纳米级石榴皮颗粒提升多酚提取效率的优化策略及其抗氧化活性研究

本研究针对石榴皮农业废弃物中多酚类物质提取效率低的问题，通过纳米化技术制备石榴皮纳米颗粒（PPPN1/PPPN2），结合五因素复合设计（甲醇浓度、时间、温度、料液比、粒径）优化提取工艺。结果表明，112 nm粒径颗粒（PPPN2）在75% MeOH、80℃、16.7%料液比条件下获得最高多酚得率（406 mg GAE g-1），其DPPH自由基清除率（93.7%）与合成抗氧化剂BHT相当，为天然抗氧化剂开发提供新思路。

　　

石榴作为一种全球广泛消费的水果，其果皮占果实重量的60%，却常被视为农业废弃物。然而，研究表明石榴皮富含多酚类物质（如没食子酸、鞣花酸等），具有抗氧化、抗菌、抗糖尿病等多种生物活性。当前合成抗氧化剂（如BHT）存在潜在毒性风险，而传统多酚提取方法效率低下，如何高效利用石榴皮资源成为关键科学问题。

为解决这一问题，埃及艾资哈尔大学、艾因夏姆斯大学和本哈大学的研究团队通过纳米化技术结合响应面法，系统优化了石榴皮多酚提取工艺。研究将干燥石榴皮研磨后分为微米级（PPP）和两种纳米级颗粒（PPPN1: 347 nm，PPPN2: 112 nm），通过FTIR、HPLC和抗氧化活性检测，发现纳米化显著提升多酚提取效率，相关成果发表于《Scientific Reports》。

研究采用五项关键技术：1）行星式球磨机制备纳米颗粒；2）动态光散射（DLS）和透射电镜（TEM）表征粒径与形貌；3）Box-Behnken设计优化提取参数；4）HPLC-PDA分析游离/结合态酚酸；5）DPPH、FRAP和还原力（RP）三方法评估抗氧化活性。

【结果部分】
The particle size and micrographs of PPPN1 and PPPN2
TEM显示PPPN1（164-615 nm）和PPPN2（56-198 nm）呈球形纳米结构，后者比表面积更大，为多酚释放奠定物理基础。

Total polyphenols
在标准提取条件下（75% MeOH，30 min，60℃），PPPN2多酚含量（344 mg GAE g^-1）显著高于PPP（99 mg GAE g^-1），超声辅助提取效率提高37.5%。

FTIR analysis
PPPN2在3281-3391 cm^-1（O-H伸缩振动）和1523 cm^-1（酰胺II带）处吸收峰增强，证实纳米化暴露更多活性基团。

The role of five studied independent variables
五元五次多项式回归模型预测最优条件为：75% MeOH、45 min、80℃、16.7%料液比、112 nm粒径，实测得率394.6 mg GAE g^-1，与预测值（406 mg GAE g^-1）高度吻合。

Phenolic acids profile
PPPN2中游离型（59.64 mg g^-1）、结合型（111.18 mg g^-1）多酚均最高，其中没食子酸（96.13 mg g^-1）和迷迭香酸（5.39 mg g^-1）为主要成分。

Antioxidant activity
PPPN2提取物的DPPH清除率（93.7%）与150 ppm BHT相当，FRAP值（1.375）超越200 ppm BHT（1.554），证实其替代合成抗氧化剂的潜力。

【结论】
该研究通过纳米化与参数优化协同策略，将石榴皮多酚提取率提升至文献报道最高水平（406 mg GAE g^-1），FTIR与HPLC证实纳米颗粒可释放结合态多酚。所建立的五因素模型为农业废弃物高值化利用提供普适性方法，其天然抗氧化特性在食品保鲜和营养补充剂领域具有应用前景。未来需扩大生产规模并开展体内生物利用度研究，以推动该技术产业化。