黑葵花籽在我国北方地区分布广泛，相关的食品种类也十分丰富，其食品加工过程中会产生大量的葵花籽壳废弃物，如果处理不当不仅污染环境，而且容易传播疾病。与此同时，多项研究成果表明，黑葵花籽壳中含有丰富的花色苷类物质和多酚类物质。哈尔滨商业大学食品工程学院的关桦楠、宋岩和张娜等人拟采用废弃黑葵花籽壳提取物快速绿色制备AuNPs，并考察AuNPs的稳定性、抗氧化活性和催化活性，为贵金属纳米材料在食品和医药行业的进一步应用提供基本资料。
一、黑葵花籽壳提取物最适体积分数筛选及AuNPs的表征
由图1可知，0%提取物制备体系无明显的吸收峰，而10%～100%提取物制备体系都在波长526nm处呈现出明显的吸收峰。该峰为AuNPs的特征峰，且在波长520nm左右出现明显吸收峰的AuNPs，一般粒径在3～20 nm范围内。图1说明黑葵花籽提取物中的活性成分可以作为还原剂制备出粒径合适的AuNPs。从图1可知，体积分数为100%、80%和60%提取物制备的AuNPs特征峰峰值皆高于0.5，而40%及以下提取物所制备的AuNPs峰值较弱，说明伴随提取物体积分数越高，AuNPs的数量越多。鉴于体积分数为100%、80%和60%提取物制备的AuNPs数量较为接近，继续通过粒径分布数据对这3 个体积分数提取物制备的AuNPs进行筛选。
测定体积分数为100%、80%和60%提取物制备的AuNPs粒径分布。由图1可知，3 个体积分数提取物制备的AuNPs形状差异不大（吸收峰波长基本一致），鉴于此，本实验基于平均粒径的大小筛选最适的提取物体积分数。结果显示，100%提取物制备的AuNPs平均粒径为（7.84±2.56）nm，80%提取物制备的AuNPs平均粒径为（7.25±2.24）nm，60%提取物制备的AuNPs平均粒径为（7.49±1.31）nm。该结果表明，粒径与提取物体积分数无直接相关性。综上所述，选择80%提取物制备AuNPs参与后续实验。
采用透射电子显微镜表征80%提取物制备的AuNPs表观形貌。由图3A可知，AuNPs呈现圆球形，分散性良好，无明显聚集现象，粒径分布较为均匀，在6～10 nm之间。
为进一步揭示黑葵花籽壳提取物中的天然成分在AuNPs形成过程中的作用，采用FTIR表征葵花籽壳提取物和AuNPs表面化合物结构。从图3B可以看出，AuNPs分别在3 268、1 644cm-1和1 475 cm-1处具有明显吸收峰，分别对应O—H、C＝C和O—H。
通过与提取物吸收峰作比较，AuNPs在1 644 cm-1处对应的C＝C应该来自于提取物中的碳骨架，在1475 cm-1处对应的O—H应该来源于花色苷中丰富的羟基基团和多酚类物质。而在3 268 cm-1处所对应的O—H，因其较高的透光率峰值，推断可能来自于体系中残留的乙醇或者提取物中的其他的多酚类物质。
对比研究葵花籽壳提取物与制备反应后的体系上清液（主要成分为残余的提取物和氯金酸）之间的成分变化，可以看出在1 644 cm-1和1 475 cm-1处的吸收峰强度明显下降，说明C＝C和O—H基团数量减少，表明提取物中的类黄酮和花色苷等活性成分含量降低，进一步说明提取物中的活性成分参与AuNPs的还原制备过程。综上所述，图3B结果充分说明提取物中的花色苷和多酚类物质不仅作为AuNPs合成过程中的还原剂，还可与AuNPs表面结合充当保护剂。
从图3C可见，衍射峰（111）、（200）、（220）和（311）分别对应2θ为38.25°、44.58°、64.93°和77.61°，皆为AuNPs的特征衍射峰，其中（111）和（311）说明AuNPs为催化裂化型晶格，有助于提升该纳米粒子的催化性能。
二、稳定性分析
本实验分别评估黑葵花籽壳提取物绿色制备的AuNPs在不同贮藏时间、温度、盐浓度和pH值条件下的稳定性，以特征峰波长526 nm处的吸光度作为指标，考察不同条件下其变化情况。结果显示，在4 ℃长期贮存条件下，AuNPs在前30 d贮存期内，特征峰的峰值变化不大，说明贮藏30 d过程中，AuNPs没有发生团聚，且数量稳定，没有出现沉淀；当贮存时间超过30 d以后，峰值开始出现轻微的下降；贮存60 d后的峰值与初始峰值之比，仍然高于90%，说明制备的AuNPs具有良好贮存稳定性。
选择25～75 ℃水浴加热20 min，评估AuNPs在常见温度范围内的稳定性。结果表明，温度对AuNPs的稳定性影响较小，峰值变化不大。本研究以氯化钠为模型，考察AuNPs在高盐浓度下的稳定性。结果显示，当体系中NaCl浓度超过300 mmol/L时，特征峰的峰值开始出现明显下降趋势；当NaCl浓度达到700 mmol/L时，峰值下降至初始峰值的1/3。
结果显示，AuNPs在强酸体系中（pH＜3），峰值出现明显下降，呈现出不稳定性。AuNPs分别在在不同贮藏时间、温度、盐浓度和pH值条件下都体现了良好的稳定性。该结果可对AuNPs在某些领域的使用进行有效指导。
三、抗氧化活性分析
本实验以BHT对照，以DPPH自由基抑制率为指标，考察黑葵花籽壳提取物制备AuNPs的抗氧化活性即供氢能力。由图5可知，当添加的AuNPs和BHT质量浓度在10～30 μg/mL范围内时，AuNPs的抗氧化能力与BHT有一定差距；AuNPs质量浓度逐渐增加时，抗氧化能力随之提高，当添加质量浓度为80 μg/mL时，AuNPs对DPPH的抑制率（27.9%）与BHT（28.1%）极为接近。结果表明，绿色制备的AuNPs在适宜质量浓度下有良好的抗氧化活性。同时也再一次证明，AuNPs表面存在花色苷和多酚类物质作为保护剂，此类物质的羟基等基团具有良好的抗氧化性能。
四、催化活性分析
采用绿色制备的AuNPs催化4-NP转化4-AP，以此作为评估其催化活性的探针反应。由图6可知，当体系中只含有4-NP和NaBH4两种成分时，两者之间没有发生任何反应，其紫外光谱显示仅在波长400 nm处具有吸收峰，此为4-NP的特征吸收峰。当向该体系中加入AuNPs时，波长400 nm处的吸收峰峰值开始下降，并伴随着在波长295 nm处出现新的吸收峰（4-AP的特征峰），这充分证明了AuNPs能够催化此还原反应，将4-NP逐渐转化为4-AP。
随着催化时间的延长，4-NP的吸收峰峰值逐渐降低，对应的4-AP的吸收峰峰值在逐渐增大，见图6A。当催化时间为11 min后，体系中的4-NP已接近全部转化为4-AP。由图6B可知，AuNPs在催化该反应过程中，ln（A0/At）和反应时间t之间存在良好的线性关系，说明该反应符合准一级反应动力学，因此，AuNPs催化4-NP转化为4-AP反应可用一级动力学体系评估其催化反应速率。根据该方程计算，kapp值为0.004 23 s-1。综上所述，采用黑葵花籽壳提取物所制备的AuNPs具有良好的催化活性。
结 论
本实验采用废弃的黑葵花籽壳提取其活性成分，绿色还原氯金酸盐成功制备具有微小粒径和良好性能的AuNPs。结果表明，选择80%提取物制备的AuNPs最为合适，平均粒径为（7.25±2.24）nm。该粒子在不同温度、贮藏时间、pH值和盐浓度条件下具有良好的稳定性，说明黑葵花籽壳中的活性成分（花色苷和多酚类）在AuNPs形成过程中既是还原剂又是保护剂。表面固着的活性成分极大改善了AuNPs的抗氧化活性。
此外，利用黑葵花籽壳提取物制备AuNPs的催化动力学研究中所获得的kapp值可达0.004 23 s-1，进一步说明其还具有良好的催化活性。采用此方法制备AuNPs不仅具有广阔的应用前景和实践价值，还可以拓宽其适用领域，在条件苛刻的食品药品催化生产、食品药品成分原位分析、医疗靶向及成像和环境保护方面显示出较高的实用价值。同时，也可为其他种类贵金属纳米粒子和部分新型纳米材料绿色制备技术的改良提供基础资料。
