趙萌萌，黨 斌,2，張文剛,2，張 杰,2，楊希娟,2

超微粉碎對青稞麩皮粉微觀結構及功能特性的影響

趙萌萌1，黨 斌1,2，張文剛1,2，張 杰1,2，楊希娟1,2※

（1. 青海大學農林科學院，西寧 810016； 2. 青海省青藏高原農產品加工重點實驗室，青海省農林科學院，西寧 810016）

為研究超微粉碎對青稞麩皮表觀結構及物化特性的影響，探究青稞麩皮超微粉作為食品輔料的可行性。該研究以青稞麩皮為原料，通過氣流超微粉碎處理得到青稞麩皮微粉，并比較青稞麩皮粗粉與微粉的微觀結構及功能特性。結果表明，青稞麩皮粗粉經超微粉碎20、40 min后獲得了平均粒徑為72.52和22.69m的粉體。隨著粉體粒徑的減小，粉體更加細膩，分布更均勻，色澤更白亮；且對青稞麩皮的營養(yǎng)成分有較好的保留；但超微粉碎并未對粉體的微觀結構產生較大影響。與青稞麩皮粗粉相比，2種微粉的休止角與滑角均變大；水溶性增加，持水力和持油力減小，膨脹力和振實密度、堆積密度顯著降低（<0.05）；對陽離子交換能力減小，但膽酸鹽的吸附能力增強；顯著(<0.05)增加了青稞麩皮微粉的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度、崩解值，降低了其回生值；青稞麩皮微粉（平均粒徑72.52m）的膨脹力、持水力、持油力、陽離子交換能力、膽酸鹽吸附能力均優(yōu)于微粉（平均粒徑22.69m）。研究為青稞麩皮的深加工利用提供一定的理論依據(jù)。

粒徑；超微粉碎；青稞麩皮；微觀結構；功能特性

0 引 言

青稞是藏區(qū)農牧民賴以生存的主要口糧，在藏區(qū)的種植面積大，年產量約100 萬t，占青藏高原地區(qū)糧食作物面積的60%以上及糧食總產量的58%～60%[1-2]。因其生長環(huán)境的特殊性，青稞具有高蛋白質、高可溶性纖維、高維生素和低脂肪、低糖，營養(yǎng)構成全面獨特，具有較高的營養(yǎng)和食療價值[3]。隨著對青稞營養(yǎng)保健化學成分的深入研究，青稞的健康價值被不斷挖據(jù)。繼而促進了青稞健康產業(yè)的發(fā)展，提升了青稞的加工利用，出現(xiàn)了越來越多以青稞為原料的加工食品。但由于青稞籽粒硬度大，口感粗糙，因此其作為食品原料時通常需要通過磨粉工藝去除青稞麩皮，青稞麩皮的年產量約2萬t。

青稞麩皮是青稞粉碎加工過程中的主要副產物，其具有豐富的膳食纖維、蛋白質、礦物質和維生素等營養(yǎng)物質而受到人們的重視[4]。但因青稞麩皮感官不良，口感粗糙，不易消化等限制了其在食品中的加工應用，而大多用作動物飼料[5]。只有少部分作為高膳食纖維食品的加工，如焙烤食品[6]。

超微粉碎技術是近年來高科技食品加工利用技術，其具有加工速度快、產品粒徑細且分布均勻，可改善物料的物理化學特性等優(yōu)點[7-8]。該技術現(xiàn)已廣泛用于米糠[9]、豆渣[10]、桑葉[11]、苦蕎麩[12]、小麥麩[13-14]等富含纖維等原料的加工。但在青稞麩皮上的應用至今還未見研究報道。本研究采用超微粉碎技術制備不同粒度的青稞麩皮超微粉體，并研究超微粉碎技術對其粉體的表觀結構、理化特性、功能性質的影響，為青稞麩皮產品開發(fā)提供理論依據(jù)，同時也拓展超微粉碎技術在糧食加工領域應用，以期提高青稞麩皮的加工利用率和附加值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

青稞麩皮：由青海新綠康食品有限公司提供。青稞麩皮粗粉的含水率為11.81%、總膳食纖維質量分數(shù)為36.59%、粗脂肪質量分數(shù)為5.66%、總淀粉質量分數(shù)為21.25%、粗蛋白質量分數(shù)為13.09%、-葡聚糖質量分數(shù)為4.31%、灰分質量分數(shù)為0.59%。置于?18 ℃冰箱中貯存，備用。

粉體制備：參考文獻[12]并根據(jù)預試驗稍作修改。粗粉：用萬能粉碎機對青稞麩皮進行粗粉碎，過60目篩后得到青稞麩皮粗粉。微粉：將青稞麩皮粗粉放入超微粉碎機中，不添加任何試劑，對其進行干法粉碎20和40 min得到微粉A、微粉B。

大豆油：（市售）；氯化鈉、氫氧化鈉、糠醛、乙醇、丙酮、重鉻酸鉀、硅藻土、MES-TRIS緩沖液：（分析純），天津市津北精細化工有限公司；牛磺膽酸鹽、甘氨膽酸鹽，上海源葉生物科技有限公司；-葡聚糖含量檢測試劑盒、TOTAL STARCH試劑盒，愛爾蘭Megazyme公司；耐高溫-淀粉酶（4.0×104U/g）、蛋白酶（5.0×104U/g）、淀粉葡糖苷酶（1.0×105U/g），江蘇瑞陽生物科技有限公司。

1.2 主要儀器與設備

HK-04A萬能粉碎機，廣州市旭朗機械設備有限公司；氣流式超微粉碎機，祐麒機械有限公司；S-3400N 掃描電子顯微鏡，日本HITACHI公司；X'Pert PRO X-射線衍射儀，荷蘭帕納科公司；Bettersize Nicolet 6700紅外光譜儀，美國Thermo Fisher Scientific 公司；STA 449 F3型TG-DSC同步熱分析儀，德國耐馳儀器制造有限公司；SHZ-D(Ⅲ）ABS型真空抽濾裝置，上海力辰儀器科技有限公司；SRJX -4-9馬弗爐，上海滬粵明科學儀器有限公司；WSC-S測色色差計，上海精科儀器有限公司；AL204電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋，國華電器有限公司；101A-2ET電熱鼓風干燥箱，上海實驗儀器廠有限公司；Microtrac S3500激光粒度儀，美國麥奇克公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 青稞麩皮粉營養(yǎng)成分及色度

1）麩皮主要營養(yǎng)成分

含水率測定：直接干燥法，參照GB5009.3-2010《食品中水分的測定》；脂肪含量的測定：索氏抽提法，參照GB/T5009.6-2003《食品中脂肪的測定》；總膳食纖維含量測定：參照GB 5009.88－2014；灰分含量的測定：高溫灼燒法，參照GB5009.4-2010《食品中灰分的測定》；總淀粉含量的測定：采用TOTAL STARCH試劑盒（Megazyme，Ireland）測定；-葡聚糖含量的測定：MIXED-LINKAGEBETA-GLUCAN試劑盒（ZS21-K- BGLU，Ireland）測定；粗蛋白含量測定：半微量凱氏法，參照GB2905-82《谷類、豆類作物種子粗蛋白質測定法》。

2）色度

采用WSC-S自動型測色色差計進行檢測，同一樣品測定3次取平均值。以儀器白板為標準，測量青稞麩皮粉的亮度指數(shù)*值以及彩色指數(shù)*、*值，色差?=((?*)2+(?*)2+(?*)2)0.5。

1.3.2 青稞麩皮粉的粒度分析及結構表征

1）粒徑的測定參考文獻[14]的方法進行。表示有%的顆粒粒徑小于該數(shù)值。

2）電子顯微形態(tài)觀察參考文獻[14]的方法并稍作改動，取適量青稞麩皮粉樣品置于樣品臺上，在真空噴鍍儀內使樣品噴金導電，之后在掃描電子顯微鏡上觀察樣品表觀結構，電壓15 kV，放大一定的倍數(shù)直至看清樣品表觀形態(tài)為止。

3）熱分析準確稱取3 mg樣品和6 mg去離子水放置鋁制坩堝中，加蓋密封。在SDT-Q500同步熱分析儀上進行熱分析。采用熱重（Thermal Gravimetric Analyzer，TG）法和差示掃描量熱（Differential Scanning Calorimetry，DSC）法測定樣品的熱力學性質，試驗在充N2的條件下進行，升溫速率為10 ℃/min，測定范圍為22至600 ℃[15-16]。

4）傅里葉變換紅外光譜掃描參考曹龍奎等[17]的方法測定。

5）X射線衍射參考曹龍奎等[17]的方法進行測定。

1.3.3 青稞麩皮粉的粉體特性分析

1）休止角與滑角的測定均參考易甜等[18]的方法。

2）膨脹力的測定參考文獻[19]的方法。

3）堆積密度與振實密度的測定[20-21]:在干燥的10 mL量筒中準確稱取1.0 g樣品，讀取量筒讀數(shù)，粉體質量與體積比值即為青稞麩皮的堆積密度。每個樣品平行測定3次。

4）水溶性的測定參考文獻[12]的方法。

1.3.4 青稞麩皮粉的功能特性分析

1）持水力和持油力2種特性的測定均參照文獻[10]的方法進行測定。

2）黏度特性的測定根據(jù)Clement等[22]方法并略作改動。按照樣品的含水率，根據(jù)水分校正公式，將一定量的樣品和蒸餾水在專用的鋁盒中混合，充分攪拌后，置于分析儀內。按照RVA-TCW3快速黏度分析儀的使用說明操作，根據(jù)GB/T24853-2010快速黏度分析儀法測定樣品的黏度性質。

3）青稞麩皮粉對陽離子吸附能力測定參考鄭慧[23]的方法并稍作改動，稱取0.5 g不同粒徑青稞麩皮樣品分別置于150 mL干燥的錐形三角瓶中，加入100 mL 質量分數(shù)5%NaCl溶液，磁力攪拌5 min后用pH計測定溶液的pH值。再分別加入0.1 mL 0.01 mol/L NaOH，磁力攪拌5 min后測定各溶液的pH值，直到NaOH體積總量加到1.0 mL。用折線圖表示NaOH體積NaOH與pH值的變化趨勢。

4）青稞麩皮粉對膽酸鹽的吸附

按照任順成等[24]的方法并稍作修改，經試驗數(shù)據(jù)繪制的膽酸鹽（?；悄懰徕c和甘氨膽酸鈉）標準曲線方程分別是：?；悄懰徕c：1=0.721+0.052，決定系數(shù)2=0.998 7；甘氨膽酸鈉：2=0.8062+0.069 9，決定系數(shù)2=0.999 1。其中，為吸光度，為膽酸鈉質量濃度（mg/mL）。

稱取3種不同粒徑的青稞麩皮粉0.5 g分別置于150 mL干燥的錐形三角瓶中，加入50 mL含0.1 g膽酸鈉的0.15 mol/L NaCl溶液中，磁力攪拌使其完全分散后放置在37 ℃恒溫振蕩器中，調節(jié)pH值為6.0，中速振蕩2 h，取出后離心，3 000 r/min離心10 min。準確吸取上清液1.0 mL，按標準曲線的繪制方法測定其中的膽酸鈉含量，計算麩皮對膽酸鈉的吸附量。

膽酸鈉的吸附量（mg/g）=(2–2)×50/1

式中2為振搖前溶液中膽酸鈉的質量濃度，mg/mL；2為振搖后溶液中膽酸鈉的質量濃度，mg/mL；1為青稞麩皮粉用量，g。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理均采用SPSS 18.0數(shù)據(jù)分析軟件，使用最小顯著差異法（LSD），進行差異顯著性分析（<0.05）。采用 Excel軟件進行繪圖。所有樣品均做3次重復試驗，最終結果以平均值顯示。

2 結果與分析

2.1 青稞麩皮粉營養(yǎng)成分

青稞麩皮是青稞面粉加工過程中的主要副產物，其仍含有豐富的營養(yǎng)成分。從表1可以看出，與青稞粗粉相比，青稞微粉A和B的營養(yǎng)成分呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律。隨著粒徑的減小，粉體的脂肪含量逐漸增加，相較粗粉，微粉A、B分別增加了12.72%、23.85%，這可能是由于粉體粒徑變小，有利于脂肪的溶出從而增加了粉體的脂肪含量?？偵攀忱w維、粗蛋白含量與粗粉相比均出現(xiàn)顯著下降（<0.05），可能是由于粉體過篩過程中導致部分營養(yǎng)成分損失所致。其余成分含量均無顯著變化（>0.05）。說明超微粉碎對青稞麩皮的營養(yǎng)成分有較好的保留，且發(fā)現(xiàn)青稞麩皮均含有豐富的淀粉、蛋白、膳食纖維、脂肪和-葡聚糖等營養(yǎng)成分，此外還含有少量的灰分。較高的淀粉、蛋白、膳食纖維及-葡聚糖含量為青稞麩皮加工成各類雜糧食品提供了可能。因此可將其作為開發(fā)雜糧食品的原材料。

表1 青稞麩皮粉的主要營養(yǎng)成分

注：不同小寫字母表示同一指標數(shù)據(jù)差異顯著（<0.05），下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant differences in the same indicator data (<0.05), the same as below.

2.2 青稞麩皮粉的粒度分布及結構表征

2.2.1 粒度及分布

粒徑大小（10、50、90）是衡量超微粉碎效果的直接指標[25]。青稞麩皮粗粉和不同粉碎時間的青稞麩皮超微粉的粒徑測定結果見表2。

表2 青稞麩皮粉的粒徑分布

由表2中數(shù)據(jù)可以看出，經不同時間超微粉碎后的青稞麩皮粉粒徑顯著小于粗粉（<0.05），且隨著粉碎時間的增加，青稞麩皮粉平均粒徑逐漸減小。青稞麩皮粗粉在50水平上粒徑是335.94m，微粉A、B在50水平上其粒徑分別是72.52、22.69m。說明超微粉碎可以改變青稞麩皮粉的粒徑，使粉體更加細膩均勻。

2.2.2 電子顯微形態(tài)觀察

青稞麩皮粗粉與微粉的掃描電鏡形態(tài)如圖1所示，將青稞麩皮粗粉與微粉在同等倍數(shù)（2 000倍）下放大，由圖1可知，青稞麩皮粗粉（圖1a）表現(xiàn)出緊密包裹的束狀空間完整結構，經過超微粉碎后，青稞麩皮的束狀網狀結構消失，包裹在其中的淀粉及其他球狀顆粒暴露出來，并且遭到超微粉碎的作用力呈現(xiàn)出不完整的碎片狀，同時隨著粉體粒徑的減小，粉碎的小顆粒團聚粘附在保留的部分大顆粒表面（圖1b、圖1c）。已有研究報道超微粉碎會導致粉體顆粒的裸露、破碎、團聚，有效改變粉體的表面架構，進而影響其粉體的物理化學性質[26-27]。

圖1 青稞麩皮粉的電鏡掃描圖（×2000倍）

2.2.3 熱分析

青稞麩皮粉的熱分解曲線如圖2，由圖2a TG曲線可知，3種不同粒徑的青稞麩皮粉在30～280 ℃范圍內熱穩(wěn)定性好，超過280 ℃開始發(fā)生熱降解，說明3種青稞麩皮粉具有較好的熱穩(wěn)定性和相變特性。但不同粒度青稞麩皮的最大降解質量損失率和溫度范圍略有差異。其中青稞麩皮粗粉從281.6 ℃開始熱解，到327.4 ℃結束，降解過程中質量損失達到50.47%,微粉A最大降解質量損失（53.74%）的溫度范圍為282.3～324.4 ℃，微粉B最大降解質量損失（57.41%）的溫度范圍為280.4～323.4 ℃。說明青稞麩皮粉的粒徑越小，其受熱分解的損失越多，熱穩(wěn)定性降低。

由圖2b DSC曲線可知，3種不同粒度的青稞麩皮粉的起始放熱溫度和終止溫度均變化不大，粉體的吸熱峰值溫度在106.3～109.8 ℃之間，此峰值溫度間接反映了青稞麩皮粉體的淀粉糊化溫度，其中青稞麩皮微粉A的吸熱峰值溫度最高為109.8 ℃。此外，粉體放熱的起始溫度與其質量熱損失溫度極為接近，但是吸熱面積和放熱面積存在顯著差異（<0.05）。其中微粉B的吸熱面積和放熱面積均最大，分別為326、32.95 J/g，微粉A的吸熱面積最小（173 J/g），粗粉的放熱面積最?。?3.89 J/g）。另外，微粉A在440 ℃后曲線呈現(xiàn)上升趨勢，這可能是由于物料內部結構水脫水或吸熱造成某些成分分解導致[18]。吸熱或放熱面積越大，說明其吸收熱量或放出熱量越多，在粉體含水率基本一致的條件下，說明微粉粒徑越小，粉體更容易受熱分解，熱穩(wěn)定性降低[18]。此結果與TG曲線分析結果一致。

圖2 青稞麩皮粉的熱分析

2.2.4 傅里葉變換紅外光譜分析

紅外光譜可表征粉體顆粒的分子特征，通過圖譜可檢測是否有新的基團生成[16]，而這些基團的存在與粉體的特性有密切關系。3種不同粒度的青稞麩皮粉的傅里葉變換紅外光譜如圖3所示。

圖3 青稞麩皮粉的紅外光譜掃描

青稞麩皮經過超微粉碎后，其紅外掃描光譜圖形狀及峰的位置與粗粉相近，說明青稞麩皮經過超微粉碎后，其主要成分的官能團結構基本未見發(fā)生變化。3種不同粒度的青稞麩皮粉在3 385.47 cm-1處均出現(xiàn)一個較為圓滑的吸收峰是O-H羥基的伸縮振動產生的[16]，說明青稞麩皮中可能有較多的羥基以及結合水分子的存在[28-29]。在2 928.23 cm-1處出現(xiàn)一個吸收峰，此為多糖中-CH2或-CH3上C-H的伸縮振動[16]；在1 656.27 cm-1處有一個較大的吸收峰，此為H2O表征出的吸收峰，隨樣品中存在的水分含量不同而呈現(xiàn)無規(guī)律變化[30]。在1 537.54 cm-1左右處出現(xiàn)了仲酰胺基的酰胺Ⅱ吸收帶，說明青稞麩皮中含有少量蛋白質[29]；1 419.45 cm-1處的吸收峰是O-H的變形振動引起[30]。1 381.60 cm-1處為羧酸的C-O伸縮振動，在1 200～1 350 cm-1吸收峰是由C-H的變角振動引起的，這些區(qū)域的吸收峰是糖類特征吸收峰[28]，1 000～1 200 cm-1是糖類C-O的收縮振動，其中1 156.54 cm-1是半纖維素和纖維素C-O-C伸縮振動所致[28]。1 022.86～1 080.51 cm-1處較寬的吸收峰是半纖維素糖環(huán)中C-O-C的特征吸收峰[31]；另外，1 242.67 cm-1處附近可能存在來自脂類的羰基、苯環(huán)、乙酰基的伸縮振動，這些結果均表明青稞麩皮具有纖維素類多糖的特征吸收峰，此外還含有蛋白質、脂類等成分[10]。與青稞麩皮粗粉相比，青稞麩皮微粉A和B的傅立葉紅外圖譜中特征吸收峰的強度大小發(fā)生了變化，可能是由于超微粉碎后青稞麩皮微粉中部分基團暴露、破壞或樣品顆粒大小不同引起散射強度變化的結果[32]。

2.2.5 X射線衍射

X射線衍射（XRD，X-ray diffraction）可表征青稞麩皮粉纖維素晶體結構的變化[32]。如圖4所示，3種青稞麩皮粉衍射峰的位置沒有明顯變化，但是強度發(fā)生了變化，隨著粉體粒徑的減小，其衍射峰的強度增強。3種青稞麩皮粉在衍射角2為16°、18.8°、22.9°處有較明顯的結晶衍射峰，同時在20.18°和34.05°處有較弱的衍射峰，這些峰均表明青稞麩皮粉具有纖維素I型的X射線衍射曲線特征[28]，其中青稞麩皮微粉B在衍射角22.9°處的衍射峰明顯變得平緩，這可能是由于超微粉的機械化破壞了青稞麩皮中的纖維晶體的有序化程度、晶體尺寸和結構[18]，破壞了青稞麩皮的表面結構。

圖4 青稞麩皮粉的X射線衍射圖像

2.3 青稞麩皮粉的粉體特性分析

2.3.1 休止角和滑角

壩址區(qū)各巖性承載力及開挖邊坡地質值建議如下：變質二長花崗巖強風化層0.6～0.8 MPa，弱風化層 2.0～2.5 MPa，黑云角閃斜長片麻巖強風化層0.4～0.6 MPa，弱風化層 1.8～2.0 MPa。開挖邊坡地質建議值：基巖1∶0.3～1∶0.5。

休止角和滑角是評價粉體流動性的重要指標[26]。休止角和滑角越小，流動性越好，其中休止角小于30°時，流動性較好，休止角大于45°時，流動性差[17]。如圖5所示，青稞麩皮粗粉（21.5°）、微粉A（27.5°）和B（31.5°）的休止角均小于45°，且小于相同粒徑苦蕎麩皮超微粉[12]的休止角（52.38°）、滑角（51.04°）及超微香菇粉[26]的休止角（44.15°）、滑角（35.75°），說明本試驗制備的3種青稞麩皮粉具有較好的流動性。隨著青稞麩皮平均粒徑的減小，其休止角和滑角顯著增大（<0.05），微粉A的流動性優(yōu)于微粉B，表明超微粉碎會降低青稞麩皮的流動性，粉碎粒度大小影響青稞麩皮粉的流動性。

2.3.2 膨脹力

膨脹力是表示粉體與水結合能力大小的重要參數(shù)，膨脹力越大，說明粉體懸浮于水中的穩(wěn)定性越好[33-34]。粗粉、微粉A、微粉B的膨脹力分別為83.86%、50.58%、27.50%，隨著青稞麩皮粒徑的減小，粉體的膨脹力顯著降低（<0.05），由粗粉的83.86%減小到微粉B的27.50%。青稞麩皮中含有大量的淀粉、蛋白和纖維，經過超微粉碎后的青稞麩皮中大分子長鏈減少，短鏈增加，使得其束縛水分的能力減小，進而膨脹力也隨之減小[22]。此結果與現(xiàn)有研究報道的超微粉碎降低了苦蕎麩皮[12]、米糠[35]的結果一致。

注：不同小寫字母表示同一指標數(shù)據(jù)差異顯著（P<0.05），下同。

2.3.3 堆積密度和振實密度

堆積密度和振實密度是反映粉體填充性的指標之一，密度越大，對粉末的填充越有利[19]。如圖6所示，經過超微粉碎處理的青稞麩皮微粉A和B的堆積密度和振實密度跟粗粉相比顯著下降（<0.05）。堆積密度由粗粉的0.46 g/mL下降為微粉B的0.28 g/mL，振實密度由粗粉的0.53 g/mL下降為微粉B的0.40 g/mL。說明微粉不易壓縮，其疏松性、填充性和成形性相對較差。因此微粉在后續(xù)加工過程中，應適當加入抗結劑進行改善。此結果不同于李狀等[36]通過超微粉碎制備毛竹筍微粉的報道，可能是由于樣品及微粉化方式及程度的不同所致。

圖6 青稞麩皮粉的堆積密度和振實密度

2.3.4 水溶性

2.4 青稞麩皮粉的功能特性分析

2.4.1 持水力與持油力

麩皮的持水力對于增加人體排便速度具有很好的效果，且可以減少痔瘡和腸道癌的發(fā)病幾率[18]。麩皮還能夠吸附油脂從而減少人體的油脂吸收量，對減肥和降低人體膽固醇有特殊功效。因此麩皮的持水力、持油力是衡量麩皮品質的重要指標[13]。粗粉、微粉A、微粉B的持水力和持油力分別為4.31%和2.27%，3.85%和2.07%，3.64%和1.93%，隨著青稞麩皮粉粒徑的減小，持水力和持油力呈現(xiàn)不斷下降趨勢，相較粗粉，微粉B持水力和持油力分別下降了15.55%和14.98%。這可能由于超微粉碎的作用力破壞了青稞麩皮中的細胞結構，細胞破損比例增加，使其對水分和油脂的束縛變小，導致粉體的持水力和持油力下降。但本試驗制備的青稞微粉A和B仍保持一定的持水和持油的能力，持水力和持油力分別為3.85%和2.07%、3.64%和1.93%，高于超微粉碎小麥麩皮的持水力（1.07%）和持油力（1.21%），且微粉A的持水力和持油力顯著高于微粉B（<0.05），表明青稞麩皮超微粉依然具有高持水力和高持油力，粉碎顆粒大小對青稞麩皮的持水力和持油力有顯著影響。

2.4.2 黏度特性

黏度特性是反映粉體中淀粉品質的重要指標，青稞麩皮粉中含有大量的淀粉，因此測定粉體黏度特性可以更好的評估其在面制品中的應用。由表3可知，隨粉碎粒度減小，青稞麩皮超微粉的峰值黏度、谷值黏度和最終黏度顯著增加（<0.05），相對粗粉，微粉A的3個黏度值分別增加了1 445.5、937、720.5 mPa/s，微粉B的3個黏度值分別增加了2 169.5，1 576，1 175.5 mPa/s。這說明青稞麩皮經超微粉碎后其結合水的能力增強。糊化溫度是表征淀粉糊化難易程度的指標，青稞麩皮經超微粉碎后其糊化溫度降低，微粉A、B相對粗粉分別減小了12.7 ℃，說明超微粉碎后青稞麩皮粉相對容易糊化。由此可知，超微粉碎青稞麩皮粉的峰值黏度較高，且達到峰值黏度的溫度較低，這在食品加工中具有一定的優(yōu)越性。

青稞麩皮微粉A和B的崩解值較粗粉分別增加了508.5、594 mPa/s，這說明超微粉碎青稞麩皮粉的熱糊穩(wěn)定性較差，在加工中不宜長時間攪拌、粉碎等機械處理，但較適宜加工黏度較高的食品，這與杜亞軍等[37]的研究結果一致。青稞麩皮粉的回生值很低，呈現(xiàn)負值，不易老化。經超微粉碎后其回生值明顯降低，相對粗粉分別顯著減少了217.5、401.5 mPa/s，這說明超微粉碎處理后青稞麩皮粉的抗老化能力大幅度提高[38]。因此，青稞麩皮超微粉可以用于主食面制品中來改善產品的老化程度。

表3 青稞麩皮粉的黏度特性

2.4.3 色度

食品的色度是影響食品感官質量的一個重要因素。青稞麩皮色度的參數(shù)如表4所示。隨著青稞麩皮粉體粒徑的減小，粉體的色澤亮度值和總色差顯著增高（<0.05），分別提高了14.71%和13.71%。肉眼觀察粉體色澤可見從粗粉的黃棕色變?yōu)槲⒎跙的米白色。經超微粉碎后青稞麩皮粉的色澤明顯增亮。

表4 青稞麩皮粉的色度

注：*為亮度；*為紅色深度；*為黃色深度；?為色差。

Note:* is lightness;* is red depth;* is yellow depth; ?is color difference.

2.4.4 陽離子交換能力

粉體可與人腸胃道中的陽離子Na+、K＋進行交換，降低血液中的Na+/K＋比值，起到降血壓作用[37]。另一方面粉體中膳食纖維的羧基、羥基的側鏈基團可結合陽離子，改變陽離子在消化道的瞬間濃度，在消化道產生更好的緩沖性環(huán)境，有利消化吸收[11]。從圖7可以看出，青稞麩皮粗粉和微粉A、B都具有一定的陽離子交換能力，3種青稞麩皮微粉對陽離子交換能力大小有差異。一般來說，pH值越大，陽離子交換能力越小[13]，因此青稞麩皮經超微粉碎后陽離子交換能力有所降低，微粉A的陽離子交換能力強于微粉B，此結果與任順成等[24]報道的小麥麩皮微粉的結果一致。這可能是由于不同粒徑青稞麩皮粉結構中包含一些羧基和羥基側鏈基團，以及暴露在外的側鏈基團少導致。

2.4.5 膽酸鹽吸附能力

食物中的膳食纖維可通過吸附膽酸鹽來降低體內膽汁酸的濃度，能夠促進體內膽固醇的分解及代謝，從而降低體內膽固醇的含量[24]。由圖8可知，青稞麩皮粗粉和微粉A、B對膽酸鹽均具有一定的吸附能力，且對牛磺膽酸鈉和甘氨膽酸鈉的吸附量均隨著粒徑的減小呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，但是微粉A和B的膽酸鹽吸附量均顯著高于青稞麩皮粗粉（<0.05）。說明超微粉碎技術提高了青稞麩皮粉的膽酸鹽吸附量，這可能是由于超微粉碎減小了青稞麩皮粉的粒徑，導致麩皮粉的比表面積增加，增大了溶液與膽酸鹽的接觸面，從而增大了其對膽酸鹽的吸附量；其中青稞麩皮微粉A的膽酸鹽吸附能力強于微粉B，此結果與青稞麩皮微粉的陽離子交換能力結果一致。因此并不是粉體粒徑越小越好，合適的粉碎粒徑更有利于提高青稞麩皮粉的膽酸鈉吸附量。

圖7 青稞麩皮粉的陽離子交換能力

圖8 青稞麩皮粉的膽酸鹽吸附量

3 結 論

1）與青稞麩皮粗粉（平均粒徑335.94m）相比，超微粉碎制備的青稞麩皮微粉粒徑?。ㄎ⒎跘和B的平均粒徑72.52、22.69m），粉體均勻，色澤較白，較好改善了青稞麩皮本身粒徑大，顏色偏黃較暗的缺點。且對青稞麩皮的營養(yǎng)成分有較好的保留。超微粉碎技術對青稞麩皮微粉的基本結構影響不大，青稞麩皮微粉的基本結構未發(fā)生顯著變化，只是結構表征中峰的強度發(fā)生了部分變化。

2）超微粉碎后的青稞麩皮微粉的休止角和滑角顯著增加（<0.05），水溶性增加，膽酸鹽吸附量提高；粉體的膨脹力減小、堆積密度和振實密度均減小，表明青稞麩皮微粉易受外力影響，但是其仍具有較好的流動性；超微粉碎顯著降低了青稞麩皮粉的持水力、持油力及其對陽離子的交換能力（<0.05），顯著增加了其粉體的峰值黏度、谷值黏度、最終黏度崩解值，顯著降低了其回生值（<0.05），使其粉體的結合水能力和抗老化能力增強，具有更好的加工優(yōu)越性和生理活性。此外，青稞麩皮微粉A（平均粒徑72.52m）的膨脹力、持水力、持油力、陽離子交換能力、膽酸鹽吸附能力均優(yōu)于微粉B，因此其具有更好的應用價值。超微粉碎技術顯著影響了青稞麩皮粉的粉體特性和功能特性（<0.05）。

3）綜上可見，超微粉碎技術可明顯改善青稞麩皮的感官性能、加工與功能特性，其在青稞麩皮的加工改性中具有較強的可行性，同時青稞麩皮微粉可作為潛在的食品原輔料，具有廣泛的開發(fā)應用前景。

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Effects of ultrafine crushing on microstructure and functional properties of highland barley bran powder

Zhao Mengmeng1, Dang Bin1,2, Zhang Wengang1,2, Zhang Jie1,2, Yang Xijuan1,2※

(1.,,810016,; 2.,810016,)

Superfine grinding is one of the effective techniques to change the microstructure and physicochemical properties of materials. In this study, the highland barley bran was selected as a raw material to prepare micropowder A and B, and then their microstructure and physicochemical properties were investigated to evaluate the processing feasibility of ultrafine powders for food supplements. Experimental methods, including laser particle size instrument (LPA), scanning electron microscope (SEM), thermogravimetric analysis (TG), differential scanning calorimetry (DSC), fourier transform infrared spectrometer (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and rapid viscosity analyzer (RVA), were adopted to characterize the morphology and physicochemical properties of ground powders after superfine grinding. Moreover, many functional indexes were also evaluated during materials characterization, including chroma, resting angle, sliding angle, swelling force, packing density, compaction density, water solubility, water/oil holding capacity, cation adsorption capacity and the cholic acid adsorption capacity. Results show that the particle size of obtained bran powders gradually decrease, and powder textures are refined than before. The average particle size of coarse powders, micropowder A and B are 335.94m, 72.52m and 22.69m, respectively. The maximum mass loss rates and temperature range of three types of barleybran powders indicate a slight difference in TG analysis. As the particle size decreases, the barley bran powders are more sensitive to thermal decomposition, while the thermal stability gradually decreases. FTIR confirmed that there was no new absorption peaks, and only relatively small changes in the intensity of the absorption peaks from two types of micropowders, when compared to the coarse highland barley bran powder. There was no position changes of main characteristic peaks, indicating that no chemical reaction occur in micropowder A and B. In XRD patterns, the diffraction peaks of 2at 16° and 18.8° show that the remained starch in the highland barley bran is A type crystalline, and the diffraction peaks of 2at20.18°, 34.05°, 22.9°, and 18.8° are ascribed to the cellulose type I starch. The peak characteristics weaken with the decrease of particle size, as well the width of half peaks and the intensity of peaks in the diffraction patterns. Furthermore, there are also some changes in the enthalpies and peak temperatures of different powders after superfine grinding treatment, indicating that the enthalpies of coarse powder, micropowder A and B increase from 23.89 J/g to 32.95 J/g. Gelatinization temperatures of slightly ground highland barley bran increase, whereas the initial temperature, peak temperature and the final temperature have a significant impact on the thermodynamic properties of the fine-powdered highland barley bran. As the grain size of highland barley bran decreases, the viscosity of obtained powders increases, including peak viscosity, valley viscosity, final viscosity and disintegration value. Superfine grinding treatment can reduce the regrowth value of highland barley bran. With the decrease of the grain size, the resting angle, sliding angle, adsorption water and oil holding capacity, expansion force, vibration density, accumulation density and cation exchange capacity of the fine powders also significantly reduce, indicating that superfine grinding can change the microstructure and physicochemical properties of residual starch in highland barley bran. This study can provide a theoretical basis and technical support to improve the full utilization of highland barley bran, and thereby to transfer micronized highland barley bran powders to serve as the food supplemental materials.

particle size; ultrafine crushing; highland barley bran; microstructure; functional properties

趙萌萌，黨斌，張文剛，等. 超微粉碎對青稞麩皮粉微觀結構及功能特性的影響[J]. 農業(yè)工程學報，2020，36(8)：278-286.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.08.034 http://www.tcsae.org

Zhao Mengmeng, Dang Bin, Zhang Wengang, et al.Effects of ultrafine crushing on microstructure and functional properties of highland barley bran powder[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(8): 378-286. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.08.034 http://www.tcsae.org

2020-01-16

2020-04-01

國家自然科學基金（31960454）；青海省青藏高原農產品加工重點實驗室建設項目（2020-ZJ-Y14）。

趙萌萌，女，主要從事農產品精深加工理論與技術研究。Email：1364663893@qq.com。

楊希娟，女，研究員，主要從事農產品精深加工理論與技術。Email：156044169@qq.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.08.034

TS210.1

A

1002-6819(2020)-08-0278-09