超高靜壓改性麥麩對其功能性質(zhì)的影響

苗字葉，姚亞亞，劉陽星月，田博宇，李曉洋，李慧靜,*

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北 保定 071000；2.滄州市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，河北 滄州 061000）

小麥加工后的副產(chǎn)品麩皮約占加工小麥質(zhì)量的1/5左右，而且小麥麩皮中蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、纖維素、維生素和礦物質(zhì)的含量比面粉高出幾十倍[1]，但是目前小麥麩皮市場利用率和經(jīng)濟(jì)效益較低，這是對資源的極大浪費(fèi)[2]。

麥麩具有多種生理活性[3]，麥麩中富含的膳食纖維能夠促進(jìn)腸道蠕動，治療二型糖尿病[4]；麥麩中的阿拉伯木聚糖能明顯降低體內(nèi)膽固醇的含量[5]，防止動脈硬化；麥麩有清除體內(nèi)有害離子亞硝酸根的作用[6]；麥麩中酚類物質(zhì)具有抗氧化能力，Alves等[7]在可食用涂料配方中加入阿魏酸，結(jié)果發(fā)現(xiàn)阿魏酸可以延長鮮切蘋果的保質(zhì)期，說明阿魏酸在延長食品的保質(zhì)期方面有一定的應(yīng)用市場；段元霄等[8]通過動物實驗得出麥麩中的阿魏酰低聚糖能有效地提高大鼠血漿及組織中抗氧酶的活性，有效地改善了機(jī)體抗氧化能力的降低；Choi等[9]研究發(fā)現(xiàn)麥麩影響全身和腸道免疫功能，可作為一種免疫功能食品。麩皮精深加工成本低，且精深加工麥麩銷售價格適中，消費(fèi)對象廣泛，因此，研發(fā)適合現(xiàn)代人群口味的全麥?zhǔn)称肪哂锌尚行?。雖然傳統(tǒng)的熱加工技術(shù)能夠滅活麥麩中的脂肪酶類，改善麥麩的部分功能特性，但也會對食品品質(zhì)如風(fēng)味、色澤、營養(yǎng)成分、質(zhì)地以及功能特性產(chǎn)生很大的破壞[10]，影響加工產(chǎn)品的質(zhì)量。“非熱加工技術(shù)”因處理溫度低、能夠保留及改善食品原有品質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，成為了目前食品研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

超高靜壓處理食品的過程是一個純物理過程，它和傳統(tǒng)食品加熱處理工藝機(jī)制完全不同。高壓過程中，食品在液體介質(zhì)中體積被壓縮，導(dǎo)致食品成分中非共價鍵形成或破壞，食品中生物高分子物質(zhì)變性糊化，從而改善食品品質(zhì)[11]。但在此過程中，超高靜壓一般只破壞大分子的非共價鍵，而對于形成維生素、風(fēng)味物質(zhì)等小分子物質(zhì)的共價鍵無任何影響[12]，可以更好地保持食品的天然風(fēng)味、營養(yǎng)價值及色澤[13]。國內(nèi)外對超高靜壓改善膳食纖維功能特性研究較少，Mateos-Aparicio等[14]研究發(fā)現(xiàn)超高壓處理可顯著地增加豆渣膳食纖維中可溶性膳食纖維（soluble dieary fibre，SDF）的含量；Xie Fan等[15]發(fā)現(xiàn)超高靜壓處理改變了紫薯膳食纖維的單糖組成和結(jié)構(gòu)特征。李夢琴等[16]研究發(fā)現(xiàn)超高壓可以增大麥麩的持水力、膨脹力，且微粒表面出現(xiàn)較多的片層狀結(jié)構(gòu)。

本實驗旨在探討超高靜壓對小麥麩皮持油力、清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基能力、吸附膽固醇能力、清除亞硝酸根能力等功能性質(zhì)的影響，研究出改善麥麩功能性質(zhì)的最優(yōu)超高靜壓條件，為開發(fā)出具有減肥、抗衰老功效的麥麩產(chǎn)品提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

小麥麩皮（膳食纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)37.5%、蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)17.94%、脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.26%、灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.16%）、新鮮雞蛋、植物油均為市售；熱穩(wěn)定α-淀粉酶（酶活力≥20 000 U/mL）、淀粉葡萄糖苷酶（酶活力≥100 000 U/mL） 上海金穗生物科技有限公司；蛋白酶（酶活力1.5 AU/g） 諾維信（中國）生物技術(shù)有限公司；硝酸銀、氫氧化鈉、鹽酸、亞硝酸鈉、乙醇、DPPH、冰乙酸、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、鄰苯二甲醛等均為分析純試劑。

1.2 儀器與設(shè)備

HPP600MPa/1-10L超高靜壓設(shè)備 包頭科發(fā)高壓科技責(zé)任有限公司；L3660D低速離心機(jī) 上海知信實驗儀器技術(shù)有限公司；101-0AB電熱鼓風(fēng)干燥箱 奧豪斯儀器上海有限公司；KDN-08C型消化爐 浙江托普儀器有限公司；XL-100高效節(jié)能快速一體馬弗爐 鶴壁億欣儀器儀表有限公司；AK-4008中藥粉碎機(jī) 溫嶺市奧力中藥機(jī)械有限公司；752N型分光光度計 上海儀電分析儀器有限公司；SU8010型掃描電子顯微鏡 日本日立精密科學(xué)儀器有限公司；Nicolet iS10型傅里葉變換紅外光譜儀 美國Thermo Scientific儀器公司。

1.3 方法

1.3.1 超高靜壓改性

1.3.1.1 小麥麩皮預(yù)處理

取一定量的小麥麩皮，用水沖洗，烘干，再將麥麩過40、50、60 目篩，得到預(yù)處理麥麩粉。

1.3.1.2 超高靜壓處理條件單因素試驗

取200 g麥麩粉按照質(zhì)量的20%加水混合均勻，將得到的懸濁液轉(zhuǎn)移至30 cm×20 cm的鋁箔袋中，利用真空包裝機(jī)進(jìn)行封口，放入超高靜壓設(shè)備進(jìn)行超高靜壓處理。超高靜壓處理腔水浴循環(huán)裝置熱至所需溫度為20～25 ℃，體積為10 L，放置20 min，取出樣品真空冷凍干燥并裝袋備用，標(biāo)記為未處理樣品。

取200 g麥麩粉按照一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)加水混合均勻，將得到的懸濁液轉(zhuǎn)移至30 cm×20 cm的鋁箔袋中，利用真空包裝機(jī)進(jìn)行封口，放入超高靜壓設(shè)備進(jìn)行超高靜壓處理。超高靜壓處理腔水浴循環(huán)裝置加熱至所需溫度為20～25 ℃，體積為10 L，升壓速率為400 MPa/min，降壓速率為400 MPa/min，升壓至所需壓強(qiáng)，保壓時間達(dá)到后機(jī)器自動迅速卸壓。處理后的樣品真空冷凍干燥并裝袋備用，按照各處理條件做好標(biāo)記。

控制處理時間20 min、麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%、壓強(qiáng)400 MPa，改變麥麩粒度分別為40、50、60 目；控制壓強(qiáng)400 MPa、麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%、麥麩粒度40 目，改變處理時間分別為15、20、25 min；控制處理時間20 min、麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%、麥麩粒度40 目，改變壓強(qiáng)分別為200、300、400、500 MPa；控制處理時間20 min、壓強(qiáng)400 MPa、麥麩粒度40 目，改變麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為15%、20%、25%。

1.3.2 超高靜壓改性后麥麩基本性質(zhì)的測定

1.3.2.1 持水力的測定

取未處理的樣品和經(jīng)不同改性條件處理的樣品各1 g于100 mL離心管中，加入50 mL蒸餾水，電磁攪拌30 min，3 500 r/min離心20 min，傾倒法棄去上清液，稱殘留物質(zhì)量[17]。按式（1）計算持水力。

式中：m1為麥麩樣品干質(zhì)量/g；m2為殘留物的總質(zhì)量/g。

1.3.2.2 持油力的測定

取未經(jīng)處理的樣品和經(jīng)不同改性條件處理的樣品各1 g于100 mL離心管中，加入20 g植物油，振蕩均勻，室溫下靜置24 h，3 500 r/min離心20 min，傾倒法棄去上清液，擦干離心管內(nèi)外壁所附著的油脂和水分，稱殘留物質(zhì)量[17]。按式（2）計算持油力。

式中：m1為麥麩樣品干質(zhì)量/g；m2為殘留物的總質(zhì)量/g。

1.3.2.3 SDF的測定

SDF的測定方法參見楊曉莉等[18]中酶-重量法。

1.3.2.4 陽離子交換能力的測定

稱取一定量的樣品置于燒杯中，注入0.1 mol/L HCl，浸泡24 h后過濾，用蒸餾水洗去過量的酸，用體積分?jǐn)?shù)10% AgNO3溶液滴定濾液，直到不含氯離子為止（無白色沉淀產(chǎn)生）。將濾渣用微熱風(fēng)干燥后置于干燥器中備用。準(zhǔn)確稱取0.25 g干濾渣加入到100 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)5% NaCl溶液中，磁力攪拌器攪拌均勻后，每次用0.01 mol/L NaOH溶液滴定，記錄對應(yīng)的pH值，直到pH值變化很小為止，并根據(jù)得到的數(shù)據(jù)作V（NaOH）-pH關(guān)系圖[19]。

1.3.2.5 吸附亞硝酸根能力的測定

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：準(zhǔn)確稱取0.100 0 g干燥后的亞硝酸鈉，配制成質(zhì)量濃度為5 μg/mL的亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用液。取9 支50 mL帶塞比色管，按表1分別加入亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用液。于9 支比色管中分別加入2 mL對氨基苯磺酸溶液（4 g/L），混勻，靜置3～5 min后各加入1 mL鹽酸萘乙二胺溶液（2 g/L），加水至25 mL，混勻，靜置15 min，在538 nm波長處測吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線[20]。

表1 亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)曲線試劑添加量Table 1 Preparation of nitrite standard curve

吸附亞硝酸根能力的測定：準(zhǔn)確稱取1.0 g小麥麩皮于200 mL夾層燒杯中，加入50 mL亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用液，攪拌均勻，調(diào)節(jié)體系pH值為2.0（模擬人體胃液環(huán)境下效果比較明顯）[21]，37 ℃電磁攪拌2 h，于3 500 r/min下離心20 min，吸取2 mL上清液，加入2 mL對氨基苯磺酸溶液，混勻，靜置3～5 min后加入1 mL鹽酸萘乙二胺溶液，加水至25 mL，混勻，靜置15 min，在538 nm波長處比色。對照標(biāo)準(zhǔn)曲線換算出吸附后上清液中亞硝酸根的含量，按式（3）[20]計算亞硝酸根的吸附量。

式中：m為麥麩樣品干質(zhì)量/g；m0為吸附前亞硝酸根質(zhì)量/mg；m1為吸附后亞硝酸根質(zhì)量/mg。

1.3.2.6 清除DPPH自由基能力的測定

樣品管中加入0.5 mL待測樣品溶液，2.5 mL DPPH溶液，空白管和對照管分別用蒸餾水和體積分?jǐn)?shù)95%乙醇溶液替代DPPH溶液，避光條件下反應(yīng)30 min，515 nm波長處測定吸光度[22]，按式（4）計算DPPH自由基清除能力。

式中：A0為空白管吸光度；A1為對照管吸光度；A2為樣品管吸光度。

1.3.2.7 吸附膽固醇能力的測定

以總膽固醇質(zhì)量為橫坐標(biāo)、吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。吸附膽固醇能力的測定：取鮮雞蛋的蛋黃并稱質(zhì)量，用9 倍質(zhì)量蒸餾水充分?jǐn)嚧虺扇橐骸?zhǔn)確稱取2.0 g小麥麩皮膳食纖維于100 mL夾層燒杯中，加入50 g稀釋蛋黃液，攪拌均勻，調(diào)節(jié)體系pH值為7.0（模擬人體小腸環(huán)境效果比較明顯）[23]，37 ℃振蕩2 h，于4 000 r/min下離心20 min，吸取1 mL上清液，用體積分?jǐn)?shù)90%的醋酸稀釋5 倍，取0.1 mL，采用鄰苯二甲醛作顯色劑，在550 nm波長處比色。對照標(biāo)準(zhǔn)曲線換算出原蛋液中膽固醇含量和吸附后上清液中膽固醇含量，按式（5）[24]計算膽固醇的吸附量。

式中：m為麥麩樣品干質(zhì)量/g；m0為吸附前膽固醇質(zhì)量/mg；m1吸附后上清液中膽固醇質(zhì)量/mg。

1.3.2.8 麥麩中脂肪酶活力的測定

稱取麥麩樣品1.00 g，加入少量石英砂和1 mL植物油，混合均勻后加入5 mL pH 7.4的磷酸鹽緩沖液，研磨至糊狀，轉(zhuǎn)移至具塞錐形瓶中，用5 mL蒸餾水少量多次洗滌研缽，洗液并入具塞錐形瓶。36 ℃培養(yǎng)箱保溫24 h，取出加入乙醇-乙醚（4∶1，V/V）混合液50 mL，搖勻靜置1～2 min后過濾，棄去初濾液，移取25 mL濾液置于錐形瓶中，加入3～5 滴酚酞指示劑，用0.05 mol/L KOH溶液滴定至微紅色且30 s不褪色，記錄消耗KOH溶液的體積V1[25]，按式（6）計算脂肪酶活力。

式中：V1為消耗KOH溶液的體積/mL；V0為空白消耗KOH溶液的體積/mL；c為KOH溶液的濃度/（mol/L）；m為麥麩樣品干質(zhì)量/g；ω為樣品水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%。

1.3.3 超高靜壓改性后麥麩超微結(jié)構(gòu)的觀測

取適量麥麩樣品固定于觀察臺上，采用戊二醛將麥麩樣品進(jìn)行固定，再用濺射鍍膜法對樣品表面進(jìn)行鍍金，將其置于掃描電子顯微鏡下觀測形態(tài)。

1.3.4 超高靜壓改性前后麥麩SDF和IDF的傅里葉變換紅外光譜分析

選取超高靜壓改性條件為麥麩粒度40 目、處理時間20 min、400 MPa、麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的麥麩樣品提取麥麩SDF和不溶性膳食纖維（insoluble dietary fiber，IDF）。

分別稱取改性前后1.0 g麥麩樣品，分別經(jīng)熱穩(wěn)定α-淀粉酶、中性蛋白酶、淀粉葡萄糖苷酶酶解，之后水煮滅酶，濾液用4 倍體積的體積分?jǐn)?shù)95%乙醇溶液醇沉10 h、離心、干燥得SDF，濾渣用熱水多次洗滌、干燥得IDF。

分別稱取改性前后的麥麩SDF和IDF，在紅外燈下將麥麩樣品與KBr粉末以2∶48的質(zhì)量比混勻并充分研磨，利用真空壓片機(jī)進(jìn)行壓片，置于傅里葉變換紅外光譜儀中進(jìn)行掃描，在4 000～400 cm-1的光譜范圍內(nèi)進(jìn)行掃描測定，繪制傅里葉變換紅外光譜圖。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 17.0軟件，選用Duncan’s檢驗比較多組實驗數(shù)據(jù)之間的差異，P＜0.05表示差異顯著，采用Origin 9.1軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同麥麩粒度對超高靜壓改性麥麩功能性質(zhì)的影響

由圖1可知，超高靜壓改性顯著地增加了麥麩的持水力和持油力，不同麥麩粒度之間差異不明顯，說明麥麩粒度在40～60 目范圍內(nèi)，超高靜壓對麥麩吸附力影響差異不明顯。超高靜壓顯著增大了胃液條件下麥麩對亞硝酸根的清除能力，但是隨著麥麩粒度的減小，清除能力降低。改性麥麩的DPPH自由基清除率降低，這可能是麥麩中的多酚類物質(zhì)受到了破壞，不同粒度麥麩的抗氧化活性與多酚含量呈正相關(guān)，麥麩中阿魏酸主要為結(jié)合多酚，且隨著粒度的減小多酚含量顯著降低，這和王小平等[26]的研究結(jié)論一致。綜上可知，粒度對麥麩中的多酚及抗氧化活性有顯著影響。超高靜壓處理增大麥麩中SDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但隨著粒度的減小，SDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，40 目時SDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高。超高靜壓處理麥麩后陽離子交換能力發(fā)生了改變，圖1C中曲線越陡峭表示陽離子交換能力越強(qiáng)，40 目時最有利于影響消化道內(nèi)的滲透壓，王躍等[19]研究得出，為體內(nèi)呈現(xiàn)一個緩沖能力相對較強(qiáng)的環(huán)境有利于消化吸收。隨著粒度的增加，吸附膽固醇能力和脂肪酶活力都是先增加后減小，這可能是因為隨著粒度的增大，超高靜壓對麥麩結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定影響；但當(dāng)粒度過大時，由于淀粉等物質(zhì)的包埋會影響壓力對膳食纖維的破壞，而當(dāng)粒度更小時，大分子物質(zhì)的長鏈斷裂，短鏈含量增加，可溶性組分含量增加，物料的組分發(fā)生變化，使得物料對水、油和膽固醇的束縛能力降低[19]。40 目麥麩的脂肪酶活力最低，但50 目麥麩的吸附膽固醇能力較高，綜合考慮在40 目下，亞硝酸根清除能力、SDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)、陽離子交換能力較好，脂肪酶活力較低，在50 目下，持水力、持油力、DPPH自由基清除能力和吸附膽固醇能力較好，但是麥麩粒度對麥麩功能性質(zhì)影響較小，40 目和50 目粒度差別不是很明顯，可根據(jù)需要改善的功能指標(biāo)選擇最適粒度。

圖1 不同麥麩粒度對超高靜壓改性麥麩功能性質(zhì)的影響Fig. 1 Effect of particle size on functional properties of HPP modified wheat bran

2.2 超高靜壓不同時間處理對麥麩功能性質(zhì)的影響

圖2 超高靜壓不同時間處理對麥麩功能性質(zhì)的影響Fig. 2 Effect of pressure holding time on functional properties of HPP modified wheat bran

由圖2可知，隨著超高靜壓處理時間的延長，麥麩的持水力和持油力之間無明顯變化，這是因為當(dāng)達(dá)到一定處理時間時，超高靜壓已經(jīng)基本破壞了麥麩的結(jié)構(gòu)；亞硝酸根清除率先增加后降低再增加，DPPH自由基清除率逐漸降低。超高靜壓可使膳食纖維生物大分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，增加SDF的含量[27]，SDF在人體內(nèi)的生理活性明顯高于IDF，并有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)糖類和脂類代謝的生理功能，可以調(diào)節(jié)人體內(nèi)含量過高的膽固醇，預(yù)防心血管疾病，SDF含量高有利于更好地發(fā)揮麥麩的生理功能[17]；陽離子交換能力在20 min時最強(qiáng)，有研究表明一些陽離子交換能力較強(qiáng)的膳食纖維，能在一定程度上破壞或分解脂質(zhì)的乳化體系，減少人體對膽固醇以及脂肪的吸收[28]。隨著時間的延長，壓力破壞了維持酶活性中心的非共價鍵，導(dǎo)致酶發(fā)生解離，酶活力降低[29]。吸附膽固醇能力隨著時間的延長逐漸增加。在15 min時持水力和DPPH自由基清除率較高，在20 min時持油力、SDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)和陽離子交換能力較好，在25 min時亞硝酸根清除率、吸附膽固醇能力較好，脂肪酶活力較低。

2.3 超高靜壓不同壓強(qiáng)處理對麥麩性質(zhì)的影響

圖3 超高靜壓不同壓強(qiáng)處理對麥麩功能性質(zhì)的影響Fig. 3 Effect of pressure on functional properties of HPP modified wheat bran

由圖3可知，隨著超高靜壓處理壓強(qiáng)的增大，持水力和持油力都逐漸增加，400 MPa和500 MPa已經(jīng)沒有顯著差異，相對達(dá)到最高；隨著壓強(qiáng)的增大，SDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)先增加后減少，有研究采用高效液相色譜-蒸發(fā)光散射檢測器對豆渣進(jìn)行碳水化合物分析，發(fā)現(xiàn)超高靜壓處理纖維可以增加可溶性碳水化合物的含量[30]。亞硝酸根清除率在300 MPa時達(dá)到最高，DPPH自由基清除率在400 MPa時明顯下降，這和潘芳[31]的研究結(jié)果一致；陽離子交換能力曲線在400 MPa時最陡峭，說明此時陽離子交換能力最強(qiáng)，其他處理之間無明顯差異；隨著處理壓強(qiáng)的增大，麥麩中脂肪酶活力先降低后增加，這是由于麥麩中脂肪酶屬于蛋白質(zhì)，隨著壓強(qiáng)的增大，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)受到了破壞，導(dǎo)致麥麩中脂肪酶活力降低，Eisenmenger等[32]研究得出高溫高壓可以使脂肪酶活力提高；麥麩脂肪酶活力在400 MPa時最低，500 MPa顯著升高，脂肪酶活力較高不利于麥麩保存。膽固醇吸附能力在超高靜壓處理后顯著增強(qiáng)，且隨著壓強(qiáng)的增加先降低后升高。在300 MPa時，亞硝酸根清除率和DPPH自由基清除率較高，在400 MPa時，持油力、SDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)及陽離子交換能力較好，脂肪酶活力較低，在500 MPa時持水力和吸附膽固醇能力較好。

2.4 不同麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)對超高靜壓改性麥麩功能性質(zhì)的影響

超高靜壓顯著地提高了麥麩的持水力，這和李夢琴等[33]的研究結(jié)果一致，但是不同改性麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)對持水力影響差異不明顯。隨著麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，SDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)先增加后減少，在麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%時SDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，超高靜壓處理后DPPH自由基清除能力顯著降低，但隨著麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加逐漸增強(qiáng)，亞硝酸根清除率在麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%時最高；不同麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)對陽離子交換能力無明顯影響；脂肪酶活力隨著麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加先降低后增加，麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20%時脂肪酶活力最低，在麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%時，吸附膽固醇能力最強(qiáng)。在麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%時，亞硝酸根清除率最高；在麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%時，持油力、SDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)、陽離子交換能力最高，脂肪酶活力最低；在麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%時，持水力、吸附膽固醇能力和DPPH自由基清除率最高。

圖4 不同麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)對超高靜壓改性麥麩功能性質(zhì)的影響Fig. 4 Effect of wheat bran concentration on functional properties of HPP modified wheat bran

2.5 超高靜壓改性前后麥麩的微觀結(jié)構(gòu)

圖5 超高靜壓改性前（A）、后（B）麥麩的掃描電子顯微鏡圖Fig. 5 Scanning electron micrograph of wheat bran before (A) and after (B) HHP modification

從圖5結(jié)果可看出，在相同的放大倍數(shù)下，超高靜壓改性前后麥麩具有不同形態(tài)的微觀結(jié)構(gòu)。超高靜壓改性后的麥麩結(jié)構(gòu)疏松，孔隙增多增大，樣品呈現(xiàn)片層狀，顆粒表面變得粗糙，呈蜂窩狀，由很多的小顆粒聚集在一起形成，這種結(jié)構(gòu)使水分更容易滲入并且使其可以吸收更多的水分。結(jié)構(gòu)變疏松可以使更多的親水基團(tuán)外露而增加物料與水、油等物質(zhì)的接觸面積，這與實際測定的改性后麥麩樣品的持水力、持油力及SDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)等性質(zhì)增強(qiáng)有良好的相關(guān)性。

2.6 超高靜壓改性前后麥麩SDF、IDF的傅里葉變換紅外光譜分析結(jié)果

圖6 超高靜壓改性前后麥麩SDF的傅里葉變換紅外光譜圖Fig. 6 FTIR spectra of wheat bran SDF before and after HHP modification

經(jīng)過超高靜壓處理的麥麩SDF的傅里葉變換紅外光譜如圖6所示。在3 300～3 500 cm-1內(nèi)出現(xiàn)較強(qiáng)的寬展圓滑的吸收峰是O—H的伸縮振動，未處理麥麩SDF和超高靜壓改性麥麩SDF分別在3 415 cm-1和 3 420 cm-1處出現(xiàn)寬展圓滑的吸收峰是O—H的伸縮振動所致。改性前后麥麩SDF分別在2 929 cm-1和2 926 cm-1處出現(xiàn)弱吸收峰，是糖類C—H的反對稱伸縮振動所致，1 200～1 400 cm-1內(nèi)是C—H的變角振動吸收峰，這些區(qū)域的吸收峰為糖類的特征吸收峰。改性前后麥麩SDF分別在1 079 cm-1和1 080 cm-1處出現(xiàn)較強(qiáng)吸收峰，是由C—O—C中C—O伸縮振動和C—O—H的O—H變角振動產(chǎn)生，也是多糖類的另一特征吸收峰。1 663 cm-1或1 664 cm-1附近為—COOH的吸收峰，峰強(qiáng)度較大，表明麥麩SDF經(jīng)過高壓處理后糖醛酸含量增加。推測麥麩經(jīng)改性處理后，SDF的單糖含量發(fā)生變化。改性麥麩SDF在3 442 cm-1附近出現(xiàn)的吸收峰更強(qiáng)，說明在制備改性麥麩SDF時，部分糖苷鍵斷裂，形成—OH增多。綜合分析得出改性前后麥麩SDF結(jié)構(gòu)很相似，由于結(jié)合程度或含量不同，導(dǎo)致在吸收強(qiáng)度上存在差異。

圖7 超高靜壓改性前后麥麩IDF的傅里葉變換紅外光譜圖Fig. 7 FTIR spectra of wheat bran IDF before and after HHP modification

經(jīng)過超高靜壓處理的麥麩IDF的傅里葉變換紅外光譜如圖7所示。由于氫的振動，IDF的傅里葉變換紅外光譜圖中發(fā)現(xiàn)了3 428 cm-1或3 427 cm-1處由O—H伸縮振動所致拉伸帶，與未處理麥麩IDF相比，觀察到超高靜壓處理的峰值強(qiáng)度增大，這可能是由于超高靜壓處理誘導(dǎo)纖維素內(nèi)分子內(nèi)氫鍵斷裂，導(dǎo)致O—H顯著增多[15]。1 200～1 400 cm-1內(nèi)是C—H的變角振動吸收峰，為糖類的特征吸收峰，與未處理樣品相比，超高靜壓處理后的峰值強(qiáng)度降低，這與部分IDF轉(zhuǎn)換成了SDF的結(jié)果相吻合。由傅里葉變換紅外光譜圖可看出麥麩樣品的基團(tuán)類型未變，表明麥麩IDF樣品中的糖類型未變。

3 結(jié) 論

本研究采用超高靜壓技術(shù)處理麥麩，然后利用單因素試驗測定了超高靜壓對小麥麩皮持水力、持油力、SDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)、亞硝酸根清除率、吸附膽固醇能力、清除DPPH自由基能力等功能性質(zhì)的影響。結(jié)果表明：超高靜壓技術(shù)改性麥麩的功能性質(zhì)有較大程度的改善，改性后的麥麩持水力、持油力增強(qiáng)，SDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，亞硝酸根吸附能力增強(qiáng)，DPPH自由基清除能力降低，陽離子交換能力增強(qiáng)，吸附膽固醇能力增強(qiáng)，脂肪酶活力顯著降低。適合增加麥麩SDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)、陽離子交換能力、降低脂肪酶活力的條件為麥麩粒度40 目、處理時間20 min、壓強(qiáng)400 MPa、麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%；適合提高持水力和持油力的條件為麥麩粒度50 目、處理時間15 min、壓強(qiáng)400 MPa、麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%；適合提高亞硝酸根清除能力的條件為麥麩粒度40 目、處理時間25 min、壓強(qiáng)300 MPa、麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%；適合提高膽固醇吸附能力的條件為麥麩粒度50 目、處理時間25 min、壓強(qiáng)500 MPa、麥麩質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%。通過掃描電子顯微鏡可以看出，超高靜壓破壞了麥麩膳食纖維的組織結(jié)構(gòu)，增大了麥麩與外界物質(zhì)接觸的比表面積、通過傅里葉變換紅外結(jié)構(gòu)分析可以看出，超高靜壓破壞了纖維素之間的氫鍵，SDF質(zhì)量分?jǐn)?shù)和官能團(tuán)數(shù)量顯著增加，而且各個功能性質(zhì)與超高靜壓處理條件具有明顯的量效關(guān)系，本研究可為麥麩的深度開發(fā)和利用提供有效的理論參考。未來研究可通過分析各個功能指標(biāo)的相關(guān)性篩選出需要改性的多個功能性質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化，選擇最合適的條件。