超微粉碎对荸荠皮物料特性的影响

高志明，陈振林，罗杨合，解庆林

（贺州学院桂东特色资源研究与开发广西重点建设实验室，广西 贺州 542800）

超微粉碎对荸荠皮物料特性的影响

高志明，陈振林*，罗杨合，解庆林

（贺州学院桂东特色资源研究与开发广西重点建设实验室，广西 贺州 542800）

为研究超微粉碎对荸荠皮物料特性的影响，考察不同超微粉碎时间荸荠皮微粉休止角、持水力、持油力、溶胀性和水溶性，以及超微粉碎前后荸荠皮主要成分含量的变化。结果表明，超微粉碎后荸荠皮微粉休止角增大，粉碎20 min时达到最大值41.46°。超微粉碎能有效提高荸荠皮微粉的持水力和持油力，粉碎20 min时持水力和持油力分别达到最大值129.3%和103.3%。荸荠皮溶胀性随粉碎时间先下降后升高，总体变化不大。50 min的超微粉碎能使荸荠皮水溶性从19.6%提高到33.8%。60 min的超微粉碎处理使荸荠皮不溶性膳食纤维含量从42.00%降低到34.33%，其他成分含量变化较小。

荸荠皮；超微粉碎；超微粉；物料特性

广西生产大量荸荠，在荸荠加工过程中产生大量的荸荠皮。荸荠皮含有丰富的抗氧化性和抑菌性物质[1-3]，还有研究利用荸荠皮提取色素、膳食纤维等[4-6]，荸荠皮是一种良好的保健食品原料。超微粉碎技术作为一种新型食品加工高新技术，在国内外越来越多的应用于许多功能食品的生产中[7]。通过超微粉碎处理能提高原料利用率，并改善物料的一些物理化学特性。本课题组前期已经对荸荠皮超微粉碎工艺进行了相关研究，获得了粒径微小而均匀的荸荠皮超微粉。本研究将进一步考察荸荠皮超微粉的物料特性，为其在食品工业中的加工应用提供基础的理论参考，以便其更好的应用于食品工业中。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 荸荠皮

荸荠皮收集于贺州市农贸市场，洗净晾干后在80℃下热风干燥3 h，保存备用。

1.1.2 主要设备

DHG-9240A型电热鼓风干燥箱：上海精宏实验设备有限公司；SX2-4-10型马弗炉：上海博讯实业有限公司医疗设备厂；JA5002型电子天平：济南路航试验机械设备有限公司；FW200型高速万能粉碎机：北京中兴伟业仪器有限公司；6B-1型贝利微粉机：济南倍力粉体技术工程有限公司；Mastersizer 2000E型激光粒度仪：英国马尔文公司。

1.2 方法

1.2.1 荸荠皮超微粉碎

干燥过的荸荠皮经过常规粉碎得到荸荠皮粗粉，平均粒径为351.75μm。然后将水分含量约为5%的荸荠皮粗粉在0 ℃下分别进行10、20、30、40、50、60、90 min的超微粉碎，得到不同的荸荠皮超微粉，其平均粒径如表1所示。

表 1 荸荠皮超微粉的平均粒径Table 1 Average particle size of Eleocharis Tuberose peel ultrafine

1.2.2 休止角的测定

参照文献[8]的方法测定。

1.2.3 持水力、持油力测定

参照文献[9]的方法测定。

1.2.4 溶胀性测定

参照文献[10]的方法测定。

1.2.5 水溶性测定

参照文献[11]的方法测定。

1.2.6 荸荠皮主要成分含量测定

水分：参照GB5009.3-2010《食品中水分的测定》[12]；灰分：参照GB 5009.4-2010《食品中灰分的测定》[13]；蛋白：凯氏定氮法，GB 5009.5-2010《食品中蛋白质的测定》[14]；脂肪：索氏抽提法，参照GB 5009.6-2010《食品中脂肪的测定》[15]；淀粉：参照GB/T5009.9-2008《食品中淀粉的测定》[16]；不溶性膳食纤维：参照文献[17]的方法进行测定；总黄酮：参照文献[18]方法测定。

2 结果与分析

2.1 超微粉碎对荸荠皮休止角的影响

休止角是衡量物料流动性的重要指标之一。超微粉碎对荸荠皮休止角的影响，如图1所示。

由图1所示，超微粉碎10 min后荸荠皮的休止角明显增加，从31.62°增加到39.84°。继续粉碎10 min，休止角增加幅度较小，达到41.46°。随着粉碎时间延长，休止角又逐渐下降。休止角的变化与微粉颗粒之间的相互作用力有关。微粉粒径越小，相互之间的吸附力越大，从而导致休止角变大，流动性变差。随着“逆粉碎”的出现，微粉粒径增加使得相互吸附力相应下降，流动性增加，休止角变小。

2.2 超微粉碎对荸荠皮持水力、持油力的影响

荸荠皮在超微粉碎过程中持水力和持油力的变化情况，如图2所示。

由图2可知，在持水力方面，前10 min的粉碎能使荸荠皮持水力明显上升，由101.3%增加到122.5%；从第10 min到第30 min的粉碎过程中则增加幅度较小，粉碎30 min时达到最大值129.3%，随后有逐渐下降趋势。超微粉碎能使荸荠皮中更多的膳食纤维暴露出来，并使部分不溶性膳食纤维转化为可溶性膳食纤维，而膳食纤维中含有大量的亲水基，因而使得超微粉持水力增加。而过度的粉碎破坏膳食纤维的结构，使其持水性受到影响。在持油力方面具有和持水力相似的变化趋势。前20 min的超微粉碎使荸荠皮持油力达到最大103.3%，随后变化不明显，可能与荸荠皮超微粉粒径变化有关。荸荠皮超微粉的持水力和持油力会影响其作为食品原料在加工过程中的功能特性，同时也会影响其在人体内的各种功能特性。

2.3 超微粉碎对荸荠皮溶胀性、水溶性影响

超微粉碎对荸荠皮溶胀性的影响，如图3所示。

由图3可知，在超微粉碎的前10 min，细胞原有的组织结构遭到破坏，加之部分可溶性成分的溶出使体积减小，导致了荸荠皮吸水溶胀能力略微下降。此后，由于部分不溶性膳食纤维转变为溶胀性较强的可溶性膳食纤维，使得荸荠皮超微粉溶胀性逐渐上升，但变化幅度不大，90 min的超微粉碎使荸荠皮溶胀性从81.40%增加到86.75%。

超微粉碎对荸荠皮水溶性的影响，见图4。

从图4可以看出，超微粉碎前30 min，微粉的水溶性缓慢增加，在第30 min和50 min之间则快速上升，超微粉碎50min能使荸荠皮水溶性从19.6%提高到33.8%。50min以后，水溶性上升缓慢，粉碎90min时达到35.2%。在粉碎的开始阶段，荸荠皮细胞结构被破坏，使得可溶性成分更容易释放，水溶性增加；随后，不溶性膳食纤维向可溶性膳食纤维的转变，进一步提高了微粉的水溶性。

2.4 超微粉碎对荸荠皮主要成分含量的影响

超微粉碎前后荸荠皮基本营养成分含量的变化如表2所示。

表 2 荸荠皮超微粉主要成分含量Table 2 Content of the main components in Eleocharis Tuberose peel ultra-fine powder%

超微粉碎后水分含量略微增加，可能是粉体比表面积增加导致吸湿性增强导致。灰分和蛋白质没有明显变化。超微粉碎后粗脂肪和淀粉略微增加，可能由于细胞壁遭到破坏，使得游离脂肪酸和淀粉溶出率升高。不溶性膳食纤维含量在粉碎后降低，由42.00%降低到34.33%。超微粉碎处理能使不溶性膳食纤维的纤维束结构遭到破坏，使得一部分不溶性膳食纤维转为可溶性膳食纤维。超微粉碎通过破坏植物细胞壁，能使更多的黄酮类物质溶出，但长时间暴露在空气中造成一部分黄酮类物质损失，导致粉碎后总黄酮含量略有下降。

3 结论与讨论

通过超微粉碎，荸荠皮休止角增大，粉碎20 min时达到最大值41.46°，后期有缓慢下降趋势。超微粉碎能有效提高荸荠皮的持水力和持油力，20 min时能使荸荠皮持水力和持油力达到最大值，分别为129.3%和103.3%。荸荠皮的溶胀性随粉碎时间先下降后升高，但总体变化不大。荸荠皮的水溶性能通过超微粉碎处理有效提高，50 min的超微粉碎能使荸荠皮水溶性从19.6%提高到33.8%。超微粉碎对荸荠皮的几种主要成分含量的影响主要体现在膳食纤维含量上。60 min的超微粉碎处理使荸荠皮不溶性膳食纤维含量从42.00%降低到34.33%。

超微粉碎对荸荠皮物料特性具有较为明显的影响，主要是因为颗粒尺寸的减小以及植物细胞的破坏所导致。在不同的应用场合下对物料特性的要求有所不同，因此超微粉碎导致荸荠皮物料特性的变化所带来的损益要从加工、应用或食用等具体的角度来评价。本研究仅描述超微粉碎对荸荠皮物料特性造成的变化，为其加工应用提供基础的理论参考。

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Effect of Ultra-Fine Pulverization on the Material Characteristics of Eleocharis Tuberose Peel

GAO Zhi－ming，CHEN el*LU YaXI Qing－lin

（Province Key Construction Laboratory of Characteristic Resources Research and Development of East Guangxi，Hezhou University，Hezhou 542800，Guangxi，China）

To study the effect of ultra－fine pulverization on the material characteristics of Eleocharis Tuberose peel，the value of repose angle，water and oil holding capacity，water swelling and water solubility charactristics of Eleocharis Tuberose peel super－fine witch were ultra－fine pulverized by different minutes were inspected，and then，the change in content of the main component of Eleocharis Tuberose peel were inspected，too.The results demonstrated that the repose angle rised after ultra－fine pulverization，the maximum value reach to 41.46°after pulverizing 20 min.The water and oil holding capacity of Eleocharis Tuberose peel can be increased by ultra－fine pulverization，by pulverizing 20 min，the maximum value reached to 129.3%and 103.3%respectively.The water swelling characteristic was increased at first and then decreased with pulverization time，but the general variation was little.By 50 min pulverization，the water solubility of Eleocharis Tuberose peel can be increased from 19.6%to 33.8%.The content of the main components changed little by 60 min pulverization but the IDF （insoluble dietary fiber），the content of IDF decreased from 42.00%to 34.33%.

Eleocharis Tuberose peel；ultra－fine pulverization；ultra－fine；material characteristics

2011-03-23