鐵皮石斛納米粉與超微粉的物理特性和體外抗氧化活性比較研究

張娥珍　黃梅華　辛明　何全光　黃振勇　覃仁源　黃茂康

摘 要 通過羥基自由基（·OH）、超氧陰離子（O2·- ）、亞硝酸根離子（NO2-）及DPPH自由基4種體外抗氧化模型，對(duì)鐵皮石斛納米粉和超微粉的體外抗氧化作用進(jìn)行比較研究，對(duì)2種粉末的流動(dòng)性、松密度、溶解性等物理特性，粒度及電鏡掃描結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析比較，并測定其懸浮液中多糖溶出速度及含量。結(jié)果表明：鐵皮石斛納米粉的多糖溶出速度及含量要高于超微粉；鐵皮石斛納米粉和超微粉水提取液對(duì)·OH、O2·- 、NO2-、DPPH自由基均具有較強(qiáng)的清除能力，且在一定范圍內(nèi)，清除率隨濃度的增加而增大，呈現(xiàn)良好的量效關(guān)系；同一濃度時(shí)，納米粉的清除率要明顯高于超微粉，說明納米粉具有更強(qiáng)的體外抗氧化能力；納米粉的松密度、持水力、膨脹力、溶解性及水懸浮體系穩(wěn)定性要高于超微粉，但流動(dòng)性、潤濕時(shí)間等參數(shù)不如超微粉；粒度及電鏡分析表明納米粉的細(xì)胞破碎程度更大，粒度更小，形狀更不規(guī)則。

關(guān)鍵詞 鐵皮石斛；納米粉碎；超微粉碎；抗氧化性；物理特性

中圖分類號(hào) TS255.36 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

Physical Characteristics and Antioxidant Activity in vitro of Dendrobium candidum Nanometer Powder and Submicron Powder

ZHANG Ezhen1，2， HUANG Meihua1， XIN Ming1， HE Quanguang1，

HUANG Zhenyong1， QIN Renyuan1， HUANG Maokang1

1 Institute of Agro-Food Science & Technology， Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning， Guangxi 530007， China

2 Guangxi Crop Genetic Improvement Laboratory， Nanning， Guangxi 530007， China

Abstract The antioxidant effect of Dendrobium candidum nanometer powder and submicron powder was investigated and compared by hydroxyl radical（·OH）， superoxide anion radical（O2·- ）， nitrite ion（NO2-） and DPPH antioxidant experiments in vitro， the physical properties such as flowability， bulk density， solubility of the two kinds of powder were studied， and the particle size and scanning electron microscopy of the powder were analyzed， the polysaccharide dissolution rate and content in the suspension were also measured. The results showed that the polysaccharide dissolution rate and content of nanometer powder were higher than that of submicron powder； Both of D. candidum nanometer powder and submicron powder had strong scavenging activity of ·OH， O2·- ， （NO2-）and DPPH， and within a certain range， the clearance rate of D. candidum powder increased with the increase of concentration， had obvious dose-effect relationship； In addition， the clearance rate of nanometer powder was significantly higher than that of submicron powder at the same concentration， the former had stronger antioxidant capacity in vitro； The bulk density， water-holding ability， expansibility， solubility and water suspension stability of nanometer powder were better than that of submicron powder， but the flowability and wettability were not as good as submicron powder； D. candidum nanometer powder had greater degree of cell disruption， smaller particle size and more irregular shape than submicron powder.

Key words Dendrobium candidum；Anometer crushing；Superfine grinding；Antioxidant activity；Physical characteristics

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.12.013

鐵皮石斛（Dendrobium candidum Wall. ex Lindl）是蘭科石斛屬多年生附生草本植物，為《中國藥典》中收載的5種石斛屬植物之一，是中國傳統(tǒng)名貴中藥材，在民間素有“救命仙草”、“中華仙草”的美稱[1-2]。鐵皮石斛藥用部分是新鮮或干燥的莖，常用于陰傷津虧、口干煩渴、食少干嘔、病后虛熱、目暗不明，具有益胃生津、潤肺止咳、滋陰清熱、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化等多重功效[3]。相關(guān)科學(xué)研究表明，鐵皮石斛含有的主要活性成分包括石斛多糖、石斛堿、氨基酸、芪類及其衍生物等，其中石斛多糖是最主要的成分，具有很好的抗氧化特性，并且該多糖的抗氧化活性大小與其分子量密切相關(guān)[4-6]。

超微粉碎是一種原材料微粉制作技術(shù)，主要是利用機(jī)械或流體動(dòng)力的方法，將物料顆粒粉碎至微米甚至納米級(jí)的過程，所制得超微粉具有普通粉不具備的特征，如良好的溶解性、分散性、吸附性、化學(xué)反應(yīng)活性等特殊理化性質(zhì)，在食品加工及中藥制劑中應(yīng)用廣泛[7-8]。納米技術(shù)是指在納米尺度（0.1～100 nm）上利用原子、分子結(jié)構(gòu)的特性及其相互作用原理，來制造特定產(chǎn)品或創(chuàng)造納米級(jí)加工工藝的一門新技術(shù)，已廣泛應(yīng)用在食品、醫(yī)藥、原料化工等領(lǐng)域[9]。納米材料較大的比表面積和小尺寸效應(yīng)，使其具備很強(qiáng)的吸附性和活性[10]，傳統(tǒng)中藥材經(jīng)納米化后，在體內(nèi)的分布增大，生物利用率提高，其理化性質(zhì)、生物活性及藥理作用也可能發(fā)生改變，甚至可產(chǎn)生新的功效[11-12]。自由基是一類含有未配對(duì)電子且具有高度化學(xué)活性的原子、原子團(tuán)或分子，如超氧陰離子、羥基自由基等，正常情況下，其在人體內(nèi)的濃度很低，且處于動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)這一平衡被打破，就會(huì)引發(fā)一系列功能障礙或疾病[13-15]。

目前，對(duì)鐵皮石斛的品種品質(zhì)鑒定[16]、組培快繁[17]、成分分析及藥理作用[18]等都有了較深入的研究，對(duì)其多糖的體外抗氧化特性[19]也有一定的探討，但在粉碎技術(shù)對(duì)鐵皮石斛提取物抗氧化活性影響方面的研究還比較少。本研究從原料的粉碎入手，利用超微粉碎技術(shù)及納米粉碎技術(shù)對(duì)鐵皮石斛進(jìn)行深加工，并通過羥基自由基（·OH）、超氧陰離子（O2·- ）、亞硝酸根離子（NO2-）及DPPH自由基4種體外抗氧化模型，結(jié)合2種粉末的流動(dòng)性、溶解性等物理特性，超微粉激光粒度分析，納米粉小角散射分析及2種粉體的電鏡掃描結(jié)構(gòu)，對(duì)其超微粉和納米粉的體外抗氧化活性進(jìn)行比較研究，以提升鐵皮石斛的利用價(jià)值，為不同粉碎技術(shù)在鐵皮石斛深加工及保健產(chǎn)品的研制方面提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

植物材料：新鮮鐵皮石斛（Dendrobium officinale Kimura et Migo），采于廣西壯族自治區(qū)東蘭縣，2年生野生栽培品種。

試劑：鹽酸、檸檬酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、亞硝酸鈉、硫酸亞鐵、無水乙醇、雙氧水、鹽酸萘乙二胺、對(duì)氨基苯磺酸、鄰苯三酚、鄰二氮菲、3-羥甲基氨基甲烷、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH），均為國產(chǎn)分析純。

儀器：JA2003型電子天平（上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司）；AA-S2型電熱恒溫水浴鍋（江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠）；101-2AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司）；RE-501型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）；DF-20型小型中藥粉碎機(jī)（吉首市中誠制藥機(jī)械廠）；KC-701型超微粉碎機(jī)（北京開創(chuàng)同河和科技發(fā)展有限公司）；TU-1810型紫外可見分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）。

1.2 方法

1.2.1 鐵皮石斛粉的制備 鐵皮石斛超微粉：石斛鮮品→去葉、清洗→切段→熱風(fēng)干燥（水分低于5%）→預(yù)粉碎→超微粉碎→過500目篩→鐵皮石斛超微粉。

鐵皮石斛納米粉：將鐵皮石斛超微粉再次超微粉碎，調(diào)節(jié)超微粉碎機(jī)的風(fēng)速大小，收集粉末粒徑小于1 μm的組分作為納米粉。

1.2.2 鐵皮石斛樣品提取液的制備 準(zhǔn)確稱取鐵皮石斛超微粉、納米粉各10.00 g，分別加入去離子水300 mL，混合均勻后置于50 ℃水浴中超聲波提取1.5 h，過濾，濾渣用同樣的方法提取1 h，混合2次濾液并蒸發(fā)濃縮，離心后定容至100 mL，即得到100 mg/mL的樣品提取液，放置冰箱備用[20]。

1.2.3 鐵皮石斛體外抗氧化活性的測定 羥基自由基（·OH）的清除作用：采用鄰二氮菲-Fe2+-H2O2體系進(jìn)行測定[21]，向試管中加入1 mmol/L鄰二氮菲溶液1.5 mL，100 mmol/L、pH 7.4磷酸緩沖液4.5 mL，充分混勻后，加入1 mmol/L的FeSO4溶液1 mL，立即混勻，分別加入不同濃度的樣品提取液1 mL，再加入0.1% H2O2 1 mL啟動(dòng)反應(yīng)，于37 ℃恒溫水浴1 h，測定509 nm處吸光值。另設(shè)2只試管為損傷管和未損傷管，損傷管加入1 mL蒸餾水代替樣品提取液，1 mL 0.1% H2O2啟動(dòng)反應(yīng)，未損傷管加入2 mL蒸餾水代替樣品提取液和0.1% H2O2，損傷管和未損管以磷酸緩沖液為空白對(duì)照，樣品管以同濃度的磷酸緩沖液樣品提取液為空白對(duì)照，每管設(shè)3個(gè)平行，取平均值。按公式（1）計(jì)算鐵皮石斛對(duì)羥基自由基的清除率。

·OH的清除率/%=（A樣品-A損傷）/（A未損-A損傷）×100 （1）

超氧陰離子（O2·- ）的清除作用：采用鄰苯三酚自氧化法進(jìn)行測定[22]，向試管中加入pH8.2 Tris-HCl緩沖液4.5 mL，不同濃度的樣品提取液1 mL，于25 ℃恒溫水浴20 min，加入7 mmol/L鄰苯三酚0.4 mL，準(zhǔn)確反應(yīng)4 min后，在325 nm處測吸光度A，每管設(shè)3個(gè)平行，取平均值。按公式（2）計(jì)算鐵皮石斛對(duì)超氧陰離子的清除率。

（O2·-）的清除率/%=[A0-（A-A1）]/A0×100 （2）

其中，A0為用蒸餾水代替樣品提取液的吸光度；A1為樣品溶液本身的吸光度，以蒸餾水代替鄰苯三酚。

亞硝酸根離子（NO2-）的清除作用：（1）NaNO2標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制，取8支試管，分別準(zhǔn)確加入5 μg/mL亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00、1.50、2.00 mL，再加入0.4%對(duì)氨基苯磺酸溶液1 mL，混勻后靜置5 min，加入0.2%鹽酸萘乙二胺溶液0.5 mL，蒸餾水定容至10 mL，混勻后靜置15 min，于538 nm處測定吸光值。以NaNO2濃度為橫坐標(biāo)，OD值為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

（2）亞硝酸根離子（NO2-）的清除作用：采用亞硝基體系磺胺比色法進(jìn)行測定[23]，取1 mL樣品提取液于試管中，再加入5 μg/mL NaNO2標(biāo)準(zhǔn)溶液0.5 mL，于37 ℃恒溫水浴30 min，立即加入0.4%對(duì)氨基苯磺酸溶液1 mL，混勻后靜置5 min，加入0.2%鹽酸萘乙二胺溶液0.5 mL，蒸餾水定容至10 mL，混勻后靜置15 min，于538 nm處測定吸光值。以不加NaNO2標(biāo)準(zhǔn)液的樣品提取液調(diào)零，每管設(shè)3個(gè)平行，取平均值，通過NaNO2標(biāo)準(zhǔn)曲線得到相應(yīng)的NaNO2含量，再按公式（3）即可計(jì)算出樣品對(duì)NO2-的清除率。

NO2-的清除率/%=[（加入標(biāo)準(zhǔn)NaNO2的量-NaNO2的殘留量）/加入標(biāo)準(zhǔn)NaNO2量]×100 （3）

DPPH自由基的清除作用[24]：取1 mL樣品提取液于試管中，再加入1.9×10-4 mol/L DPPH溶液3.5 mL，立即混勻，于暗處靜置30 min后，在517 nm處測定吸光值A(chǔ)樣品，另設(shè)2支試管為對(duì)照管和空白管，對(duì)照管以3.5 mL 60%乙醇溶液代替DPPH溶液，空白管以1 mL 60%乙醇溶液代替樣品提取液。每管設(shè)3個(gè)平行，取平均值。按公式（4）計(jì)算樣品對(duì)DPPH自由基的清除率。

DPPH的清除率/%=[1-（A樣品-A對(duì)照）/A空白]×100（4）

1.2.4 多糖溶出速度的比較 稱取0.1 g樣品，溶解于50 mL冷水中，攪拌均勻，以加入樣品后開始計(jì)時(shí)，定時(shí)吸取1 mL混合液，過濾后測定溶液中的多糖含量。多糖含量的測定參照苯酚-硫酸法[25]進(jìn)行。

1.2.5 物理特性比較 流動(dòng)性的測定：粉末的流動(dòng)性通常用休止角和滑角2種指標(biāo)來表示。參照卜凡群[26]的方法，將漏斗垂直固定在桌面，下放一塊玻璃平板，使漏斗尾端到玻璃平板的垂直距離為5 cm，分別使6.00 g鐵皮石斛納米粉、超微粉經(jīng)漏斗垂直流至玻璃平板上，在玻璃平板上形成圓錐體，圓錐體表面和水平面的夾角α即為粉末的休止角。另分別取3.00 g 鐵皮石斛納米粉、超微粉置于玻璃平板上，將平板傾斜至90%粉末移動(dòng)，此時(shí)平板和水平面的夾角θ即為粉末的滑角。重復(fù)3次。

松密度的測定：參照李健等[27]的方法，取體積約為18 cm3的樣品粉末，準(zhǔn)確稱量其質(zhì)量M，裝入50 cm3的量筒中，將量筒每隔2 s從2.5 cm高處反復(fù)敲擊硬木表面，直到量筒中粉末體積基本不變，記錄此時(shí)粉末的體積V，樣品的松密度（g/cm3）=M/V。

潤濕性的測定：在直徑為10 cm的培養(yǎng)皿中，加入50 mL水，再加入0.1 g樣品粉末，測定粉末被水完全潤濕的時(shí)間，重復(fù)測定3次。

膨脹力的測定：準(zhǔn)確稱取1.00 g樣品粉末于量筒中，記錄干品體積V1，再向量筒中加入50 mL蒸餾水，攪拌均勻后在室溫下靜置24 h，記錄樣品自然膨脹后體積V2，樣品的膨脹力=（V2-V1）/ V1。

持水能力的測定：參照李麗等[28]的方法，準(zhǔn)確稱取樣品粉末M1，使其均勻地分散在水溶液中，并于60 ℃恒溫水浴中分別保持12、18、24、30 min，再用冷水冷卻30 min，4 000 r/min離心15 min，去上清液，稱量樣品濕重M2，樣品持水能力=（M2- M1）/M1。

溶解性的測定：準(zhǔn)確稱取樣品粉末0.50 g，加入100 mL去離子水，打漿勻質(zhì)后過濾，殘?jiān)娓珊蠓Q量，溶解率/%=（1-烘干后殘?jiān)|(zhì)量/樣品質(zhì)量）×100，各樣品重復(fù)3次，取平均值。

水溶液體系穩(wěn)定性的測定：準(zhǔn)確稱取樣品粉末0.50 g，加入100 mL去離子水，攪拌至樣品完全溶解，于500 nm處每隔30 s測定1次吸光值，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)作圖，觀察吸光值隨時(shí)間的變化規(guī)律，比較其溶液的穩(wěn)定性，各樣品重復(fù)3次，取平均值。

1.2.6 粒度分析 采用HYL-1076型激光粒度分布儀對(duì)超微粉進(jìn)行粒度分析，3014 X-光衍射分光計(jì)/Kratky小角度散射角度儀對(duì)納米粉進(jìn)行小角衍射檢測。

1.2.7 電鏡掃描 分別取適量鐵皮石斛超微粉和納米粉鋪于電鏡銅臺(tái)上，噴金鍍膜后置電鏡下觀察。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

運(yùn)用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，SPSS進(jìn)行有關(guān)指標(biāo)的差異顯著性測定，顯著性水平為p<0.05，差異極顯著為p<0.01。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)羥基自由基（·OH）的清除能力

羥基自由基被認(rèn)為是最活潑且最具毒性的自由基。由圖1可知，鐵皮石斛納米粉與超微粉提取液在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)對(duì)羥基自由基均有不同程度的清除作用，其清除能力隨樣品濃度的增大而增強(qiáng)，具有顯著的量效關(guān)系；在同一濃度時(shí)，鐵皮石斛納米粉的清除率要明顯大于超微粉，當(dāng)樣品濃度達(dá)到20 mg/mL時(shí)，納米粉與超微粉對(duì)羥基自由基的清除率分別可達(dá)到93.82%和79.45%，此時(shí)納米粉的清除率是超微粉的1.18倍。

2.2 對(duì)超氧陰離子（O2·- ）的清除能力

超氧陰離子是在生物有機(jī)體內(nèi)廣泛存在且壽命最長的自由基，對(duì)機(jī)體危害極大。由圖2可知，在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，鐵皮石斛納米粉與超微粉提取液對(duì)超氧陰離子均表現(xiàn)出較強(qiáng)的清除力，且呈現(xiàn)很好的量效關(guān)系；在低濃度范圍內(nèi)（≤5 mg/mL），其對(duì)超氧陰離子的清除作用要強(qiáng)于對(duì)羥基自由基；濃度相同時(shí)，納米粉對(duì)超氧陰離子清除率要明顯大于超微粉，當(dāng)樣品濃度為20 mg/mL時(shí)，納米粉（73.56%）的清除率為超微粉（60.61%）的1.21倍。

2.3 對(duì)亞硝酸根離子（NO2-）的清除能力

2.3.1 NaNO2標(biāo)準(zhǔn)曲線 按1.3.3所示方法，求得NaNO2標(biāo)準(zhǔn)方程：Y=0.066 5X+0.004，其中X為NaNO2濃度，Y為OD值，線性相關(guān)系數(shù)R2=0.999 6，用該方程可準(zhǔn)確求出樣品中NaNO2的含量。

2.3.2 對(duì)亞硝酸根離子（NO2-）的清除能力 亞硝酸根離子在生物體內(nèi)不僅可引起組織缺氧，還可引起生物器官的惡性腫瘤，對(duì)生物體危害極大。由圖3可知，在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，鐵皮石斛納米粉與超微粉提取液對(duì)亞硝酸根離子均有很強(qiáng)的清除力，且有一定的量效關(guān)系，納米粉在濃度為1 mg/mL時(shí)已達(dá)到半數(shù)清除率，超微粉在濃度為5 mg/mL時(shí)超過半數(shù)清除率；同濃度條件下，納米粉的清除能力高于超微粉，且隨濃度增大，差異越明顯，當(dāng)樣品濃度為20 mg/mL時(shí)，納米粉與超微粉的清除率分別為98.20%和79.95%，前者是后者的1.23倍。

2.4 對(duì)DPPH自由基的清除能力

DPPH自由基是一種在有機(jī)溶劑中穩(wěn)定的自由基，其溶液呈紫色，在517 nm處有最大吸收，當(dāng)有自由基清除劑存在時(shí)，DPPH的孤電子被配對(duì)，顏色變淺，吸光度減小，且吸光度的變化與自由基的被清除率呈線性關(guān)系，故可用來評(píng)價(jià)自由基的清除情況及活性物質(zhì)的抗氧化能力。由圖4可知，2種鐵皮石斛粉對(duì)DPPH自由基的清除能力均隨濃度的增大而增強(qiáng)，具有顯著的量效關(guān)系；在低濃度范圍內(nèi)，納米粉與超微粉的差異不明顯，當(dāng)濃度達(dá)到20 mg/mL時(shí)，前者的清除能力開始明顯強(qiáng)于后者，25 mg/mL時(shí)，納米粉與超微粉的清除率分別為82.80%和66.23%，此時(shí)納米粉是超微粉的1.25倍。

2.5 多糖溶解速率

多糖是鐵皮石斛的主要藥效成分，與抗氧化、抗腫瘤、增強(qiáng)免疫功能等藥理活性密切相關(guān)，其含量的高低是判斷鐵皮石斛質(zhì)量的主要依據(jù)，不同產(chǎn)地、不同條件、不同部位，甚至不同加工方法鐵皮石斛多糖的含量不同，同一材料不同粒徑粉末的多糖溶解速率也不同[29]。由圖5可知，在測定時(shí)間范圍內(nèi)，鐵皮石斛納米粉水溶液的多糖含量要顯著高于超微粉，并且多糖含量隨時(shí)間的延長變化不大，而超微粉多糖含量在前20 min保持平穩(wěn)，20 min后才開始增加，說明納米石斛粉的細(xì)胞破碎程度更大，粒徑更小，加快了多糖的溶出速度，短時(shí)間內(nèi)就能達(dá)到較高的濃度。

2.6 流動(dòng)性

粉末的流動(dòng)性通?？捎尚葜菇呛突莵矸从?，一般而言，休止角、滑角越大，流動(dòng)性越差。由表1可知，相較于超微粉，鐵皮石斛納米粉的休止角有所增大，滑角卻減小，這是因?yàn)榧{米粉的粒徑更小，比表面積更大，吸附和凝聚特性引起顆粒表面吸附性能和聚合力增強(qiáng)，使得顆粒能更加緊密地聚集在一起，流動(dòng)性減小，休止角增大，但在滑角的測定過程中，納米粉由于顆粒間摩擦力增加，粉末聚集的更緊密而成團(tuán)滑下，導(dǎo)致滑角的測定結(jié)果更小。

2.7 松密度

粉末的松密度主要取決于顆粒的大小、形狀及彼此間的黏附趨勢，通常顆粒半徑越小，形狀越規(guī)則，顆粒間間隙越小，松密度越大，越有利于人體吸收。由表2可知，鐵皮石斛納米粉的松密度大于超微粉，可見納米粉顆粒的半徑更小，更有利于粉末填充及人體吸收。

2.8 潤濕性

潤濕性反應(yīng)粉末親水性的強(qiáng)弱，表現(xiàn)為粉末和水潤濕后懸浮于水的時(shí)間，潤濕時(shí)間短即可縮短溶解時(shí)間。由表3可知，鐵皮石斛納米粉的潤濕時(shí)間長于超微粉，由于鐵皮石斛富含多糖，粉末在接觸水后，多糖迅速和水結(jié)合，在粉末外圍形成一層粘液層，阻止了水分子的進(jìn)一步浸入，導(dǎo)致浸潤時(shí)間延長。這也說明納米粉的細(xì)胞破碎程度更大，多糖類物質(zhì)溶出速度加快，有效成分一次性溶出率高。

2.9 膨脹力

膨脹力即吸水膨脹的能力，是反應(yīng)樣品水合能力的重要參數(shù)，其大小與顆粒的吸水膨脹性、顆粒間的孔隙率等密切相關(guān)，膨脹性大易使人產(chǎn)生飽腹感，可在一定程度上防止肥胖、腸道癌等。由表4可知，鐵皮石斛納米粉的膨脹力大于超微粉，主要是因?yàn)榧{米粉碎強(qiáng)度大，更多的親水性基團(tuán)及大分子物質(zhì)暴露出來，與水的接觸部位及接觸面積增多，故而膨脹力增大。

2.10 持水能力

持水能力反應(yīng)樣品與水的結(jié)合能力，單位質(zhì)量的樣品前后增重大則持水能力強(qiáng)，更易于消化吸收，不同粒度的顆粒由于表觀性質(zhì)的變化，其持水力也會(huì)發(fā)生改變。由圖6可知，鐵皮石斛納米粉與超微粉的持水力相差不大，且都是隨時(shí)間的延長先增大后減小，可能是因?yàn)?4 min后某些可溶性物質(zhì)溶出，導(dǎo)致持水力下降；納米粉持水力的增大程度要大于超微粉，主要是因?yàn)榧{米粉的顆粒小，比表面積大，與水的接觸面大，同時(shí)細(xì)胞破碎程度大，細(xì)胞內(nèi)大分子物質(zhì)與水結(jié)合多；同時(shí)納米粉持水力要先于超微粉下降，可能是納米粉顆粒的比表面積大，表面能大，可溶性物質(zhì)的溶出速率大，導(dǎo)致持水力的下降更迅速。

2.11 溶解性

由表5可知，鐵皮石斛納米粉與超微粉都呈現(xiàn)出很好的水溶性，二者差異不顯著。

2.12 水溶液體系穩(wěn)定性

溶液穩(wěn)定性直接影響到產(chǎn)品的品質(zhì)及感官，對(duì)于懸浮飲品，其溶液的懸浮穩(wěn)定性非常重要。由圖7可知，在所測時(shí)間范圍內(nèi)，鐵皮石斛納米粉水溶液的吸光值高于超微粉，進(jìn)一步驗(yàn)證了納米粉具有更高的溶解率和分散性。隨著時(shí)間延長，由于超微粉中部分相對(duì)大的顆粒出現(xiàn)沉降，使得超微粉溶液的吸光值逐漸下降，而納米粉保持穩(wěn)定，說明納米粉較超微粉具有更好的水溶液體系穩(wěn)定性，原因是納米粉顆粒更細(xì)，比表面積更大，與水結(jié)合的能力更強(qiáng)，相同條件下其溶解率高，分散性和穩(wěn)定性更好。

2.13 粒度分析

鐵皮石斛超微粉經(jīng)激光粒度儀進(jìn)行粒度分析，體積平均直徑為35.55 μm，納米粉經(jīng)X射線小角衍射檢測，體積平均直徑為283.1 nm，根據(jù)粒度分析圖8可知，超微粉總體積的97.2%顆粒粒徑分布于1～104 μm，納米粉總體積的99%顆粒粒徑分布于10～620 nm，可見超微粉及納米粉的粉體粒度大小差異顯著，納米粉細(xì)胞破碎程度大。

2.14 電鏡掃描

由圖9可知，鐵皮石斛超微粉與納米粉的電鏡掃描結(jié)果差異較大，超微粉顆粒較大，片狀結(jié)構(gòu)明顯，粉碎至納米級(jí)別后，片狀結(jié)構(gòu)減少，不規(guī)則顆粒狀增多，細(xì)胞破碎程度更大，表面更粗糙，在增加了與水接觸位點(diǎn)的同時(shí)，也增大了顆粒間的摩擦力，增強(qiáng)了粉末的團(tuán)聚性。

3 討論與結(jié)論

物料的生理功能與其物化特性相關(guān)聯(lián)，而物化特性又與顆粒粒度、形狀等有關(guān)，不同粒徑顆粒的比表面積、暴露的功能基團(tuán)不同，導(dǎo)致其流變學(xué)特性、水合特性等不同，最終可造成生物學(xué)特性上的差異[30]。王崑侖等[31]對(duì)三七總皂苷超微粉進(jìn)行研究，成功解決了其原粉水溶性差的問題。前期研究發(fā)現(xiàn)鐵皮石斛超微粉的物化特性及抗氧化能力要明顯優(yōu)于普通粉。

通過對(duì)2種粉末的流動(dòng)性、溶解性等物理特性進(jìn)行比較研究，納米粉除流動(dòng)性、潤濕時(shí)間等參數(shù)不如超微粉外，其在松密度、持水力、膨脹力、溶解性及水懸浮體系穩(wěn)定性上都要優(yōu)于超微粉。粒度分析及電鏡掃描結(jié)果直觀說明了納米粉顆粒的粒徑更小，細(xì)胞破碎程度更高，結(jié)構(gòu)由超微粉的片狀轉(zhuǎn)變?yōu)椴灰?guī)則顆粒狀。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鐵皮石斛納米粉對(duì)4種自由基的體外清除能力大于超微粉，顯示出更強(qiáng)的抗氧化能力；前者的粒徑更小，細(xì)胞破碎程度更高，表面更不規(guī)則，團(tuán)聚性增強(qiáng)，流動(dòng)性減弱，導(dǎo)致粉末的滑角減小，比表面積更大，與水的結(jié)合位點(diǎn)增多，因此粉末中多糖類物質(zhì)溶出速率增大，潤濕性下降；除此之外，納米粉的其它物理特性都要優(yōu)于超微粉，尤其是當(dāng)粉末完全分散于水中后，納米粉強(qiáng)的水懸浮體系穩(wěn)定性，使其在飲料等液體產(chǎn)品的加工中具有很好的開發(fā)前景。納米技術(shù)為食品、中藥的研制與開發(fā)提供了全新的思路和途徑，展現(xiàn)出無可比擬的優(yōu)越性和應(yīng)用前景，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。本研究為鐵皮石斛粉抗氧化特性的研究提供參考，也為納米粉碎技術(shù)在鐵皮石斛新功能食品的開發(fā)及利用方面提供科學(xué)依據(jù)，對(duì)鐵皮石斛深加工及營養(yǎng)價(jià)值的提高具有重要指導(dǎo)意義。

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