代紅飛 傅茂潤邵秀芝

（齊魯工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東濟(jì)南 250353）

超微粉碎石榴皮粉的理化性質(zhì)和抗氧化活性

代紅飛 傅茂潤*邵秀芝

（齊魯工業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東濟(jì)南 250353）

本文采用超微粉碎技術(shù)加工石榴皮，對(duì)其理化性質(zhì)進(jìn)行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著石榴皮粉粒徑的減小，粉體的溶解度逐漸增大，高溫持水能力得到顯著改善；另外，超微粉碎處理提高了石榴皮提取液的抗氧化能力，增加了總酚、總黃酮的溶出量。這表明，超微粉碎技術(shù)可以改善石榴皮粉體的理化性質(zhì)，提高石榴皮的抗氧化功效。

石榴皮；超微粉碎；理化性質(zhì)；抗氧化能力

石榴（Punica granatumL.）為石榴科石榴屬植物。目前全國石榴栽植面積達(dá)64668hm2產(chǎn)量達(dá)38萬t，居世界第一位，主要分布在陜西、安徽、山東、四川、新疆、云南等地。石榴是一種藥、食兩用植物，大多數(shù)鮮食，不僅營養(yǎng)豐富，而且是歷代藥典中的重要中藥。現(xiàn)代科學(xué)研究也證實(shí)，石榴果實(shí)在預(yù)防和治療心腦血管疾病、癌癥等方面有特效。這些功效可能來自于果實(shí)中的多酚類物質(zhì)。石榴果實(shí)的各部位，包括果皮、果肉、種子內(nèi)都含有一定量的多酚類物質(zhì)，其中以果皮中含量最為豐富[1]。石榴皮占石榴總質(zhì)量的30%左右，在石榴汁、石榴酒的生產(chǎn)加工中大部分被丟棄，資源浪費(fèi)嚴(yán)重[2]。因此，研究石榴皮多酚含量及其生物活性作用，對(duì)于開發(fā)利用這一生物資源，具有重要的理論意義及應(yīng)用價(jià)值。

超微粉碎技術(shù)是使物料微細(xì)及超細(xì)化的機(jī)械加工方法，是提供超微粉體的重要手段之一，能有效改善粉體的顆粒粒度及結(jié)晶結(jié)構(gòu)，顆粒的微細(xì)化導(dǎo)致物料表面積和空隙率增加，從而使得超微粉體具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，如良好的分散性、吸附性、溶分散性和溶解性等，改善食品原料的加工特性[3]。因此，本研究利用高頻振動(dòng)式超微粉碎技術(shù)將石榴皮粉碎成超微粉，研究超微石榴皮粉的理化性質(zhì)，為石榴皮的營養(yǎng)價(jià)值和利用特性的開發(fā)提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

石榴皮，干品，購于濟(jì)南建聯(lián)中藥店，使用振動(dòng)式超微粉碎機(jī)分別粉碎1min、5min、10min、20min、30min，得到不同粒徑的石榴皮超微粉，備用。

1.2 儀器與設(shè)備

V-1100D型可見分光光度計(jì)，上海美譜達(dá)儀器有限公司；

101-3型電熱鼓風(fēng)干燥箱，天津市泰斯特儀器有限公司；

Anke TDL-4DB臺(tái)式離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；

HZS-H水浴振蕩器，哈爾濱市東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司；

eZF-2型三用紫外儀，上海市安亭電子儀器廠；

Winner-2000型激光粒度分析儀，濟(jì)南微納顆粒儀器股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

樣品采用超聲波輔助提取，提取液濃度為50mg/mL，提取溶劑為70%的乙醇溶液，常溫下超聲提取30min，抽濾后濾液定容至原體積，備用。

1.3.2 測(cè)定指標(biāo)和方法

粒徑分析：取適量的粉體置于激光粒度儀的容器內(nèi)，采用蒸餾水作為分散劑，用超聲波對(duì)粉體進(jìn)行分散，測(cè)定粉體的粒徑，以D90來表示。

按照Ileleji等[4]的方法測(cè)定休止角，采用文獻(xiàn)Taser等[5]的方法測(cè)滑角，采用陳全斌[6]方法測(cè)溶解度，采用祁國棟等[7]的方法測(cè)持水能力WRC，采用Yen[8]的方法測(cè)還原力，采用黃嘌呤氧化酶法測(cè)超氧陰離子清除能力，采用Villano等[9]的方法測(cè)定DPPH自由基清除能力，采用王威等[10]的方法測(cè)羥自由基清除能力，采用比色法[11]測(cè)定綠原酸和蕓香苷的含量，采用福林試劑法測(cè)定總酚[12]，采用Jia等[13]的方法測(cè)定總黃酮含量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和作圖，采用SPSSone-way ANOVA軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 石榴皮超微粉粒徑分布、休止角和滑角

休止角是指一堆粉末的表面與平面可能產(chǎn)生的最大角度（θ）。將漏斗固定于水平放置的繪圖紙上，漏斗下口距紙的距離為H，分別取粉適量倒入漏斗，直到漏斗的出口與粉末圓錐體的尖端接觸，量取底部直徑（2R），計(jì)算休止角=arctg（2R/H）。一般認(rèn)為休止角θ<40°時(shí)可滿足超微粉體生產(chǎn)要求?；鞘侵笇⑽⒎垆佊诎迕嫔?，將板傾斜到能使約90%的微粒移動(dòng)，此時(shí)平板的垂直高度（H）與其對(duì)應(yīng)的水平距離（L）所成的夾角（θ）。

隨著石榴皮平均粒徑的減小，石榴皮的休止角和滑角都有所增大，其中粉體的休止角從46.43°增加到68.17°，滑角從23.83°增加到42.47°（見表1）。這是因?yàn)榻?jīng)過超微粉碎處理，粉體粒徑減小，顆粒的比表面積增大，使得表面聚合力增大，顆粒間的引力和粘著力增加，顆粒聚集；同時(shí)石榴皮的粒徑減小，微粉與光滑玻璃板之間的摩擦力相對(duì)減小，也使得粉體的休止角和滑角增大，通過超微粉碎處理使石榴皮的流動(dòng)性得到極大的改善。

表1 不同粒徑石榴皮超微粉的休止角和滑角Table 1Repose and slide angle of different sized pomegranate peel powder

2.2 石榴皮超微粉的溶解度

圖1 不同溫度下石榴皮超微粉的溶解度Fig.1Water solubility of pomegranate peel powder in different temperature

由圖1可知，在同一溫度下，隨著石榴皮顆粒粒徑的減小，溶解度顯著增加（P<0.05）；同一粒徑時(shí)，隨著溫度的升高，石榴皮粉的溶解度也顯著增加（P<0.05）。石榴皮粉體的溶解度在60℃、70℃和80℃時(shí)分別為1.01%、1.48%和3.14%（293.5μm）；2.07%、3.27%和6.26%（128.7μm）；3.69%、5.53%和8.26%（66.9μm）；4.37%、7.13%和9.07%（35.2μm）；6.36%、8.52%和9.79%（12.7μm）。石榴皮超微粉在常溫下很難溶于水，但在加熱時(shí)，淀粉分子結(jié)晶區(qū)氫鍵被切斷，結(jié)晶結(jié)構(gòu)受到破壞，使得游離水易于滲入淀粉分子內(nèi)部，因此溫度越高，其溶解度也越高。在同一溫度下，顆粒粒徑越小，其溶解度越大，溶解性能越好。超微處理改善了石榴皮粉的分散性和溶解性。

2.3 高溫持水能力

圖2 不同溫度下石榴皮超微粉的高溫持水力Fig.2Water holding capacity of peel powder in different temperature

超微細(xì)粉碎過程中的機(jī)械力作用能使淀粉顆粒的形貌發(fā)生很大變化，逐步粉碎成無數(shù)個(gè)粒度較小的顆粒，導(dǎo)致表面能增加，比表面積增大，空隙率增加，活性點(diǎn)增多，同時(shí)粉碎過程也破壞了淀粉的晶格結(jié)構(gòu)，解離了淀粉的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這些機(jī)械力效應(yīng)極大地促進(jìn)了水分子和淀粉分子游離羥基的結(jié)合[14]。由圖2可以看出，石榴皮超微粉的高溫持水能力隨著粒徑的減小和溫度的升高呈現(xiàn)顯著增加（P<0.05）的趨勢(shì)。這表明，超微粉碎處理提高了石榴皮粉的高溫持水能力，使之具有更好的親水性，防止水分散失能力也增強(qiáng)，這對(duì)石榴皮粉產(chǎn)品的失水老化可以起到良好的延緩作用[15]。石榴皮超微粉的粒徑越小，粉體的溶解度和高溫持水能力越大。

2.4 石榴皮超微粉的抗氧化能力

2.4.1 還原力

圖3 還原力Fig.3Reducing power

還原力是表示抗氧化物質(zhì)提供電子能力的重要指標(biāo)，抗氧化劑通過自身的還原作用給出電子而使自由基變?yōu)榉€(wěn)定的分子，從而失去活性。還原力越強(qiáng)，抗氧化性越強(qiáng)。由圖3可以看出，不同粒徑的石榴皮超微粉還原能力不同，隨著粒徑的減小，石榴皮超微粉的還原能力總體呈上升趨勢(shì)。石榴皮提取液濃度較小時(shí)，12.7、35.2、66.9和128.7μm石榴皮超微粉的還原力明顯要強(qiáng)于293.5μm的石榴皮粉。但濃度較大時(shí)，66.9μm石榴皮超微粉的還原力僅次于12.7μm的石榴皮超微粉，這可能是由于超微粉碎不均勻造成的。

2.4.2 超氧陰離子清除能力

超氧陰離子的去除對(duì)于防止早期氧化導(dǎo)致的損傷具有至關(guān)重要的保護(hù)作用[15]。由圖4可以看出，隨著粉碎粒徑的減小，石榴皮超微粉的超氧陰離子清除能力逐漸加強(qiáng)。石榴皮超微粉粒徑為12.7μm時(shí)，超氧陰離子清除能力最強(qiáng)；石榴皮超微粉濃度為20mg/mL時(shí)，12.7μm的石榴皮超微粉超氧陰離子清除能力為85.6%，而粒徑為293.5μm、128.7μm、66.9μm和35.2μm的超微粉超氧陰離子清除能力分為別47.78%、54.97%、79.90%、73.70%，它們之間有顯著性的差異（P<0.05）。這表明，超微粉碎處理提高了石榴皮超微粉的超氧陰離子清除能力。

圖4 超氧陰離子清除能力Fig.4Superoxide anion radical scavenging activity

2.4.3 DPPH自由基清除能力

圖5 DPPH自由基清除能力Fig.5DPPH free radical scavenging activity

活性氧自由基（ROS）包括過氧化物、氫過氧化物和次氯酸，過氧化物、氫過氧化物可以和一些可躍遷的金屬離子相互反應(yīng)，生成高活性氧—羥基自由基?？寡趸镔|(zhì)可以和穩(wěn)定態(tài)的DPPH自由基（深紫色）反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為無色的1,1-二苯基-2-三硝基苯胺[17]。由圖5可以看出，超微粉碎隨著粉碎粒徑的減小，石榴皮超微粉DPPH自由基清除能力基本呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，但差別不明顯。

2.4.4 羥自由基清除能力

由圖6可以看出，隨著粒徑的減小，石榴皮超微粉羥自由基清除能力逐漸加強(qiáng)。石榴皮超微粉粒徑為12.7μm時(shí)，羥自由基的清除能力最強(qiáng)，此時(shí)，羥自由基的清除能力為20.8%，而粒徑分別為293.5μm、128.7μm、66.9μm和35.2μm的超微粉羥自由基清除能力分別為為5.73%、7.96%、14.47%、19.70%，它們之間有顯著性的差異（P<0.05）。由此可以看出，超微粉碎處理提高了石榴皮超微粉的羥自由基清除能力。

圖6 羥自由基清除能力Fig.6Hydroxyl free radical scavenging activity

2.4.5 石榴皮超微粉的總酚、總黃酮含量

由圖7可以看出，隨著粉碎粒徑的減小，石榴皮超微粉中總酚和總黃酮的含量呈上升趨勢(shì)。這表明，超微粉碎處理使石榴皮中的抗氧化活性成分更易于溶出。

3 結(jié)論

隨著石榴皮粉粒徑的減小，粉體的休止角和滑角逐漸減小，溶解度則逐漸增大，高溫持水能力改善；另外，超微粉碎處理提高了石榴皮超微粉提取液的抗氧化能力（還原能力、超氧陰離子清除能力以及DPPH自由基清除能力、羥自由基清除能力），增加了抗氧化活性物質(zhì)（總酚、總黃酮）的溶出量。因此，超微粉碎處理改善了石榴皮超微粉粉體的理化性質(zhì)，提高了其抗氧化功效及活性物質(zhì)含量。

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Physicochemical Attributes and Antioxidant Activity of Superfine Grinding Pomegranate Peel

DAI Hong-fei FU Mao-run*SHAO Xiu-zhi
(College of Food Science and Engineering,Qilu University of Technology,Jinan 250353,China)

To enhance the processing properties of pomegranate peel,the physicochemical properties,antioxidant activity and involved compounds ofdifferent sized pomegranate peel powder ground bysuperfine grinding technology were detected.Results showed that with the powder diameter reduced,water solubility increased and high temperature water-binding capacity were improved after superfine ground.In addition,superfine grinding improved antioxidant capacity of pomegranate peel powder, includingreducingcapacity,O2-·scavenging,DPPH radical scavenging,hydroxyl radical scavenginginvolved compounds,such as total phenolic content and total flavonoids contentwere enhanced.These results all indicated the superfine grindingtechnology improve the physical-chemical characteristics and antioxidant capacities ofpomegranate husk.

Pomegranate peel;superfine grindingtechnology;physicochemical characteristic;antioxidant capacity

TS255.2

A

1008-1038(2015)06-0021-05

2015-11-24

山東省農(nóng)業(yè)重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目（2013026）

代紅飛（1989—），女，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)基礎(chǔ)

*通訊作者：傅茂潤（1981—），男，博士，副教授，研究方向:農(nóng)產(chǎn)品加工和貯藏