固形物粒度對雜糧漿及山藥漿口感和淀粉消化性的影響

王子逸 張賓佳 趙思明 牛 猛 賈才華 熊善柏 房 振 李 晶

(華中農業(yè)大學食品科學技術學院1，武漢 430070) (佛山市順德區(qū)美的電熱電器制造有限公司2，佛山 528000)

粒度是指物料顆粒的大小，是粉碎程度的表征。對于球形顆粒，粒度即為直徑。對于非球形顆粒，則有以表面積、體積為基準的粒度表示方法[1]。粒度的測定目前主要采用激光粒度分析儀。食品粒度的大小對食品的消化性有著明顯的影響。粒度越小，消化率越高。粉食較粒食消化率高。如玉米粒的消化率為30%，而玉米面的消化率高達80%；大豆的消化率為45%，大豆粉的消化率則高達80%以上[2]。人在吃飯時的咀嚼也是為了粉碎食品，增加食品的消化率。

小腸消化和大腸發(fā)酵為碳水化合物的特有吸收方式[3]，淀粉需要在消化道水解酶的作用下分解成葡萄糖才能被人體吸收。而淀粉的來源[4]、化學結構[5-6]、加工條件[7]等因素的不同均可影響淀粉的糊化程度和淀粉的酶解特性，從而影響最終被人體吸收的葡萄糖的量。

淀粉的消化實驗主要有體內消化法和體外消化法。體內法耗資、費力、效率低、重復性、可比性差、同時測值又受種種條件限制[8]，體外法相對簡單快速，重復性好[9]。

隨著人們生活水平的提高，人們對方便、衛(wèi)生、自動化以及智能化的烹飪儀器的需求越來越高，破壁機就是時下熱門的機械。破壁機是一種能夠瞬間擊破食物細胞壁，釋放植物生化素的機器，同時，破壁機可以減小食物的粒度，從而增加食物的消化性。為此，本實驗選取了3中淀粉類食品，用不同的破壁工藝，采用體外模擬消化法，研究粒度對食品消化特性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅豆、山藥、薏仁：市售;葡萄糖試劑盒；糖化酶、胰酶、醋酸鈉。

1.2 儀器與設備

MJ-BL10S11破壁機；TDL-80-2B 型離心機；HTX酶標儀；Mastersizer激光粒度分析儀；mini zeta03納米球磨機。

1.3 方法

1.3.1 破壁機樣品制備

取原料(紅豆、山藥、薏仁)100 g，加入1 000 g水，用電磁爐煮原料10 min使之完全熟化，再將原料撈出轉移到破壁機中，加入約60 ℃熱水1 000 g，啟動機器，分別在4、6、8檔(13 000、19 500、26 000 r/min)下粉碎1.5、3、4.5 min，取樣，立即測定消化率。

1.3.2 球磨機樣品的制備

取原料(薏仁)50 g，加入1 000 g水，用電磁爐煮原料10 min，將樣品撈出，放入膠體磨中，加入約60 ℃熱水1 000 g，在膠體磨中破碎5 min，取400 mL加入到濕法球磨機中，在3 000 r/min的轉速下破碎1.5、3、4.5 min，取樣，備用。

1.3.3 粒度的測定

采用Mastersizer 激光粒度分析儀測定。

1.3.4 消化率的測定

立即稱取破壁后的樣品5 g于50 mL離心管中，添加15 mL 0.1 mol/L 的醋酸鈉緩沖液(pH=5.2)將淀粉樣品分散，然后將分散液放入37 ℃恒溫水浴鍋內平衡5 min，加入 5 mL混合酶液，立即放入37 ℃，150 r/min條件下的恒溫振蕩水浴鍋內孵育，孵育時間分別為0、10、20、60、90、120 min。到達設定時間間隔后，立即取出0.5 mL反應液，并加入4 mL 80%乙醇溶液終止反應，離心后，采用葡萄糖試劑盒測定上清液中葡萄糖含量[10,11]。

式中：A1為樣品吸光值；A2為標準葡萄糖試劑吸光值；A3為空白吸光值；C1為標準葡萄糖試劑濃度/mmol/L,C1=5 mmol/L；C2為樣品淀粉含量；k為樣品稀釋倍數,k=495；18為單位換算系數，mmol/L×18=mg/dL。

1.3.5 混合酶液的配置

稱取12 g 胰酶于離心管中，添加80 mL蒸餾水，于37 ℃攪拌混勻10 min，4 000 r/min離心10 min取上清液，即為酶Ⅰ；吸取2.8 mL糖化酶(300 U/mL)于試管中，加蒸餾水稀釋至6 mL,即為酶Ⅱ；吸取54 mL酶Ⅰ與酶Ⅱ混勻，并添加4 mL水稀釋，即為混合酶液。

1.3.6 感官評價

將破壁后的樣品立即進行感官評價，人數為5人，按照表1中感官評價標準進行打分。

表1 感官評價標準

1.3.7 數據處理

使用SAS軟件和Excel 2007處理數據。除粒徑外其余實驗重復3次，結果取平均值。

2 結果與討論

2.1 粒徑分布

圖1～圖3分別是紅豆、山藥、薏仁在不同破壁工藝下的粒度分布，表1是其平均粒徑。不同物料的粒徑分布圖基本上都呈現雙峰正態(tài)分布，同時隨著破壁時間的增長左峰會有一定的增加，雖然幅度不大。這種現象的原因是由于破壁不均勻導致的。此外，隨著破壁時間的延長雙峰的位置漸漸向左偏移，說明隨著破壁時間的增長，物料的整體粒徑越來越小。由表2的平均粒徑可知，隨著檔位的增加，破壁時間的增長，物料的平均粒徑是越來越小的。3個物料中山藥的粒徑較大，薏仁的粒徑較小，這可能與物料的特性有關。

圖1 不同檔位紅豆破碎后粒度分布圖

圖2 不同檔位山藥破碎后粒度分布圖

圖3 不同檔位薏仁破碎后粒度分布圖

表2 平均粒度

2.2 淀粉消化率

影響淀粉消化率的因素有食物外形、淀粉顆粒的大小和結晶結構、淀粉來源、淀粉的改性、食品的加工處理方式以及食品的儲藏過程等[12]。粒度對淀粉消化率的影響很大，Harmeet 等[13]對脫脂大米淀粉的研究表明，消化性與淀粉顆粒大小有直接聯系，顆粒越大消化速率越低；Snow 等[14]也指出，顆粒大小在決定消化速率中起著重要作用。

圖4～圖6分別是不同破壁情況下紅豆，山藥以及薏仁淀粉的消化情況。隨著消化時間的增加淀粉的消化率逐漸增加，隨著消化的進行，淀粉消化速率有降低的趨勢，同時，隨著檔位增加以及破壁時間的增長，淀粉的消化率逐漸增大，后趨于平緩。這可能是由于轉速增加，破壁時間增長使物料破碎程度增加，增大了消化酶與物料接觸的表面積，從而使物料的消化率增加。此外，薏仁的消化率整體上比其他兩種要高；紅豆的消化率處于中間值，已有研究人員驗證紅豆屬于消化速率較慢的食品[15]；山藥的消化率最低，山藥內部存在黏性多糖聚合物大分子(糖蛋白)[16]，這些物質可以阻斷淀粉與酶制劑的接觸，從而使山藥消化率降低。

由于薏仁的消化率要明顯高于紅豆和山藥，因此用破碎強度更大的球磨機破碎薏仁，來觀察其消化率的增加情況。

2.3 球磨樣品的粒徑與淀粉消化率

圖7、圖8分別是球磨后薏仁的粒度分布以及消化率。與薏仁破壁機破碎相比，球磨后薏仁的粒徑要遠小于破壁機破壁的粒徑，而且球磨后，粒度分布沒有出現雙峰曲線，這可能是由于球磨機比破壁機破碎物料更均勻，或者可能是由于破壁機破壁時間太短。消化率方面球磨和破壁機相比并沒有特別大的差距，說明破壁機的破壁效果已經足夠增加食品的消化性能了。

圖4 不同破壁程度紅豆淀粉的消化率

圖5 不同破壁程度山藥淀粉的消化率

圖6 不同破壁程度薏仁淀粉的消化率

圖7 球磨薏仁粒度分布

圖8 球磨薏仁的消化率

2.4 平均粒徑與淀粉消化率的相關性

由表3可以看出紅豆的粒徑與淀粉消化率由及其顯著的相關性(P<0.01)，薏仁的粒徑與消化率有顯著相關性(P<0.05)，山藥和球磨薏仁的消化性與粒徑沒有顯著的相關性(P>0.05)。從紅豆和薏仁的數據分析來看，粒度與消化率是負相關的，即粒度減小消化率會增加，因為增加了表面積；山藥的粒徑與消化率的相關性不顯著可能是因為原料本身所導致，而球磨薏仁的消化率之間并沒有顯著性差異，因此相關性不明顯。

表3 相關性分析

2.5 感官評價

表4是破壁機感官評價表，從表5可以發(fā)現薏仁米的得分普遍比同種工藝下其他食材的得分高，并且在8檔4.5 min下得分最高達到9.00。此外通過表1還可以發(fā)現紅豆和薏仁米在4檔加工條件下得分都不高，但在6，8檔得分都顯著提高，可能是由于在4檔的條件下顆粒較大，導致口感粗糙。山藥干的得分普遍偏低。

表4 破壁機感官評價

3 結論

粒度與消化性有一定的相關性，紅豆和薏仁的粒徑與消化性呈顯著負相關，即粒徑越小，消化率越大；山藥的粒徑與消化性沒有相關性；球磨薏仁的粒徑與消化率沒有相關性，這是因為球磨后粒徑相差不大，且球磨后的消化率與破壁機破壁后的消化率差別不大；對比3種物料淀粉消化性發(fā)現，薏仁淀粉的消化率最高，紅豆其次，山藥淀粉的最低，這與破碎粒度有很大關系，3種物料粒度上的差異還需從物料本身的結構和組成成分來分析，需要進一步的研究；感官評價表明薏仁破壁后的感官優(yōu)于同種工藝下紅豆和山藥的感官，表明感官評價與原料有很大關系。綜合來看，破壁機可以增加物料消化率，其原理是通過減小粒度，增加消化酶與物料的接觸面積從而加快消化，然而對于顆粒感不明顯、易黏結的食品，其粒徑與消化率的關系并不明顯。