粉碎粒度对笋衣营养成分及特性的影响

洪森辉，陈佳媛，符宁珍

（闽南师范大学 生物科学与技术学院，福建 漳州 363000）

0 引言

我国既是竹笋生产大国也是消费大国。目前，竹笋主要用于鲜销、加工笋罐头和笋干等[1]。在竹笋加工过程中，高达70%的笋衣、笋头、笋基等下脚料未被充分利用，造成资源浪费和环境污染。笋衣是笋体较嫩的笋壳，人们对其在食品加工中的应用进行了研究。龙立利等人[2]利用笋衣膳食纤维含量高的特点，研发出色泽黄亮、口感酥脆、笋香味浓的高纤笋衣饼干。黄金兰等人[3]根据武夷山毛竹笋衣特性，研发出即食笋衣条、笋衣饼、梅菜笋衣丝和酥脆笋衣饼干，但有关粉碎粒度对笋衣营养成分及特性影响的研究鲜见报道。

通过对笋衣进行粉碎处理，制成不同粒径粉体，分析比较各粒径粉体基本营养成分和特性的差异，为笋衣的综合利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

毛竹笋衣，市售；

盐酸、硫酸、硼酸、氢氧化钠、无水乙醇、无水乙醚，均为分析纯。

1.2 仪器与设备

FW100 型高速万能粉碎机、SX-2.5-12D 型箱式电阻炉，天津泰斯特仪器有限公司产品；OHAUS 型电子天平，奥豪斯仪器（常州）有限公司产品；EMS-8 型磁力搅拌器，天津欧诺仪器仪表有限公司产品；DHG-9070A 型电热恒温鼓风干燥箱，上海昕仪仪器仪表有限公司产品；WSC-S 型色差计，上海仪电物理光学仪器有限公司产品；SHA-C 型恒温水浴振荡器，常州国华电器有限公司产品；TGL-20M型台式高速冷冻离心机，上海卢湘仪离心机仪器有限公司产品；JSM-6010LA 型台式扫描电子显微镜。

1.3 试验方法

1.3.1 笋衣粉体制备

将毛竹笋衣粉碎，分别过40 目（450 μm）、80 目（200 μm）、100 目（154 μm）标准筛后密封包装，依次对应编号为粉体I、II、III，干燥保存备用。

1.3.2 笋衣粉体基本营养成分的测定

水分：参照GB 5009.3—2016 食品安全国家标准食品中水分的测定；粗灰分：参照GB 5009.4—2016食品安全国家标准 食品中灰分的测定；粗纤维：参照GB/T 5009.10—2003 植物类食品中粗纤维的测定；粗蛋白：参照GB 5009.5—2016 食品安全国家标准食品中蛋白质的测定；粗脂肪：参照GB 5009.6—2016 食品安全国家标准食品中脂肪的测定。

1.3.3 笋衣粉体特性测定

（1）粒貌特征观察。分别取少量不同粒径的笋衣粉体，平铺在双面粘有导电胶的载物台上，置于真空镀膜机中，镀膜喷金120 s 后，在扫描电镜下观察笋衣粉体粒貌特征。

（2）色泽测定。使用色差仪测定，其结果用L*值、ΔE 值表示。

（3）休止角和滑角测定。参考王维浩等人[4]的方法。分别按公式（1）和公式（2）计算粉体休止角θ（°）与滑角δ（°）。

式中：

H——漏斗高度，cm；

r——圆锥半径，cm。

式中：H——玻璃板抬起端与水平面的高度，cm；

L——玻璃板长度，cm。

（4）堆积密度测定。参考周葵等人[5]的方法。取适量样品，自由洒落到100 mL（V）量筒中（质量为m1），加至刻度线，准确测得质量（m2），按公式（3）计算样品的堆积密度。

式中：m2——样品与量筒的总质量，g；

m1——量筒质量，g；

V——样品在量筒的体积，mL。

（5）吸湿率测定。参考陈绪龙等人[6]的方法。称取经烘干至恒质量的不同粒径样品2.00 g（m1），平铺在已恒质量的扁平称量瓶中，置于底部盛有NaCl饱和溶液的干燥器，在25 ℃的恒温下，每间隔一定时间称量（m2）至样品水分平衡为止。按公式（4）计算样品吸湿率。

式中：m2——样品吸湿后质量，g；

m1——样品质量，g。

（6）溶解度的测定。参考王博等人[7]的方法。按公式（5）计算：

式中：m2——残留物质量，g；

m1——样品质量，g。

（7）膨胀力的测定。参考施建斌等人[8]的方法。按公式（6）计算膨胀力。

式中：V2——样品吸水膨胀后体积，mL；

V1——样品体积，mL；

m——样品质量，g。

（8）持水力的测定。参考施建斌等人[8]的方法。按公式（7）计算持水力。

式中：m2——除去上清液沉淀后质量，g；

m1——样品质量，g。

（9）持油力的测定。参考曾蓓蓓等人[9]的方法。按公式（8）计算持油力。

式中：m2——样品和离心管的总质量，g；

m1——离心管质量，g；

m0——样品质量，g。

（10）阳离子交换能力的测定。参考满永刚等人[10]的方法并稍作改动。以酚酞为指示剂，分别用0.02 mol/L NaOH 慢慢滴定至微红色，不断振荡5 min后不褪色视为终点（V1），以空白消耗的NaOH 量（V0）。阳离子交换能力（Cation exchange capacity，CEC）按公式（9）计算：

式中：V1——样品消耗NaOH 的体积，mL；

V0——空白消耗NaOH 的体积，mL；

m——样品质量，g。

1.4 数据处理与分析

数据采用Mean±SD 表示，采用IBM SPSS Statistics 25，Origin 8.0 软件分析数据、作图。

2 结果与分析

2.1 粉碎粒度对笋衣营养成分含量的影响

笋衣粉体营养成分含量比较（全干基础%）见表1。

由表1 可知，随着粒径减小，粉体粗纤维含量大幅度下降（p<0.05），其中粉体III 比粉体I 和粉体II 分别下降38.66%和20.41%；而粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分含量变化不大（p>0.05）。分析原因可能是粉碎越细，离子基团暴露越多，更容易受到酸碱破坏[11-12]。

表1 笋衣粉体营养成分含量比较（全干基础%）

2.2 粉碎粒度对粒貌特征的影响

笋衣粉体粒貌特征比较见图1。

图1 笋衣粉体粒貌特征比较

扫描电镜观察发现，随着粉碎粒度的减小，粉体颗粒变小，均匀度提高，其中粉体III 尤为明显（如图1 中a、b、c）；颗粒结构由相对平整和紧凑变得凸凹不平和疏松（如图1 中d、e、f），其中粉体III 颗粒表面片状突起，颗粒聚集成团，内部出现许多细微孔洞。出现这种变化主要是粉碎过程中，粉体受到剪切力和温度等影响程度不同。以上不同粒度粉体微观结构的变化与杨茉等人[13]、王博等人[7]、余青等人[14]的研究结果类似。粉体微观结构的差异将直接影响到其物理特性及加工特性，进而影响到在食品加工中的应用。

2.3 粉碎粒度对色泽的影响

笋衣粉体色泽比较见表2。

表2 笋衣粉体色泽比较

由表2 可知，随着粉体粒径的减小，粉体L*值增大（p<0.05），色差ΔE 值减少（p<0.05），这与蒋静等人[12]研究竹笋粉色泽变化结果类似。其中，粉体III 的L*值比粉体I 和粉体II 分别增加了8.51%和6.73%，粉体III 的ΔE 值比粉体I 和粉体II 分别减少了25.96%和25.38%。

2.4 粉碎粒度对物理特性的影响

2.4.1 对休止角和滑角的影响

笋衣粉体休止角和滑角比较见图2。

图2 笋衣粉体休止角和滑角比较

由图2 可知，随着粉体粒径的减小，粉体休止角和滑角逐渐增大。其中，粉体III 休止角比粉体I和粉体II 分别增加了19.99%（p<0.05）和18.52%（p<0.05）。3 种粉体滑角差异显著（p<0.05），其中粉体III 比粉体I 和粉体II 分别增加34.19%和17.23%。这可能随粉体粒径减小，颗粒间接触面变大，粉体聚合力增大，更多颗粒互相吸引并聚合，形成不易分散的整体，导致流动性变差[15]。

2.4.2 对堆积密度的影响

笋衣粉体堆积密度比较见图3。

图3 笋衣粉体堆积密度比较

堆积密度反映粉体的填充性。由图3 可知，随着粉体粒径的减小，粉体的堆积密度逐渐下降（p<0.05）；粉体越细则堆积密度下降越明显。其中，粉体III 堆积密度比粉体I 和粉体II 分别减少26.45%和19.24%。笋衣粉体粒径小，填充性较差，这可能由于粗纤维含量小造成的[16]，或粒径减小，颗粒比表面积增大，容易聚合为团聚体，形成空隙较大的颗粒，导致单位体积粉体质量减少[17-18]。许青莲等人[19]研究显示，超微粉碎程度加大，苦荞麦体积密度逐渐下降，试验结果支持了这一观点。

2.5 粉碎粒度对水合特性的影响

2.5.1 对吸湿率的影响

笋衣粉体吸湿率比较见图4。

图4 笋衣粉体吸湿率比较

由图4 可知，3 种粉体在20 h 前吸湿性很强，在20 h 以后逐渐变缓，约80 h 时趋于平衡，吸湿性强弱依次为粉体III>粉体II>粉体I。粉体吸湿性和亲水基团的数量、暴露程度及粉体颗粒比表面积有关，随着粒径的减小，粉体颗粒的亲水基团暴露量增加，颗粒与空气接触的表面积增大，粉体抗吸湿性能和稳定性下降，吸湿性增强[15]。

2.5.2 对溶解度的影响

笋衣粉体溶解度比较见图5。

图5 笋衣粉体溶解度比较

由图5 可知，随着粒径的减小，粉体的溶解度依次增加（p<0.05），其中粉体III 的溶解度分别比粉体I 和粉体II 提高了17.384%和7.460%。随着粉体粒径减小，细胞破碎程度提高，粉体中可溶性物质更易溶出[14]，且颗粒与水接触的表面积增大，粉体在水中的分散性和溶解性提高[19]。

2.5.3 对膨胀力及持水力的影响

笋衣粉体膨胀力比较见图6，笋衣粉体持水力比较见图7。

图6 笋衣粉体膨胀力比较

图7 笋衣粉体持水力比较

由图6 可知，随着粉体粒径的减小，膨胀力和持水力逐渐增加。其中，粉体III 膨胀力比粉体I 和粉体II 分别增加25.59%（p<0.05）和8.75%；粉体III 持水力比粉体I 和粉体II 分别增加了7.60%（p<0.05）和0.37%（p>0.05）。这可能是由于随着粒径的减小，颗粒中的亲水基团暴露得越多，粉体颗粒与水分的接触面增大，使得粉体膨胀力和持水力提高[20]。而蒋静等人[12]研究发现，笋头粉和笋体粉的持水性随着粒径的减少而减少，可能是试验原料不同所导致。

2.6 粉碎粒度对持油力的影响

笋衣粉体持油力比较见图8。

图8 笋衣粉体持油力比较

由图8 可知，随着粉体粒径的减小，持油力增加，其中粉体III 持油力比粉体I 和粉体II 均提高了15.33%（p<0.05）。这与蒋静等人[12]及王博等人[7]研究结果一致，这可能是由于粒径的减少，粉体暴露出更多的亲油基团，使之包裹油体的能力提高。此外，粉体细化，其表面积增大，吸附能力增加，使得粉体持油力增加。这对笋衣加工制品朝着减肥、吸附胆固醇和降低血脂等功能性食品发展有指导意义[21]。来思彤等人[22]发现，苜蓿叶粉粒度越小则持油性越弱，这可能与原料本身的成分、表面特性、电荷密度等因素有关[23]。

2.7 粉碎粒度对阳离子交换能力的影响

笋衣粉体阳离子交换能力比较见图9。

由图9 可知，随着粉体粒径的减少，粉体CEC逐渐增加（p<0.05），其中粉体III 分别是粉体I 和粉体II 的2.5 倍和2.2 倍，与于晓红等人[21]对不同粒径发芽糙米CEC 变化结果类似，这可能是随着笋衣粉体粒径减小，暴露出更多与阳离子交换的活性基团。曹琦琦等人[23]研究百香果皮纤维粉时发现，随着粒径的减小，CEC 值出现先升高后降低的现象，表明过度粉碎导致羟基、羧基等与阳离子结合的侧链基团被破坏，粉体中长链纤维断裂，阳离子交换能力下降。粉体这种功能特性可为消化道提供缓冲环境，增加其保健功能[7]。

图9 笋衣粉体阳离子交换能力比较

3 结论

随着粉碎粒径的减小，笋衣粉体微观结构发生变化；粗纤维含量显著降低，粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量差别不大；流动性变差，但水合特性、吸附特性和阳离子交换能力增强。研究结果为笋衣的加工和利用提供了技术支持。