超微粉碎对菊花营养和功效成分的影响

刘战永，李凤英

(河北科技师范学院食品科技学院，河北 秦皇岛，066600)



超微粉碎对菊花营养和功效成分的影响

刘战永，李凤英*

(河北科技师范学院食品科技学院，河北 秦皇岛，066600)

为研究超微粉碎对菊花粒径、营养成分和功效成分的影响，以菊花细粉作对比，对粉体的粒径分布、细胞形态以及粗蛋白、粗脂肪、灰分、矿物质、黄酮、多酚、多糖等成分的变化进行了对比研究。结果表明，与菊花细粉相比，菊花超微粉平均粒径减小，比表面积增大，细胞破壁率增加；粗蛋白的质量分数提高了19.2 mg/g，粗脂肪的质量分数提高了2 mg/g，灰分和矿物质的质量分数变化较小，黄酮、多酚、多糖溶出量增加。超微粉碎提高了菊花的营养保健功能。

超微粉碎；菊花；营养成分；功效成分

菊花为菊科植物菊花(ChrysanthemummonfoliumRamat)的干燥头状花序，在我国种植广泛，饮用历史悠久，是药食兼优的代表性植物。菊花味甘、苦，性凉，具有疏风清热、明目解毒的功效，主要治疗头痛、眩晕、目赤、心胸烦热、疔疮、肿毒等症[1]。现代药理学研究表明，菊花的主要成分为挥发油、黄酮类及氨基酸、微量元素等，具有扩张冠状动脉、降低血压、预防高血脂、抗菌、抗病毒、抗炎、抗衰老等多种生理活性[2]。菊花作为一种天然保健品在市场开发的产品主要有：菊花茶、菊花饮料、菊花啤酒、菊花休闲食品等，这些产品加工技术含量低，产品品种单一，其制品附加值不高，严重制约了菊花资源的科学开发与利用。超微粉碎是近年来迅速发展起来的一项高新技术。物料经超微粉碎后能有效改善粉体的颗粒粒度及结晶结构。同时，颗粒的微细化导致物料表面积和空隙率增加，从而使得超微粉体具有独特的理化特性，如良好的分散性、吸附性、溶解性等[3]。超微粉碎是以植物类药材细胞破壁为目的的粉碎作业，其粉碎过程通常对原料中原有的营养成分影响较小、制备出的粉体均匀性好，且随着颗粒微细程度不同，对某些天然生物资源的食用特性、功能特性和理化性能产生多方面的影响[4]。目前国内外已有大量对中药材、红米、荸荠、香菇柄、南瓜等原料进行超微粉碎处理以改善其理化性质、促进营养成分的溶出，并提高抗氧化活性的理论报道[5～9]。为了提高菊花营养成分和功效成分的有效利用率，为菊花营养功能食品开发提供更为优质的生产原料，笔者对菊花超微粉碎处理制备出菊花超微粉，以常规细粉作对比，分析超微粉碎前后营养成分、功效成分的变化，以其为菊花超微粉的开发利用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料及试剂

黄山贡菊，500 g/袋，2014年5月网购于茗味园旗舰店，干燥储藏备用。

过氧化氢、无水乙醚、硫酸铜、硫酸钾、硼酸、无水乙醇、亚硝酸钠、氢氧化钠、酒石酸钾钠、硫酸亚铁、浓硫酸、葡萄糖、邻二氮菲、磷酸氢二钾、磷酸二氢钠等试剂均为分析纯，天津市风船化学试剂科技有限公司生产；硝酸铝：分析纯，天津市佳兴化工玻璃仪器工贸有限公司生产；盐酸：分析纯，永飞化工厂生产；苯酚：分析纯，天津市有成化学试剂有限公司生产；DPPH，芦丁为试剂纯，成都艾科试剂有限公司生产。

1.2 主要仪器设备

JFSD-70实验室粉碎磨，上海嘉定粮油有限公司生产；QLM-80K气流磨，浙江省上虞市和力粉体有限公司生产；等离子体发射光谱仪，美国铂金埃尔默有限公司生产；KYKY-2800SEM扫描电子显微镜，中国科学院北京科学仪器有限公司生产；LA-920型激光粒度仪，日本HORIBA公司生产；723N可见分光光度计，FA2204 B电子天平，上海精密科学仪器有限公司生产；DHG-9245A型电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司生产；HH-6数显恒温水浴锅，江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司生产。

1.3 实验方法

1.3.1 菊花超微粉的制备 将干菊花放入55 ℃的鼓风干燥箱中干燥2 h至恒质量，然后放入实验室粉碎磨中连续打磨2次，过筛(国家标准筛，筛孔尺寸：0.150 mm)，得到菊花细粉；将菊花细粉放入QLM-80K气流式超微粉碎机中，在工作压力为7 kg/m2，频率35 Hz条件下进行超微粉碎，得到菊花超微粉。1.3.2 粒度测定 分别取菊花超微粉和菊花细粉，以无水乙醇作为分散剂，利用LA-920型激光粒度仪进行粒度测定。

1.3.3 粉体的细胞特征 电镜扫描观察。

1.3.4 常规营养成分的测定 粗蛋白测定采用凯氏定氮法，GB/T5009.5-2003；粗脂肪测定采用索氏提取法，GB/T5009.6-2003；灰分测定550 ℃灼烧法，GB/T5009.4-2003。矿物质含量测定：采用等离子体发射光谱仪测定。

1.3.5 功效成分的测定

①样品提取液的制备 准确称取菊花超微粉和细粉各0.2 g，以水作为提取溶剂，提取溶剂用量50 mL/g，恒温水浴(70±1)℃提取一定时间(5，10，15，20，25，30 min)，提取液冷却后过滤定容至25 mL容量瓶中，得到样品和对照的测试溶液。

②黄酮含量的测定：采用NaNO2-Al(NO3)3-NaOH显色体系进行显色分析测定黄酮含量[10]。

标准曲线的绘制：精确称取120 ℃干燥至恒重的芦丁25 mg，用体积分数为0.70的乙醇溶解并定容至100 mL。准确吸取上述标准溶液0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0 mL置于6个10 mL试管中，分别加入0.3 mL质量浓度为50 g/L的NaNO2溶液，摇匀，放置6 min，再加入0.3 mL质量浓度为100 g/L的Al(NO3)3溶液，摇匀后放置6 min，加入2 mL 质量浓度为40 g/L的NaOH溶液，摇匀，用蒸馏水定容至刻度，静置12 min后，于510 nm处测定吸光度值。以芦丁质量浓度为x，吸光度值为y进行回归分析，求得回归方程y=10.166x+0.000 1，R2=0.999 3。

样品含量测定：取1 mL样品提取液，参照芦丁标准曲线的测定方法，以试剂空白参比，在510 nm波长处测定吸光度，根据标准曲线计算所测样品的黄酮含量。

③多酚含量的测定：采用酒石酸亚铁法测定[11，12]。

标准曲线的制作：称取没食子酸25 mg，加水溶解定容至250 mL。分别吸取上述标准溶液0，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 mL置于25 mL容量瓶中，加水至5 mL，再加酒石酸亚铁溶液5 mL，充分混合，再加pH 7.5的磷酸缓冲液至刻度，摇匀。在波长540 nm处，以试剂空白溶液作参比，测定吸光度。以没食子酸质量浓度为x，吸光度值为y进行回归分析，求得回归方程y=1.370x-0.000 8，R2=0.999 7。

样品含量测定：参照没食子酸标准曲线的测定方法，取1 mL样品提取液，以试剂空白参比，在540 nm波长处测定吸光度，根据标准曲线计算所测样品的多酚含量。

④多糖含量的测定：使用苯酚-硫酸法测定[13]。

标准曲线的制作：准确称取标准葡萄糖20 mg置于500 mL容量瓶中，加水至刻度，分别吸取0.0，0.2，0.4，0.6，0.8，1.0 mL，各以蒸馏水补至1.0 mL，然后加入质量浓度为60 g/L的苯酚0.5 mL及质量分数为0.98的浓硫酸5.0 mL，摇匀冷却，室温放置20 min以后于490 nm测吸光度，以葡萄糖质量浓度为x，吸光度值为y进行回归分析，求得回归方程y=1.137 5x-0.000 2，R2=0.997 7。

样品含量的测定：取0.5 mL样品提取液，以试剂空白为参比，在490 nm波长处测定吸光度，计算样品多糖含量。

2 结果与分析

2.1 粒径分布及细胞显微观察

经过普通粉碎的菊花细粉粒径分布范围较广，粒径分布集中在7.69～174.61 μm之间(图1)，菊花经超微粉碎后粒径分布区域变窄，粒径范围相对集中，分布集中在5.86～39.23 μm(图2)，对于颗粒粒径来说，分布区域越窄，则颗粒的理化性质越接近[14]。

菊花超微粉平均粒径为16.671 4 μm，约为细粉平均粒径31.934 6 μm的1/2；比表面积从3 746.0 cm2/cm3增大到5 022.6 cm2/cm3，增大约34.08%(表1)。由此可知，进行超微粉碎可以有效的提高菊花的粉碎程度，扩大花粉比表面积，得到更细腻的花粉，有利于细胞中物质的溶出，为接下来的比较提供了理论依据。

图1 菊花细粉的粒径分布 图2 菊花超微粉粒径分布

菊花粉体性质平均粒径/μm比表面积/(cm2·cm-3)菊花细粉 31.9346±2.01aA3746.00±8.65aA菊花超微粉16.6714±1.37bB5022.60±10.31bB

注：小写字母不同代表差异达5%显著水平；大写字母不同 代表差异达1%显著水平，下表同。

菊花超微粉细胞完全破裂，没有完整的细胞组织，形成较多的细胞碎片，菊花细粉的细胞壁也已破裂，但细胞组织相对完整，细胞碎片较少(图3，图4)。说明菊花经超微粉碎使细胞破壁率和破壁程度加大，加速了营养和功效成分的溶出。

图3 菊花细粉4000倍电镜扫描图 图4 菊花超微粉4000倍电镜扫描图

2.2 超微粉碎前后主要营养成分的变化

菊花经超微粉碎后粗蛋白、粗脂肪、灰分等的质量分数测定值都有所增加。与菊花细粉相比，粗蛋白的质量分数提高了19.2 mg/g，粗脂肪的质量分数提高了2 mg/g，灰分的质量分数提高了0.3 mg/g(表2)。统计分析表明，菊花超微粉和细粉的粗蛋白、粗脂肪的质量分数测定值差异达极显著水平，灰分的质量分数测定值没有显著差异。蛋白质、脂肪的质量分数增加的原因是由于超微粉碎到足够小的粒度时，细胞结构被破坏，细胞壁、细胞膜、原生质和细胞间质中的蛋白质颗粒被释放，蛋白质、脂肪变成游离状态，从而使蛋白质和脂肪的质量分数有所增加[15，16]。

与常规细粉相比，菊花超微粉K，Ca，Cu，Cd的质量分数稍有降低；而Na，Mg，Zn，Mn，Fe，Cr的质量分数有所增加(表3)。说明超微粉碎对一般矿物质成分的质量分数影响不大，Fe，Cr的质量分数增加明显可能与超微粉碎中菊花与设备的接触有关。

表3 菊花超微粉碎前后矿物质的变化mg/kg

表2 菊花超微粉碎前后主要营养成分的变化 mg/g

2.3 超微粉碎对菊花黄酮溶出量的影响

菊花超微粉碎前后黄酮成分的溶出量动态变化趋势相同，随着浸提时间的延长，黄酮成分溶出量逐渐增加，浸提到15 min达到最高点，以后呈降低趋势。黄酮、多酚类化合物作为植物体中的活性成分，容易受热和氧化损失。因此，在一定时间提取达到饱和以后，再延长提取时间，由于受热和氧化分解，导致溶出量的测定值下降。与菊花细粉相比，菊花超微粉黄酮溶出量增大(图5)。这是由于超微粉碎过程使菊花粉的平均粒径减小，均匀性增加，破壁率增大，在提取过程中黄酮与溶剂的接触面积增大，接触更充分，提高了黄酮功效成分的溶出率。

2.4 超微粉碎对菊花多酚溶出量的影响

菊花超微粉与菊花细粉都表现为随着提取时间的延长，多酚溶出量不断增加，在浸提20 min之前，菊花超微粉的多酚溶出量大于菊花细粉；浸提到20 min后，菊花超微粉和细粉多酚溶出量非常接近(图6)。这是因为超微粉碎使粉体更加精细，细胞组织被破碎，多酚的羟基亲水基结构充分暴露，更多羟基与水接触，很大程度上促进了多酚成分的溶出。

图5 超微粉碎对菊花黄酮溶出量的影响 图6 超微粉碎对菊花多酚溶出量的影响

图7 浸提时间对菊花多糖溶出量的影响

2.5 超微粉碎对菊花多糖溶出量的影响

菊花超微粉多糖溶出速度加快。浸提5 min时，菊花超微粉多糖溶出量显著高于细粉，10 min以后2者溶出量相近，20 min溶出量达到最大，以后随着浸提时间的延长，溶出量稍有下降(图7)。菊花超微粉碎后，细胞破壁完全，多糖成分充分暴露，提高了释放速度和释放量，减少了传质阻力，从而促进了菊花多糖物质的溶出。

3 结论与讨论

菊花经超微粉碎，平均粒径降至16.671 4 μm，且粒径范围相对集中，分布较均匀，细胞完全破裂，破壁率增加。

通过对菊花超微粉碎前后粗蛋白、粗脂肪、灰分和矿物质含量的测定，得出超微粉碎提高了菊花中粗蛋白、脂肪的质量分数，粗蛋白的质量分数提高了19.2 mg/g，粗脂肪的质量分数提高了2 mg/g，灰分和矿物质的质量分数变化不明显。

菊花超微粉碎提高了黄酮、多酚、多糖的溶出量，超微粉碎提高了菊花的保健作用。

本次实验对菊花超微粉碎前后粒径、细胞结构以及营养成分和功效成分的变化进行了初步研究，得出超微粉碎提高了菊花的营养价值和保健功能。但本次实验仅对菊花蛋白质、粗脂肪、灰分、矿物质和黄酮、多酚、多糖等成分的含量变化进行了研究，而超微粉碎对菊花营养成分和功效成分分子结构的影响，还有超微粉碎是否会导致新的有害成分的产生还有待进一步的研究。

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(责任编辑：朱宝昌)

Effect of Ultrafine Grinding on the Functional Components and Nutrients of Chrysanthemum

LIU Zhan-yong, LI Feng-ying

(College of Food Science & Technology,Hebei Normal University of Science & Technology,Qinhuangdao Hebei,066600,China)

To study the effect of ultrafine grinding on the particle size, functional components and nutrients of chrysanthemum, we compared and analyzed the distribution of particle size, cell morphology and the changes of the composition of crude protein, crude fat, ashes, flavonoids, polyphenols, polysaccharide of chrysanthemum superfine powder and chrysanthemum powder. The results showed when compared chrysanthemum superfine powder with chrysanthemum powder, the average particle size of chrysanthemum superfine powder reduced, specific surface area and cell wall-breaking rate increased, the content of crude protein and crude fat increased to 19.2 mg/g and 2 mg/g, respectively. But the content of ashes and minerals was no big differences. The dissolution quantity of flavonoids, polyphenols and polysaccharide increased. It was beneficial to improve the nutritional value and efficacy of chrysanthemum by ultrafine grinding.

ultrafine grinding；chrysanthemum；nutrition；functional components

10.3969/J.ISSN.1672-7983.2015.01.004

刘战永(1989-)，女，硕士研究生。主要研究方向：功能性食品的开发。

*通讯作者，女，教授，硕士研究生导师。主要研究方向：天然产物研究与开发。E-mail: lfysjyszl@163.com。

河北省高等学校科学技术研究重点项目(项目编号：ZD2014097)。

2014-10-18; 修改稿收到日期: 2014-12-02

TS255．36

A

1672-7983(2015)01-0018-05