超微粉碎石榴皮粉的理化性质和抗氧化活性

代红飞 傅茂润邵秀芝

（齐鲁工业大学食品科学与工程学院，山东济南 250353）

超微粉碎石榴皮粉的理化性质和抗氧化活性

代红飞 傅茂润*邵秀芝

（齐鲁工业大学食品科学与工程学院，山东济南 250353）

本文采用超微粉碎技术加工石榴皮，对其理化性质进行研究。结果发现，随着石榴皮粉粒径的减小，粉体的溶解度逐渐增大，高温持水能力得到显著改善；另外，超微粉碎处理提高了石榴皮提取液的抗氧化能力，增加了总酚、总黄酮的溶出量。这表明，超微粉碎技术可以改善石榴皮粉体的理化性质，提高石榴皮的抗氧化功效。

石榴皮；超微粉碎；理化性质；抗氧化能力

石榴（Punica granatumL.）为石榴科石榴属植物。目前全国石榴栽植面积达64668hm2产量达38万t，居世界第一位，主要分布在陕西、安徽、山东、四川、新疆、云南等地。石榴是一种药、食两用植物，大多数鲜食，不仅营养丰富，而且是历代药典中的重要中药。现代科学研究也证实，石榴果实在预防和治疗心脑血管疾病、癌症等方面有特效。这些功效可能来自于果实中的多酚类物质。石榴果实的各部位，包括果皮、果肉、种子内都含有一定量的多酚类物质，其中以果皮中含量最为丰富[1]。石榴皮占石榴总质量的30%左右，在石榴汁、石榴酒的生产加工中大部分被丢弃，资源浪费严重[2]。因此，研究石榴皮多酚含量及其生物活性作用，对于开发利用这一生物资源，具有重要的理论意义及应用价值。

超微粉碎技术是使物料微细及超细化的机械加工方法，是提供超微粉体的重要手段之一，能有效改善粉体的颗粒粒度及结晶结构，颗粒的微细化导致物料表面积和空隙率增加，从而使得超微粉体具有独特的物理和化学性质，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，本研究利用高频振动式超微粉碎技术将石榴皮粉碎成超微粉，研究超微石榴皮粉的理化性质，为石榴皮的营养价值和利用特性的开发提供理论依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 材料

石榴皮，干品，购于济南建联中药店，使用振动式超微粉碎机分别粉碎1min、5min、10min、20min、30min，得到不同粒径的石榴皮超微粉，备用。

1.2 仪器与设备

V-1100D型可见分光光度计，上海美谱达仪器有限公司；

101-3型电热鼓风干燥箱，天津市泰斯特仪器有限公司；

Anke TDL-4DB台式离心机，上海安亭科学仪器厂；

HZS-H水浴振荡器，哈尔滨市东联电子技术开发有限公司；

eZF-2型三用紫外仪，上海市安亭电子仪器厂；

Winner-2000型激光粒度分析仪，济南微纳颗粒仪器股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

样品采用超声波辅助提取，提取液浓度为50mg/mL，提取溶剂为70%的乙醇溶液，常温下超声提取30min，抽滤后滤液定容至原体积，备用。

1.3.2 测定指标和方法

粒径分析：取适量的粉体置于激光粒度仪的容器内，采用蒸馏水作为分散剂，用超声波对粉体进行分散，测定粉体的粒径，以D90来表示。

按照Ileleji等[4]的方法测定休止角，采用文献Taser等[5]的方法测滑角，采用陈全斌[6]方法测溶解度，采用祁国栋等[7]的方法测持水能力WRC，采用Yen[8]的方法测还原力，采用黄嘌呤氧化酶法测超氧阴离子清除能力，采用Villano等[9]的方法测定DPPH自由基清除能力，采用王威等[10]的方法测羟自由基清除能力，采用比色法[11]测定绿原酸和芸香苷的含量，采用福林试剂法测定总酚[12]，采用Jia等[13]的方法测定总黄酮含量。

1.4 数据统计与分析

采用Excel进行数据计算和作图，采用SPSSone-way ANOVA软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 石榴皮超微粉粒径分布、休止角和滑角

休止角是指一堆粉末的表面与平面可能产生的最大角度（θ）。将漏斗固定于水平放置的绘图纸上，漏斗下口距纸的距离为H，分别取粉适量倒入漏斗，直到漏斗的出口与粉末圆锥体的尖端接触，量取底部直径（2R），计算休止角=arctg（2R/H）。一般认为休止角θ<40°时可满足超微粉体生产要求。滑角是指将微粉铺于板面上，将板倾斜到能使约90%的微粒移动，此时平板的垂直高度（H）与其对应的水平距离（L）所成的夹角（θ）。

随着石榴皮平均粒径的减小，石榴皮的休止角和滑角都有所增大，其中粉体的休止角从46.43°增加到68.17°，滑角从23.83°增加到42.47°（见表1）。这是因为经过超微粉碎处理，粉体粒径减小，颗粒的比表面积增大，使得表面聚合力增大，颗粒间的引力和粘着力增加，颗粒聚集；同时石榴皮的粒径减小，微粉与光滑玻璃板之间的摩擦力相对减小，也使得粉体的休止角和滑角增大，通过超微粉碎处理使石榴皮的流动性得到极大的改善。

表1 不同粒径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

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

由图1可知，在同一温度下，随着石榴皮颗粒粒径的减小，溶解度显著增加（P<0.05）；同一粒径时，随着温度的升高，石榴皮粉的溶解度也显著增加（P<0.05）。石榴皮粉体的溶解度在60℃、70℃和80℃时分别为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）。石榴皮超微粉在常温下很难溶于水，但在加热时，淀粉分子结晶区氢键被切断，结晶结构受到破坏，使得游离水易于渗入淀粉分子内部，因此温度越高，其溶解度也越高。在同一温度下，颗粒粒径越小，其溶解度越大，溶解性能越好。超微处理改善了石榴皮粉的分散性和溶解性。

2.3 高温持水能力

图2 不同温度下石榴皮超微粉的高温持水力Fig.2Water holding capacity of peel powder in different temperature

超微细粉碎过程中的机械力作用能使淀粉颗粒的形貌发生很大变化，逐步粉碎成无数个粒度较小的颗粒，导致表面能增加，比表面积增大，空隙率增加，活性点增多，同时粉碎过程也破坏了淀粉的晶格结构，解离了淀粉的双螺旋结构，这些机械力效应极大地促进了水分子和淀粉分子游离羟基的结合[14]。由图2可以看出，石榴皮超微粉的高温持水能力随着粒径的减小和温度的升高呈现显著增加（P<0.05）的趋势。这表明，超微粉碎处理提高了石榴皮粉的高温持水能力，使之具有更好的亲水性，防止水分散失能力也增强，这对石榴皮粉产品的失水老化可以起到良好的延缓作用[15]。石榴皮超微粉的粒径越小，粉体的溶解度和高温持水能力越大。

2.4 石榴皮超微粉的抗氧化能力

2.4.1 还原力

图3 还原力Fig.3Reducing power

还原力是表示抗氧化物质提供电子能力的重要指标，抗氧化剂通过自身的还原作用给出电子而使自由基变为稳定的分子，从而失去活性。还原力越强，抗氧化性越强。由图3可以看出，不同粒径的石榴皮超微粉还原能力不同，随着粒径的减小，石榴皮超微粉的还原能力总体呈上升趋势。石榴皮提取液浓度较小时，12.7、35.2、66.9和128.7μm石榴皮超微粉的还原力明显要强于293.5μm的石榴皮粉。但浓度较大时，66.9μm石榴皮超微粉的还原力仅次于12.7μm的石榴皮超微粉，这可能是由于超微粉碎不均匀造成的。

2.4.2 超氧阴离子清除能力

超氧阴离子的去除对于防止早期氧化导致的损伤具有至关重要的保护作用[15]。由图4可以看出，随着粉碎粒径的减小，石榴皮超微粉的超氧阴离子清除能力逐渐加强。石榴皮超微粉粒径为12.7μm时，超氧阴离子清除能力最强；石榴皮超微粉浓度为20mg/mL时，12.7μm的石榴皮超微粉超氧阴离子清除能力为85.6%，而粒径为293.5μm、128.7μm、66.9μm和35.2μm的超微粉超氧阴离子清除能力分为别47.78%、54.97%、79.90%、73.70%，它们之间有显著性的差异（P<0.05）。这表明，超微粉碎处理提高了石榴皮超微粉的超氧阴离子清除能力。

图4 超氧阴离子清除能力Fig.4Superoxide anion radical scavenging activity

2.4.3 DPPH自由基清除能力

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

活性氧自由基（ROS）包括过氧化物、氢过氧化物和次氯酸，过氧化物、氢过氧化物可以和一些可跃迁的金属离子相互反应，生成高活性氧—羟基自由基。抗氧化物质可以和稳定态的DPPH自由基（深紫色）反应，转化为无色的1,1-二苯基-2-三硝基苯胺[17]。由图5可以看出，超微粉碎随着粉碎粒径的减小，石榴皮超微粉DPPH自由基清除能力基本呈现增加趋势，但差别不明显。

2.4.4 羟自由基清除能力

由图6可以看出，随着粒径的减小，石榴皮超微粉羟自由基清除能力逐渐加强。石榴皮超微粉粒径为12.7μm时，羟自由基的清除能力最强，此时，羟自由基的清除能力为20.8%，而粒径分别为293.5μm、128.7μm、66.9μm和35.2μm的超微粉羟自由基清除能力分别为为5.73%、7.96%、14.47%、19.70%，它们之间有显著性的差异（P<0.05）。由此可以看出，超微粉碎处理提高了石榴皮超微粉的羟自由基清除能力。

图6 羟自由基清除能力Fig.6Hydroxyl free radical scavenging activity

2.4.5 石榴皮超微粉的总酚、总黄酮含量

由图7可以看出，随着粉碎粒径的减小，石榴皮超微粉中总酚和总黄酮的含量呈上升趋势。这表明，超微粉碎处理使石榴皮中的抗氧化活性成分更易于溶出。

3 结论

随着石榴皮粉粒径的减小，粉体的休止角和滑角逐渐减小，溶解度则逐渐增大，高温持水能力改善；另外，超微粉碎处理提高了石榴皮超微粉提取液的抗氧化能力（还原能力、超氧阴离子清除能力以及DPPH自由基清除能力、羟自由基清除能力），增加了抗氧化活性物质（总酚、总黄酮）的溶出量。因此，超微粉碎处理改善了石榴皮超微粉粉体的理化性质，提高了其抗氧化功效及活性物质含量。

[1]Mirdehghan S H,Rahemi M.Seasonal changes of mineral nutrients and phenolics in pomegranate(Punica granatumL.)fruit. ScientiaHorticulturae,2007,111:120-127.

[2]宋薇薇.石榴皮总黄酮的提取及抗氧化活性和抑菌作用研究[D].成都:西华大学,2008.

[3]张慜,王亮.超微粉碎在食品加工中的研究进展[J].无锡轻工大学学报,2003,22(4):106-110.

[4]Song L L,Fan B Y,Jiang S Z.Probe into characteristics of Taraxacum mongolicum ultramicro-power[J].Journal of Chinese Materia Medica,2002,1:12-15.

[5]Ileleji K E,Zhou B.The angle of repose of bulk corn stover particles[J].Powder Technology,2008,(187):110-118.

[6]Taser O F,Altuntas E,Ozgoz E.Physical properties of Hungarian and common Vetch seeds[J].Journal ofApplied Sciences,2005,5(2): 323-326.

[7]陈全斌,汤桂梅.罗汉果块根淀粉的提取及其性质研究[J].食品科学,2002,23(4):37-41.

[8]祁国栋,张炳文,张桂香,等.超微细处理对红玉米淀粉加工特性影响的研究[J].食品科技,2010,35(3):249-252.

[9]Yen G C,Chen H Y.Antioxidant activity of various tea extract in relation to their antimutagenicity[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,1995,43(1):27-32.

[10]Villano D,Fernandez-Pachon MS,Moya ML,et al.Radical scavenging ability of polyphenolic compounds towards DPPH free radical[J].Talanta,2007,71(1):230-235.

[11]王威,左双海,程超.贡水白柚柚皮乙醇提取物的体外抗氧化作用[J].食品科学,2010,31(15):143-148.

[12]张槐苓,葛翠英,穆怀静,等.烟草分析与检验[M].郑州:河南科学技术出版社,1994.

[3]王瑞新.烟草化学品质分析法[M].郑州:河南科学技术出版社,1998.

[14]Jia Z S,Tang M C,Wu J M.The determination of flavonoid contents in mulberry and their scavenging effects on superoxide radicals[J].Food Chemistry,1999,64(4):555-559.

[15]祁国栋,张炳文,张桂香,等.超微细处理对红玉米淀粉加工特性影响的研究[J].食品科技,2010,35(3):249-252.

[16]潘思轶,王可兴,刘强.不同粒度超微粉碎米粉理化特性研究[J].食品科学,2004,25(5):58-62.

[17]Hu M,Skibsted L H.Antioxidative capacity of rhizome extract and rhizo me knot extract of edible lotus(Nelumbo nuficera)[J].Food Chemistry,2002,76:327-3331.

[18]Soares AA,de Souza G M,Daniel FM,et al.Antioxidant activity and total phenolic content of Agaricus brasiliensis(Agaricus blazei Murril)in two stages ofmaturity[J].Food Chemistry,2009,112: 775-781.

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

山东省农业重大应用技术创新项目（2013026）

代红飞（1989—），女，在读硕士研究生，研究方向为食品科学基础

*通讯作者：傅茂润（1981—），男，博士，副教授，研究方向:农产品加工和贮藏