低溫帶皮菜籽粕微粉的不同粒級部分的功能特性

馮世坤 王衛(wèi)國 任志輝 宋永鑫 劉小芳 劉德徽

（河南工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，鄭州 450001）

低溫帶皮菜籽粕微粉的不同粒級部分的功能特性

馮世坤 王衛(wèi)國 任志輝 宋永鑫 劉小芳 劉德徽

（河南工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院，鄭州 450001）

為研究低溫帶皮菜籽粕微粉的不同粒級部分的功能特性，以經(jīng)低溫脫脂的帶皮菜籽粕為原料，經(jīng)微粉碎后篩分成212～425μm、150～212μm和106～150μm的3個不同粒級的微粉樣品，檢測這些樣品的吸水性、吸油性、乳化性和乳化穩(wěn)定性、蛋白質(zhì)體外消化率。結(jié)果表明：①3個不同粒級的微粉樣品之間的粗纖維含量存在顯著差異，表明三者的結(jié)構(gòu)組成成分有一定差異。②3個微粉樣品的乳化活性和乳化穩(wěn)定性隨粒度級別的減小而顯著增加（P＜0.01）。③3個微粉樣品的蛋白質(zhì)體外消化率隨粒度級別的減小而顯著增加（P＜0.01）。④不同粒級帶皮菜籽粕微粉樣品的吸水性與吸油性受其結(jié)構(gòu)組成物質(zhì)不同和粒度的雙重影響，與粒度的相關(guān)性不明顯。

低溫帶皮菜籽粕 微粉 粒級 功能特性

菜籽粕作為主要蛋白原料之一，在生產(chǎn)過程中大量使用，特別是在水產(chǎn)飼料中使用的比例較大。菜籽餅粕的蛋白質(zhì)量分數(shù)一般為35%～45%，且資源較豐富。菜籽粕的氨基酸組成較為平衡，與聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）和世界衛(wèi)生組織（WHO）推薦的人體氨基酸需要比例相接近［1］。

未變性菜籽蛋白有著良好功能特性［2-4］，已成為國際水產(chǎn)動物營養(yǎng)研究的熱點。周小泉等［5］就不同干熱處理對菜籽蛋白功能特性的影響做了較系統(tǒng)的研究，結(jié)果表明，過度熱處理會顯著劣化菜籽蛋白的功能特性，包括吸水性、吸油性、乳化性、乳化穩(wěn)定性、溶解度，并降低菜籽蛋白的消化率。菜籽粕是菜籽經(jīng)不同工藝脫脂后的剩余物，由于包含皮層和其他非蛋白成分，其功能特性和動物消化利用特性會不同于純菜籽蛋白，進而會影響顆粒飼料的加工質(zhì)量與消化利用率等。粉碎粒度亦可能影響菜籽粕的功能特性，因而應(yīng)有一個最佳的粉碎粒度或粒度范圍［6］。已有研究表明，適宜的粉碎粒度可顯著提高蛋白質(zhì)及干物質(zhì)的消化率［7-9］。而有關(guān)帶皮菜籽粕微粉的不同粒級部分的功能特性的研究鮮見報道。本試驗旨在研究低溫脫脂帶皮菜籽粕微粉的不同粒級部分的功能特性，以期為其開發(fā)和利用提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

油菜籽（秦油一號）：市售；胃蛋白酶（1∶3000）、胰蛋白酶（1∶250）：北京海賢技貿(mào)有限公司生產(chǎn)。

1.2 主要設(shè)備儀器

震動分級篩：河南省鶴壁市華通分析儀器有限公司；分析篩：新鄉(xiāng)同心機械有限公司；FW～200高速萬能粉碎機：成都名馳儀器有限責(zé)任公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品制備

提油：將菜籽粉碎通過2 mm孔徑篩片后，用索氏提取法提油，用乙醚作為提油溶劑，每次處理樣品100 g左右，提油時間約為20 h，水浴溫度為45℃，提過油的菜籽粕在瓷盤中晾干后備用。

不同粒級試樣制備：將提油后的低溫菜籽粕用旋風(fēng)粉碎機微粉碎，用0.425 mm（40目）、0.212 mm（70目）、0.150 mm（100目）、0.106 mm（140目）分析篩篩分得到粒度范圍為212～425μm、150～212μm和106～150μm的微粉樣品1、微粉樣品2和微粉樣品3。

對照樣品：直接取旋風(fēng)粉碎機粉碎過的菜籽粕作對照樣品。樣品的粒度用幾何平均粒度表示，測定方法按照王衛(wèi)國等［10］提出的四層篩法測定。

1.3.2 蛋白含量測定

按國標GB／T 6432—1994（半微量法）的方法進行。

1.3.3 粗纖維含量測定

按國標GB／T 6434—2006的方法進行。

1.3.4 吸水性測定

稱取菜籽粕樣品0.5 g，記為m0。置于10 mL離心管中，加入5.0 mL蒸餾水，攪勻后置于40℃水浴中保溫30 min，然后4 000 r／min離心30 min，傾去上層未吸附的蒸餾水，稱樣品質(zhì)量記為m，計算每克蛋白質(zhì)樣品的吸水性［11］。

1.3.5 吸油性測定

方法同吸水性的測定方法，加入5.0 mL蒸餾水改為5.0 mL大豆油。

1.3.6 乳化性及乳化穩(wěn)定性測定

配制1%的菜籽粕懸浮液，取100 mL該懸浮液與100 mL大豆油混合，在組織搗碎機中以10 000 r／min的速度攪打1 min，再以1 500 r／min的速度離心5 min，量取乳化層高度與總高度，乳化性記為乳化層高度與總高度之比［12］。

在50℃水浴30 min，再次測量體積比，記為乳化穩(wěn)定性。

1.3.7 體外消化率的測定

蛋白質(zhì)體外消化率的測定按文獻［13］進行。

1.3.8 統(tǒng)計分析方法：SAS 9.0統(tǒng)計分析軟件

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品的基本性質(zhì)

2.1.1 對照樣品的基本化學(xué)成分與粒度（表1）

表1 對照樣品菜籽粕的基本性質(zhì)

由表1看出，對照樣品的粗蛋白質(zhì)含量、粗纖維都在正常范圍，粗脂肪含量略高，而幾何平均粒度處在微粉碎的粒度（小于0.42 mm）。

2.1.2 不同粒級菜籽粕微粉的粗纖維含量

不同粒級的菜籽粕微粉樣品的粗纖維含量見表2。由表2可知，3個不同粒級的微粉樣品的粗纖維含量隨粒度的減小降低，且差異顯著（P＜0.05）。原因是菜籽粕的皮層部分粗纖維含量高，相對于籽實內(nèi)部分難于粉碎，所以粒度較大，留存在大粒度微粉樣品中的比例就相對較高。

表2 不同粒級菜籽粕微粉樣品的粗纖維含量

2.2 不同粒級菜籽粕微粉的吸水性

圖1為不同粒級菜籽粕微粉的吸水性測定數(shù)據(jù)。吸水性體現(xiàn)菜籽粕吸收或結(jié)合水分的能力。菜籽粕的吸水性高有利于混合、調(diào)質(zhì)等過程中，飼料對水分的吸收和理化特性的改善，有利于提高顆粒飼料產(chǎn)量、節(jié)能降耗。

圖1 不同粒級菜籽粕微粉的吸水性

由圖1可以看出，對照樣品菜籽粕的吸水性為2.5 g／g，而微粉樣品1、3的吸水性雖然低于對照樣品，但三者之間的差異未達到顯著水平（P＞0.05）。微粉樣品2的吸水性最小，與對照樣品有顯著差異，而與微粉樣品1、3之間無顯著差異?？赡茉蚴呛Y分造成了微粉樣品2與對照樣品在的結(jié)構(gòu)成分和微粒表面疏水性基團分布的顯著差異，如在此粒度范圍微粒表面可能有更多的疏水性基團分布［14］。

2.3 不同粒級菜籽粕微粉的吸油性

圖2為不同粒級菜籽粕微粉樣品的吸油性測定結(jié)果。

圖2 不同粒級菜籽粕微粉樣品的吸油性

由圖2可知，4個樣品的吸油性之間無顯著差異（P＞0.05）。但3個微粉樣品之間，吸油性隨粒度的減小而增大。表明大粒度的微粉樣品1的微粒表面可能有更多的憎油性基團分布。

2.4 不同粒級菜籽粕微粉的乳化性

乳化性好的菜籽蛋白可以促進脂肪與水分的乳化與結(jié)合，對提升飼料成品品質(zhì)與生產(chǎn)效率有重要的意義。圖3為不同粒級菜籽粕微粉樣品的乳化活性及乳化穩(wěn)定性測定值。

圖3 不同粒級菜籽粕微粉樣品的乳化性和乳化穩(wěn)定性

由圖3可見，乳化活性與乳化穩(wěn)定性在菜籽粕微粉樣品之間均隨粒度的減小而增大，其中，微粉樣品1與微粉樣品2、3之間的差異極顯著（P＜0.01）。而微粉樣品2與3之間，乳化性、乳化穩(wěn)定性無顯著差異（P＞0.05）。這與高云中等［15］研究的花生粕超微粉在189.72～23.19μm之間所表現(xiàn)出來的乳化性及乳化穩(wěn)定性的變化趨勢相吻合。菜籽粕微粉顆粒的乳化性決定于其顆粒表面的親水性和親油性基團的分布數(shù)量與性質(zhì)的強弱。微粉樣品2、3的乳化性和乳化穩(wěn)定性均極顯著高于微粉樣品1和對照樣品，表明在此粒度范圍內(nèi)組分的親水、親油特征基團暴露最多且作用最強。微粉樣品2、3之間的乳化特性無顯著差異表明，粒度級別的進一步減小并不能明顯改善其乳化性和乳化穩(wěn)定性，原因可能是：1）兩個粒度組分間的結(jié)構(gòu)物質(zhì)不同造成；2）對于這兩種粒級的菜籽粕組分而言，存在某一最佳的粒度范圍，在此范圍內(nèi)他們的最高乳化性和乳化穩(wěn)定性無顯著差異。

2.5 不同粒級菜籽粕微粉樣品的蛋白質(zhì)體外消化率

圖4為采用胃蛋白酶-胰蛋白酶兩步消化法測定的不同粒級菜籽粕微粉樣品的總體外消化率。體外消化率在一定程度上表征了飼料的潛在利用率。

圖4 不同粒級菜籽粕微粉樣品的蛋白質(zhì)體外消化率

由圖4可知，菜籽粕微粉樣品1、2、3的蛋白質(zhì)體外消化率隨粒級的減小而增大，以微粉碎樣品3的消化率最高，各樣品之間蛋白質(zhì)體外消化率的差異顯著（P＜0.05）。體外消化率與粒度有明顯的相關(guān)性。這與王衛(wèi)國等［13］所報道的結(jié)果一致。而對照樣品的粒度與微粉樣品1相當，二者的蛋白質(zhì)體外消化率也無顯著差異。就蛋白質(zhì)消化率而言，對于每種飼料原料，有一個獲得最高消化率的適宜粒度或粒度范圍。當飼料粉碎過細時，可能會對飼養(yǎng)動物胃腸造成角質(zhì)化和某些損害［16］，而粉碎粒度過粗，則會導(dǎo)致飼料的養(yǎng)分消化利用不充分，造成飼料浪費和環(huán)境污染。

3 結(jié)論

3.1 將粉碎的低溫帶皮菜籽粕粉樣品分級得到的3個不同粒級的微粉樣品之間的粗纖維含量存在顯著差異，表明三者的結(jié)構(gòu)組成成分有一定差異。

3.2 3個微粉樣品的乳化活性和乳化穩(wěn)定性隨粒度級別的減小而顯著增加（P＜0.01）。

3.3 3個微粉樣品的蛋白質(zhì)體外消化率隨粒度級別的減小而顯著增加（P＜0.01）。

3.4 不同粒級帶皮菜籽粕微粉樣品的吸水性與吸油性受其結(jié)構(gòu)組成物質(zhì)不同和粒度的雙重影響，與粒度的相關(guān)性不明顯。

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The Functional Properties of Fine Powder of Low Temperature Defatted Rapeseed Meal with Hull in Different Particle Size Levels

Feng Shikun Wang Weiguo Ren Zhihui Song Yongxin Liu Xiaofang Liu Dehui
（Bio-engineering College，Henan University of Technology，Zhengzhou 450001）

The purpose of the experiment is to study the functional properties of fine powders of low-temperature-defatting rapeseedmeal（LTDRSM）with hull at different particle size level.The LTDRSM with hullwas finely ground and sifted into 3 samples at different particle size level（212～425μm，150～212μm and 106～150 μm）.The functional properties includingwater absorbability（WA），oil absorbability（OA），emulsibility and emulsifying stability（ES），protein digestibility in vitro of these samples were studied.The results showed that：1.The significant difference existed among the crude fiber contents of the three fine powder samples of LTDRSM，which proved that the composition differences existed among the samples；2.The emulsibility and emulsifying stability of the three fine powder samples of LTDRSM obviously increased as the particle size reduced（P＜0.01）；3.The protein digestibility in vitro of the three fine powder samples of LTDRSM obviously increased as the particle size reduced（P＜0.01）.4.The WA and OA of the three fine powder samples of LTDRSM were affected by the components and particle size，the correlative between the particle size and WA and OA were not obvious.

low temperature defatted rapeseed meal with hull，fine powder，particle size level，functional property

TQ432.2

A

1003-0174（2015）01-0088-04

公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201203015）

2013-10-15

馮世坤，男，1989年出生，碩士，飼料加工新技術(shù)

王衛(wèi)國，男，1956年出生，教授，飼料加工新技術(shù)與飼料安全