1.本发明涉及一种纳米球颗粒的方法，尤其涉及一种利用葡萄籽制备功能性葡萄籽纳米球颗粒的方法及其产品，属于纳米材料制备技术领域。
背景技术：
2.我国葡萄的栽培面积达1200万亩，占世界总量的6.2％，居世界第5位，其中酿酒葡萄栽培面积达200万亩，居世界第二位。我国葡萄酒产业每年会产生数十万吨的葡萄籽残渣。葡萄籽残渣作为葡萄深加工产业的废弃物如何高效利用成了亟需解决的问题。大力开发和综合利用好葡萄籽残渣不但能够缓解环境压力，还能给生产企业带来丰硕的经济效益。中国专利cn201310123139.0公开了“葡萄籽中葡萄籽油、白藜芦醇和原花青素的联合提取方法”主要提取有效成分葡萄籽油、原花青素和白藜芦醇，而剩余的大部分残渣被丢弃。相类似的中国专利cn201210353608.3一种萃取葡萄籽油和原花青素的方法，cn201210361095.0一种新型葡萄籽提取物及其制法，cn201310157902.1一种双水相体系萃取葡萄籽中总黄酮的方法，cn201310260024.6一种用葡萄皮渣生产原白兰地的方法也都是只提取有效成分，而剩余的大部分葡萄籽残渣被丢弃，既浪费资源，又造成环境污染。研究发现葡萄籽含有70％左右的木质素，因此，如何高效和高质利用葡萄籽木质素是葡萄籽残渣深加工和处理的关键。
3.木质素作为葡萄籽残渣的主要成分，是一种由苯丙烷单元组成的三维非定形结构，具有天然抗性，是地球上储量最为丰富的可再生芳香聚合物。据不完全统计每年有超过700万吨的工业木质素产生。作为固体残留物，大部分木质素被燃烧发电或作为肥料，附加产值极低。因此，对木质素的高附加值利用和开发成为当前木质素研究的热点。然而，由于木质素的提取和分离过程复杂、分子结构无规律、含苯环丰富等，使得基于木质素的高附加值产品的开发进展缓慢。近年来，纳米材料和技术研究的不断深入为木质素在微观纳米尺度的设计和应用研究提供了启发。中国专利cn 202011022912.0公开了“一种木质素纳米颗粒的制备方法及其产品”，该专利指出低共溶剂可溶解木质素，制备低共溶剂-木质素，进一步通过加入抗溶剂和ph值调节，加热搅拌，可制备得到木质素颗粒溶液。中国专利cn 202011639371.6公开了“一种木质素纳米颗粒及其制备方法和应用”，该专利中进一步公开，通过低共溶剂混合木质纤维素材料，通过复杂的混合，加热处理，冷却、洗涤等过程提取木质纤维素中的木质素，并通过蒸发浓缩后，加入反向溶剂制备得到木质素纳米颗粒。但是，上述通过低共溶剂溶解制备木质素纳米颗粒的方法溶剂种类多和浓度要求较高，制备步骤较为繁杂，不适用大规模的推广及利用。同时，目前公开的方法制备的木质素纳米颗粒形貌为无定形的结构，很难制备得到球形木质素纳米颗粒。经检索，有关利用葡萄籽制备功能性葡萄籽纳米球颗粒的方法及其产品还未见报道。
技术实现要素：
4.针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种利用葡萄籽制备功能性葡
400nm；其主要成分为木质素，木质素含量为60-90wt％，该木质素结构以h型木质素即对-羟苯苯基丙烷为主，结构简单，以直链为主；该葡萄籽纳米球颗粒紫外吸收范围为291-390nm，其中291-331nm有较强吸附；该葡萄籽纳米球颗粒氧化还原能力为78.19％。
29.本发明所述功能性葡萄籽纳米球颗粒在制备抗紫外线涂料或防护用品中的应用。
30.实验证实，本发明的功能性葡萄籽纳米球颗粒在室温下形貌均一，稳定存在，并具有强的紫外吸收能力(可吸收60-90％的uvb区紫外，40-60％的uva区紫外)、较好的抗氧化能力。该功能性葡萄籽纳米球颗粒在制备抗紫外线涂料或防护用品以及在化妆品制备和药物载体方面具有较大应用价值，为葡萄籽高效、高质、全组分利用提供了新的途径和制备技术。
31.本发明通过工艺优化高效提取葡萄籽中原花青素，并将葡萄籽木质素通过溶解(常温25℃左右，无需加热)，旋蒸沉淀，洗涤后，制备得到形貌优良，附加值高的葡萄籽纳米球颗粒并公开了利用葡萄籽制备该葡萄籽纳米球颗粒的方法。本发明方法可以全组分利用酿酒的葡萄籽残渣，为首次利用葡萄籽残渣。本发明能通过简单、高效、绿色的的工艺制备得到纳米球形木质素颗粒，其中，利用木质素自身较强的π-π相互作用、氢键作用等将木质素制备成球形纳米颗粒，有效提高了葡萄籽残渣应用价值和实现了葡萄籽残渣的全组分利用，克服了现有技术的不足。本发明方法操作简单，成本低，制得的成品纳米球颗粒形貌、性质优良，具有较高的紫外吸收能力和一定的氧化还原能力，其可作为高效天然的原料在制备抗紫外线涂料或防护用品以及化妆品和药物载体制备方面具有巨大的应用前景。
附图说明
32.图1：利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分析实施例1制备的葡萄籽纳米球颗粒。
33.图1显示：可以制备得到球形纳米颗粒，但是由于固体浓度较高，纳米颗粒间发生明显聚集，聚集的纳米颗粒不利于后期的应用。
34.图2：利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分析实施例2制备的葡萄籽纳米球颗粒。
35.图2显示：可以制备得到球形纳米颗粒，纳米颗粒分散较好，形貌以球状为主，葡萄籽纳米球颗粒球形直径大小为：100-400nm。
36.图3：利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分析实施例3制备的葡萄籽纳米球颗粒。
37.图3显示：thf处理中，加热(150℃)抽提后，通过旋蒸，只能制备得到葡萄籽残片，无法得到成型的纳米颗粒。
38.图4：利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分析实施例4制备的葡萄籽纳米球颗粒。
39.图4显示：thf处理后，通过旋蒸，制备得到形貌较好的葡萄籽纳米颗粒的水悬浊液，但是通过冷冻干燥后，得到的粉末中纳米颗粒间发生严重的聚集现象。基于此，为保持纳米颗粒的形貌特征，葡萄籽纳米颗粒以悬浊液形式存在并不许冷冻干燥处理。实验证实葡萄籽纳米球颗粒的水悬浊液可以稳定存在。
40.图5：利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分析对比例1制备的葡萄籽纳米球颗
粒。
41.图5显示：葡萄籽残渣原料如不分离葡萄皮及葡萄梗残片，同样如实施例2中的工艺进行处理后，得到的葡萄籽混合物残渣形貌较差。因此，葡萄籽残渣利用中的葡萄籽及葡萄皮和葡萄梗的分离是必要的。
42.图6：利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分析对比例2以玉米秸秆为底物通过实施例2中的工艺制备得到的木质素纳米颗粒。
43.图6显示：木质素纳米颗粒以椭圆形空心颗粒为主，形貌与葡萄籽纳米球颗粒的实心纳米颗粒差别较大。证实本发明方法不适用于秸秆类底物制备实心木质素纳米颗粒。
44.图7：利用酶标仪扫描葡萄籽纳米球颗粒在291nm-390nm处(紫外线波长区)的吸收值，其中对照为等体积的水。
45.图7显示：本发明的葡萄籽纳米球颗粒在291nm-390nm处有明显吸收，且对波长较短处，吸收越明显，同时对波长较长的长波区紫外线也有明显吸收。证明葡萄籽纳米球颗粒对紫外线有有效的吸附能力。
46.图8葡萄籽纳米球颗粒木质素
13
c谱分析。
47.图8显示：葡萄籽木质素结构较为单一，以h型木质素(对-羟苯苯基丙烷)为主，结构简单，以直链为主。直链为主的葡萄籽木质素在thf中的溶解度较高，并有利于thf旋蒸中木质素分子的聚集成球。
48.图9玉米秸秆木质素
13
c谱分析。
49.图9显示：玉米秸秆木质素以g型木质素(愈创木基)s型木质素(紫丁香基)为主，结构较为复杂，支链较多。
具体实施方式
50.下面结合具体附图和实施例对本发明内容进行详细说明。如下所述例子仅是本发明的较佳实施方式而已，应该说明的是，下述说明仅仅是为了解释本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
51.下述实施例中，所使用的试剂、材料和设备等，如无特殊说明，均从商业途径得到。
52.实施例1：利用葡萄籽制备葡萄籽纳米球颗粒的方法
53.(1)将酿酒后的包含葡萄籽、葡萄皮及葡萄梗的葡萄籽残渣在烘箱中40℃烘干；烘干后筛分出残渣中的葡萄籽；
54.(2)将干燥筛分出的葡萄籽进行粉碎，并过20目筛子，收集葡萄籽粉末；
55.(3)按1:10的固液比(1kg/10l)将葡萄籽粉末与石油醚混合进行石油醚-超声辅助提取葡萄籽油，期间浸提200min，超声处理20min；
56.(4)常规离心，将石油醚浸提液和葡萄籽粉末分离，收集葡萄籽粉末，水洗后，40℃烘干；
57.(5)将烘干的葡萄籽粉末在250-300rpm条件下进一步球磨处理40-48h；
58.(6)按1:10的固液比(1kg/10l)将球磨后葡萄籽粉末与50％乙醇混合，在60℃下进行葡萄籽粉末中的原花青素提取，提取时间1h；
59.(7)常规离心，收集提取原花青素后的葡萄籽粉末，在25℃下烘干；
60.(8)制备四氢呋喃(thf)与水(h2o)按体积比1:1的混合物，按1:5的固液比(1kg/10l)将(7)烘干葡萄籽粉末与制备的的混合物进行混合，在25℃下提取烘干后的葡萄籽粉末中的木质素，提取时间24h；
61.(9)常规离心，分离得到含木质素的thf-h2o浸提液，利用真空旋转蒸发仪，在30℃下对浸提液进行旋转蒸，液体去除后得到固体物即为葡萄籽纳米球颗粒；
62.(10)将葡萄籽纳米球颗粒用水洗3次后，制成葡萄籽纳米球颗粒水悬浊液。
63.利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分析实施例1制备的葡萄籽纳米球颗粒，见图1。显示：可以制备得到球形纳米颗粒，但是由于固体浓度较高，纳米颗粒间发生明显聚集，聚集的纳米颗粒不利于后期的应用。
64.实施例2：利用葡萄籽制备葡萄籽纳米球颗粒的方法
65.(1)将酿酒后的包含葡萄籽、葡萄皮及葡萄梗的葡萄籽残渣在烘箱中40℃烘干；烘干后筛分出残渣中的葡萄籽；
66.(2)将干燥筛分出的葡萄籽进行粉碎，并过20目筛子，收集葡萄籽粉末；
67.(3)按1:10的固液比(1kg/10l)将葡萄籽粉末与石油醚混合进行石油醚-超声辅助提取葡萄籽油，期间浸提200min，超声处理20min；
68.(4)常规离心，将石油醚浸提液和葡萄籽粉末分离，收集葡萄籽粉末，水洗后，40℃烘干；
69.(5)将烘干的葡萄籽粉末在250-300rpm条件下进一步球磨处理40-48h；
70.(6)按1:10的固液比(1kg/10l)将球磨后葡萄籽粉末与50％乙醇混合，在60℃下进行葡萄籽粉末中的原花青素提取，提取时间1h；
71.(7)常规离心，收集提取原花青素后的葡萄籽粉末，在25℃下烘干；
72.(8)制备四氢呋喃(thf)与水(h2o)按体积比1:1的混合物，按1:10的固液比(1kg/10l)将(7)烘干葡萄籽粉末与制备的的混合物进行混合，在25℃下提取烘干后的葡萄籽粉末中的木质素，提取时间24h；
73.(9)常规离心，分离得到含木质素的thf-h2o浸提液，利用真空旋转蒸发仪，在30℃下对浸提液进行旋转蒸，液体去除后得到固体物即为葡萄籽纳米球颗粒；
74.(10)将葡萄籽纳米球颗粒用水洗3次后，制成葡萄籽纳米球颗粒水悬浊液。
75.利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分析实施例2制备的葡萄籽纳米球颗粒，见图2。显示：可以制备得到球形纳米颗粒，纳米颗粒分散较好，形貌以球状为主，葡萄籽纳米球颗粒球形直径大小为：100-400nm。
76.实施例3：利用葡萄籽制备葡萄籽纳米球颗粒的方法
77.(1)将酿酒后的包含葡萄籽、葡萄皮及葡萄梗的葡萄籽残渣在烘箱中40℃烘干；烘干后筛分出残渣中的葡萄籽；
78.(2)将干燥筛分出的葡萄籽进行粉碎，并过20目筛子，收集葡萄籽粉末；
79.(3)按1:10的固液比(1kg/10l)将葡萄籽粉末与石油醚混合进行石油醚-超声辅助提取葡萄籽油，期间浸提200min，超声处理20min；
80.(4)常规离心，将石油醚浸提液和葡萄籽粉末分离，收集葡萄籽粉末，水洗后，40℃烘干；
81.(5)将烘干的葡萄籽粉末在250-300rpm条件下进一步球磨处理40-48h；
82.(6)按1:10的固液比(1kg/10l)将球磨后葡萄籽粉末与50％乙醇混合，在60℃下进行葡萄籽粉末中的原花青素提取，提取时间1h；
83.(7)常规离心，收集提取原花青素后的葡萄籽粉末，在25℃下烘干；
84.(8)制备四氢呋喃(thf)与水(h2o)按体积比1:1的混合物，按1:10的固液比(1kg/10l)将(7)烘干葡萄籽粉末与制备的的混合物进行混合，在150℃下提取烘干后的葡萄籽粉末中的木质素，提取时间24h；
85.(9)常规离心，分离得到含木质素的thf-h2o浸提液，利用真空旋转蒸发仪，在30℃下对浸提液进行旋转蒸，液体去除后得到固体物即为葡萄籽纳米球颗粒；
86.(10)将葡萄籽纳米球颗粒用水洗3次后，制成葡萄籽纳米球颗粒水悬浊液。
87.利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分析实施例3制备的葡萄籽纳米球颗粒，见图3。显示：thf处理中，加热(150℃)抽提后，通过旋蒸，只能制备得到葡萄籽残片，无法得到成型的纳米颗粒。
88.实施例4：利用葡萄籽制备葡萄籽纳米球颗粒的方法
89.(1)将酿酒后的包含葡萄籽、葡萄皮及葡萄梗的葡萄籽残渣在烘箱中40℃烘干；烘干后筛分出残渣中的葡萄籽；
90.(2)将干燥筛分出的葡萄籽进行粉碎，并过20目筛子，收集葡萄籽粉末；
91.(3)按1:10的固液比(1kg/10l)将葡萄籽粉末与石油醚混合进行石油醚-超声辅助提取葡萄籽油，期间浸提200min，超声处理20min；
92.(4)常规离心，将石油醚浸提液和葡萄籽粉末分离，收集葡萄籽粉末，水洗后，40℃烘干；
93.(5)将烘干的葡萄籽粉末在250-300rpm条件下进一步球磨处理40-48h；
94.(6)按1:10的固液比(1kg/10l)将球磨后葡萄籽粉末与50％乙醇混合，在60℃下进行葡萄籽粉末中的原花青素提取，提取时间1h；
95.(7)常规离心，收集提取原花青素后的葡萄籽粉末，在25℃下烘干；
96.(8)制备四氢呋喃(thf)与水(h2o)按体积比1:1的混合物，按1:10的固液比(1kg/10l)将(7)烘干葡萄籽粉末与制备的的混合物进行混合，在25℃下提取烘干后的葡萄籽粉末中的木质素，提取时间24h；
97.(9)常规离心，分离得到含木质素的thf-h2o浸提液，利用真空旋转蒸发仪，在30℃下对浸提液进行旋转蒸，液体去除后得到固体物即为葡萄籽纳米球颗粒；
98.(10)将葡萄籽纳米球颗粒用水洗3次后，制成葡萄籽纳米球颗粒水悬浊液。
99.(11)将得到的葡萄籽纳米球颗粒水悬浊液通过冷冻干燥法进行干燥。
100.利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分析实施例4制备的葡萄籽纳米球颗粒，见图4。显示：thf处理后，通过旋蒸，制备得到形貌较好的葡萄籽纳米颗粒的水悬浊液，但是通过冷冻干燥后，得到的粉末中纳米颗粒间发生严重的聚集现象。基于此，为保持纳米颗粒的形貌特征，葡萄籽纳米颗粒以悬浊液形式存在并不许冷冻干燥处理。实验证实葡萄籽纳米球颗粒的水悬浊液可以稳定存在。
101.对比例1：利用酿酒后的包含葡萄籽、葡萄皮及葡萄梗的葡萄籽残渣混合物制备葡萄籽纳米球颗粒的方法
102.(1)将酿酒后的包含葡萄籽、葡萄皮及葡萄梗的葡萄籽残渣在烘箱中40℃烘干；烘
干后不分离直接用包含葡萄籽、葡萄皮及葡萄梗的葡萄籽残渣混合物；
103.(2)将干燥的混合物进行粉碎，并过20目筛子，收集葡萄籽粉末；
104.(3)按1:10的固液比(1kg/10l)将葡萄籽粉末与石油醚混合进行石油醚-超声辅助提取葡萄籽油，期间浸提200min，超声处理20min；
105.(4)常规离心，将石油醚浸提液和葡萄籽粉末分离，收集葡萄籽粉末，水洗后，40℃烘干；
106.(5)将烘干的葡萄籽粉末在250-300rpm条件下进一步球磨处理40-48h；
107.(6)按1:10的固液比(1kg/10l)将球磨后葡萄籽粉末与50％乙醇混合，在60℃下进行葡萄籽粉末中的原花青素提取，提取时间1h；
108.(7)常规离心，收集提取原花青素后的葡萄籽粉末，在25℃下烘干；
109.(8)制备四氢呋喃(thf)与水(h2o)按体积比1:1的混合物，按1:10的固液比(1kg/10l)将(7)烘干葡萄籽粉末与制备的的混合物进行混合，在25℃下提取烘干后的葡萄籽粉末中的木质素，提取时间24h；
110.(9)常规离心，分离得到含木质素的thf-h2o浸提液，利用真空旋转蒸发仪，在30℃下对浸提液进行旋转蒸，液体去除后得到固体物即为葡萄籽纳米球颗粒；
111.(10)将葡萄籽纳米球颗粒用水洗3次后，制成葡萄籽纳米球颗粒水悬浊液。
112.利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分析对比例1制备的葡萄籽纳米球颗粒，见图5。显示：葡萄籽残渣原料如不分离葡萄皮及葡萄梗残片，同样如实施例2中的工艺进行处理后，得到的葡萄籽混合物残渣形貌较差。因此，葡萄籽残渣利用中的葡萄籽及葡萄皮和葡萄梗的分离是必要的。
113.对比例2：以玉米秸秆为底物通过实施例2中的工艺制备木质素纳米颗粒的方法
114.(1)将玉米秸秆在烘箱中40℃烘干；
115.(2)将干燥的玉米秸秆进行粉碎，并过20-30目筛子，收集玉米秸秆粉末；
116.(4)制备四氢呋喃(thf)与水(h2o)按体积比1:1的混合物，按1:10的固液比(1kg/10l)将烘干玉米秸秆粉末与制备的的混合物进行混合，在25℃下提取玉米秸秆粉末中的木质素，提取时间24h；
117.(5)常规离心，分离得到含木质素的thf-h2o浸提液，利用真空旋转蒸发仪，在30℃下对浸提液进行旋转蒸，液体去除后得到固体物即为玉米秸秆木质素纳米颗粒；
118.(6)将玉米秸秆木质素纳米颗粒用水洗3次后，制成玉米秸秆木质素纳米颗粒水悬浊液。
119.利用透射电子显微镜和扫描电子显微镜分析对比例2以玉米秸秆为底物通过实施例2中的工艺制备得到的玉米秸秆木质素纳米颗粒，见图6。显示：木质素纳米颗粒以椭圆形空心颗粒为主，形貌与葡萄籽纳米球颗粒的实心纳米颗粒差别较大。证实本发明方法不适用于秸秆类底物制备实心木质素纳米颗粒。
120.实验例1：对葡萄籽纳米球颗粒物理及化学性能的测试
121.以实施例2制备得到葡萄籽纳米球颗粒为检测样本。
122.(1)利用酶标仪扫描葡萄籽纳米球颗粒在291nm-390nm处(紫外线波长区)的吸收值。结果如图7所示，其中对照为等体积的水。如图显示，葡萄籽纳米球颗粒在291nm-390nm处有明显吸收，且对波长较短处，吸收越明显，同时对波长较长的长波区紫外线也有明显吸
收。由此证明，本发明的葡萄籽纳米球颗粒对紫外线有有效的吸附能力。
123.(2)利用dpph法测定实施例2制备得到葡萄籽纳米球颗粒的氧化还原性，方法如下：
124.1、将葡萄籽纳米球颗粒水悬液分散在水溶液中，制备浓度为0.1g/2ml的样品液；
125.2、将1ml浓度为50mg/l的dpph甲醇溶液与1ml葡萄籽纳米球颗粒样品液混合；
126.3、将制备的混合溶液置黑暗处，室温反应1h；
127.4、反应完成后，测定上述溶液在517nm处的吸光度，以如下公式计算葡萄籽纳米球颗粒的氧化还原性，其中对照为水代替葡萄籽纳米颗粒水悬液。
[0128][0129]
上述实验结果显示，实施例2制备得到的葡萄籽纳米球颗粒具有较强的氧化还原性，其氧化还原能力为78.19％。
[0130]
(3)将实施例2制备得到葡萄籽纳米球颗粒与对比例2制备的玉米秸秆木质素纳米颗粒通过核磁共振
13
c谱分析，测定木质素的结构类型，碳谱分析结果如图8、图9。
[0131]
图8显示：葡萄籽木质素结构较为单一，以h型木质素(对-羟苯苯基丙烷)为主，结构简单，以直链为主。直链为主的葡萄籽木质素在thf中的溶解度较高，并有利于thf旋蒸中木质素分子的聚集成球。
[0132]
图9显示：玉米秸秆木质素以g型木质素(愈创木基)s型木质素(紫丁香基)为主，结构较为复杂，支链较多。
[0133]
综上，可以确定实施例2条件下制备得到的葡萄籽纳米球颗粒主要成分为木质素，颗粒为实心纳米球形颗粒，颗粒分散较好，球形貌较好，且具有较强的紫外线吸附能力和氧化还原能力。具体形态、物理和化学及性能指标是：
[0134]
葡萄籽纳米球颗粒主要成分为木质素，其中木质素含量60-90wt％；
[0135]
葡萄籽纳米球颗粒球形颗粒为纳米级，球形直径大小为：100-400nm；
[0136]
葡萄籽纳米球颗粒紫外吸收范围为291-390nm，其中291-331nm有较强吸附；
[0137]
葡萄籽纳米球颗粒氧化还原能力为78.19％。
[0138]
应用例1：葡萄籽纳米球颗粒在制备抗紫外线涂料中的应用
[0139]
将本发明所述的葡萄籽纳米球颗粒以本领域采用的常规方式按每毫升不少于20克的比例加入到涂料中制成抗紫外线涂料。
[0140]
应用例2：葡萄籽纳米球颗粒在制备防晒霜中的应用
[0141]
将本发明所述的葡萄籽纳米球颗粒以本领域采用的常规方式按每毫升不少于10克的比例加入到护肤霜中制成抗紫外线的防晒霜。