超声辅助提取核桃青皮中没食子酸的工艺优化、纯化及其抗氧化与抗菌特性研究

本研究针对核桃青皮(WGH)资源浪费问题，通过响应面法(RSM)优化超声辅助提取(UAE)工艺，采用ADS-17大孔树脂纯化没食子酸(GA)，获得15.585%的高提取率及83.07%纯度的产物。研究发现纯化提取物(PEGA)的DPPH·/ABTS·+自由基清除能力显著提升，对金黄色葡萄球菌(S. aureus)和大肠杆菌(E. coli)的MIC分别达3.125 mg/mL和6.25 mg/mL，为食品工业天然抗氧化/抗菌剂开发提供新思路。

　　

核桃青皮作为核桃加工的主要副产物，长期以来被当作废弃物处理，造成资源浪费和环境污染。然而近年研究发现，这种农林废弃物富含多酚类物质，特别是水解单宁后可产生具有多种生物活性的没食子酸(Gallic acid, GA)。GA作为一种天然酚酸，已被证实具有抗氧化、抗菌、抗病毒和抗肿瘤等特性，在食品、医药和化妆品领域具有广阔应用前景。然而，现有GA提取方法存在效率低、纯度不高、工艺参数不明确等问题，且对核桃青皮来源GA的生物活性系统研究较少。

为解决上述问题，来自中国的研究团队在《LWT》发表研究，通过响应面法优化超声辅助提取工艺，结合大孔树脂纯化技术，系统评价了核桃青皮GA的抗氧化和抗菌性能。研究采用单因素实验结合Box-Behnken设计确定最佳提取参数，通过静态/动态吸附实验筛选最佳纯化树脂，并采用DPPH·/ABTS·⁺自由基清除实验和琼脂扩散法分别评估抗氧化和抗菌活性。

在材料与方法部分，研究首先对核桃青皮原料进行预处理，包括清洗、烘干和粉碎过筛。通过单因素实验考察乙醇体积分数(40-80%)、料液比(1:15-1:40 g/mL)、超声温度(30-80°C)和超声时间(30-80 min)对GA提取率的影响。基于结果采用四因素三水平的响应面法建立数学模型。在纯化阶段，比较了D101、HPD826等五种大孔树脂的吸附性能，优化了吸附流速(1-4 BV/h)、洗脱体积(1-4 BV)等参数。抗氧化实验设置了粗提物(CEGA)、纯化提取物(PEGA)、GA标准品和Vc对照四个组别，抗菌实验则选用金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌(C. albicans)作为指示菌株。

结果部分显示，通过单因素实验确定各参数的合理范围后，响应面分析得出最优提取条件为：73%乙醇、1:30 g/mL料液比、65°C超声温度和43 min超声时间，实际GA提取率达15.585%。方差分析表明乙醇体积分数(X₁)和超声时间(X₄)对提取率影响最为显著(Pr<0.01)，各因素交互作用中X₁×X₂和X₃×X₄具有极显著影响。在纯化阶段，ADS-17树脂表现出最佳吸附性能(0.89 mg/g)，在2 BV/h流速和3 BV洗脱体积条件下，获得75%解吸率和83.07%纯度。

抗氧化实验结果表明，PEGA的DPPH·和ABTS·⁺自由基清除能力显著优于粗提物和Vc对照组，且呈浓度依赖性。抗菌研究显示，PEGA对三种测试菌株均具有显著抑制作用，其中对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的MIC均为3.125 mg/mL，对大肠杆菌为6.25 mg/mL。通过绘制生长曲线发现，PEGA的抑菌效果具有浓度和时间双重依赖性，在3×MIC浓度下可完全抑制细菌生长。

该研究通过工艺优化和纯化技术改良，显著提高了核桃青皮GA的提取效率和生物活性。研究不仅为农林废弃物的高值化利用提供了可行方案，其获得的GA纯品可作为天然食品添加剂，替代合成抗氧化剂(如BHT)和防腐剂(如山梨酸钾)，满足消费者对清洁标签食品的需求。此外，建立的高效提取纯化工艺具有操作简便、成本低廉的优势，为工业化生产奠定了基础。未来研究可进一步探讨GA在复杂食品体系中的应用效果及其作用机制。