和中心复合旋转设计从而确定了最佳硫苷降解工艺条件，即jappl为7.75 mA cm-2、流速为400 mL min-1和NaNO3浓度为2 mM。
其次，以硫苷家族结构最常见且结构简单的烯丙基硫苷为例。通过结合计算化学和液质分析，提出了烯丙基硫苷在BDD电极上的降解途径，同时计算出了每种产物的急性和慢性毒性。
最后，选择模式生物秀丽隐杆线虫（线虫）作为研究对象。结果发现，当线虫暴露于硫苷电解产物中，相比于电解前，其繁殖率、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活力分别提高了63.06%、12.91%和26.28%，致死率、脂褐素和活性氧含量分别降低了26.80%、37.59%和21.31%。这揭示了BDD技术降解菜籽粕硫苷的有效性和潜在应用价值。
南京农业大学食品科技学院硕士研究生闫丽华为第一作者，杨润强教授为通讯作者。该研究工作得到江苏省重点研发计划项目的资助。
日期：2024-07-18
