微粉碎對(duì)百香果皮纖維粉理化性質(zhì)及功能活性的影響

曹琦琦，黃妮子，滕建文，韋保耀，夏 寧，黃 麗

（廣西大學(xué)輕工與食品工程學(xué)院，廣西南寧 530000）

百香果（Passiflora eduliaSims）原產(chǎn)于南美洲，在我國(guó)福建、海南、廣東、廣西、臺(tái)灣等省區(qū)均有種植，其中廣西是百香果非常重要的種植基地。百香果在加工業(yè)中主要是使用其果漿，而占整果質(zhì)量50%以上的百香果皮利用則非常有限。百香果皮中富含膳食纖維，已有多個(gè)研究[1?2]證明百香果皮中的膳食纖維含量達(dá)60%以上。膳食纖維不能被人體消化酶分解、吸收，并且具有幫助排便、預(yù)防結(jié)腸癌等功效[3]，已經(jīng)被認(rèn)定為人體所需的第七大營(yíng)養(yǎng)素。

在食品工業(yè)中，選擇膳食纖維添加劑時(shí)，除了考慮其來(lái)源、化學(xué)組成、低色素等因素以外，粉體粒徑大小也是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。在食品加工時(shí)通常以粉碎來(lái)增加物料的均一細(xì)密性及比表面積。經(jīng)粉碎后的膳食纖維細(xì)胞壁被破壞后可暴露出更多的活性基團(tuán)與活性物質(zhì)，從而改善物料的粉體學(xué)性質(zhì)、理化性及功能活性[4]。適當(dāng)?shù)姆鬯榭梢蕴岣咴系募庸ば阅?，改善口感，增加?xì)膩感，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收[5?6]。過(guò)度的粉碎則會(huì)對(duì)粉體的結(jié)構(gòu)造成破壞，導(dǎo)致理化和功能活性的下降[7?8]。陳潔等[9]就測(cè)定了不同粒徑馬鈴薯塊對(duì)面條品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)馬鈴薯塊粒徑>2～3 mm時(shí)，面條的品質(zhì)最好。李曼等[10]測(cè)定改性蕨菜膳食纖維對(duì)面團(tuán)質(zhì)構(gòu)及酥性餅干品質(zhì)影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品中添加過(guò)120目篩的改性蕨菜膳食纖維表現(xiàn)出最好的感官品質(zhì)。因此，研究不同粒徑PFPR的理化性質(zhì)及功能活性，可以為其在食品工業(yè)中不同的應(yīng)用提供一定的參考。

本研究中將PFPR通過(guò)物理方式粉碎后篩分成不同的粒徑的級(jí)分，對(duì)不同粒徑PFPR粉體的微觀結(jié)構(gòu)、粉體學(xué)性質(zhì)、理化性及功能活性進(jìn)行評(píng)價(jià)，探討粉碎對(duì)各性質(zhì)的影響；測(cè)定各粒徑下PFPR中的多酚含量，分析多酚含量與抗氧化功效的相關(guān)性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

百香果果皮 采自廣西香果人家農(nóng)業(yè)科技有限公司的百香果果園；乙醇 分析純，成都市科隆化學(xué)品有限公司；VC、沒(méi)食子酸、福林酚、12000～14000 Da透析袋、葡萄糖試劑盒 上海源葉生物科技有限公司；2,2-聯(lián)苯基-1-苦基肼基（DPPH） 梯希愛(ài)上?；晒I(yè)發(fā)展有限公司；2,2'-聯(lián)氮雙（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二銨鹽（ABTS） 羅恩化學(xué)試劑；實(shí)驗(yàn)所用所有試劑均為分析級(jí)。

UV 1601PC紫外分光光度計(jì) 日本島津公司；Centrifuge 5810R高速冷凍離心機(jī) 上?？蠌?qiáng)儀器有限公司；MS-H-Pro+磁力攪拌器 廣州靖揚(yáng)儀器設(shè)備有限公司；SHZ-88水浴恒溫振蕩器 江蘇金怡儀器科技有限公司；QM-1SP2行星式球磨機(jī) 南寧大學(xué)儀器廠；QE-1000手提式中藥粉碎機(jī) 江陰市洲元藥化機(jī)械制造有限公司；Hitachi SU8220場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡 日本日立公司；SB-5200超聲波清洗機(jī) 寧波新芝科器研究所；NDJ-8S黏度計(jì) 上海方瑞儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品制備

1.2.1.1 PFPR的制備 參考種俸亭等[1]制備百香果皮醇余物的方法，百香果運(yùn)回以后切半，挖漿去瓤，55℃熱風(fēng)干燥至水分5%以下，果皮粉碎以后避光保存。稱(chēng)取粉碎后的百香果皮粉1000.00 g，用70%的乙醇（料液比1:20）室溫提取1 h，多次重復(fù)至上清液無(wú)色，去除上清液，收集沉淀，55℃熱風(fēng)干燥60 h，再經(jīng)手提式中藥粉碎機(jī)粉碎以后，過(guò)篩取80～200目間粉體備用，即PFPR（628.30 g）。所制PFPR的基本物質(zhì)成分為：水分（3.84±0.06）g/100 g、灰分（2.83±0.03）g/100 g dw、蛋白質(zhì)（3.81±0.06）g/100 g dw、脂肪（0.35±0.03）g/100 g dw、總膳食纖維（TDF）（91.30±0.01）g/100 g dw、可溶性膳食纖維（SDF）（14.01±0.18）g/100 g dw、不可溶性膳食纖維（IDF）77.29±0.18（g/100 g dw）、總酚0.01±0.00（g/100 g dw）。

1.2.1.2 不同粒徑PFPR的制備 將PFPR用手提式中藥粉碎機(jī)在室溫下初步粉碎后，PFPR分別用80、100、150、200、300目標(biāo)準(zhǔn)目篩進(jìn)行篩分，取篩下物，得到5個(gè)不同的級(jí)分1、2、3、4、5，另取部分過(guò)300目篩的篩下物用球磨機(jī)在室溫、常壓下以轉(zhuǎn)數(shù)300 r/min，磨15 h后得到球磨粉為級(jí)分6。

1.2.2 不同粒徑PFPR的粒度及微觀結(jié)構(gòu)測(cè)定

1.2.2.1 不同粒徑PFPR的粒度測(cè)定PFPR的粒度測(cè)定使用激光衍射粒度分析儀，儀器測(cè)定方式選用干法測(cè)定。用D10、D50、D90作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中D10、D50、D90分別表示粉體累計(jì)粒度分布的百分?jǐn)?shù)到達(dá)10%、50%及90%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑，D50也表示粉體的平均粒徑。

1.2.2.2 不同粒徑PFPR的微觀結(jié)構(gòu) 將不同的粉體樣品，固定于樣品臺(tái)上，用掃描電鏡進(jìn)行觀察，對(duì)比分析不同粉體之間的表面形貌特點(diǎn)。

1.2.3 不同粒徑PFPR的粉體學(xué)性質(zhì)測(cè)定

1.2.3.1 堆積密度測(cè)定 不同粒徑PFPR堆積密度測(cè)定參考唐明明等[11]的方法。即稱(chēng)取20.00 g的樣品緩慢加入到100 mL的刻度量筒中，讀取量筒中樣品相應(yīng)的體積，通過(guò)樣品質(zhì)量和體積的比，按式（1）計(jì)算堆積密度（g/mL）。

式中：m為樣品質(zhì)量，g；V為樣品體積，mL。

1.2.3.2 振實(shí)密度測(cè)定 不同粒徑PFPR振實(shí)密度測(cè)定參考Caliskan等[12]的方法。稱(chēng)取20.00 g的樣品緩慢加入到100 mL的刻度量筒中，輕輕敲打量筒壁120次后，讀取量筒中樣品相應(yīng)的體積，按式（2）計(jì)算振實(shí)密度（g/mL）。

式中：m為樣品質(zhì)量，g；V為樣品體積，mL。

1.2.3.3 休止角測(cè)定 不同粒徑PFPR休止角測(cè)定參考陳緒龍等[13]的方法。稱(chēng)取10.00 g的樣品沿漏斗壁緩慢倒入，使樣品緩慢落至水平放置在桌面的白紙上，樣品完全落下之后，測(cè)定紙面樣品堆的斜面與紙面夾角，記為休止角（°）。

1.2.4 不同粒徑PFPR理化性的測(cè)定

1.2.4.1 持水力測(cè)定 持水力測(cè)定參照吳進(jìn)等[14]的方法略有修改，準(zhǔn)確稱(chēng)取0.500 g樣品于50 mL離心管中，用移液管準(zhǔn)確加入15 mL蒸餾水，在室溫下放置24 h，于離心機(jī)中離心20 min（4000 r/min）后，小心倒出上清液，并用濾紙及時(shí)吸干離心管內(nèi)壁殘留的水分，室溫條件下放置3 min后稱(chēng)量。樣品持水力按照式（3）計(jì)算。

式中：M0為樣品質(zhì)量，g；M1為離心管質(zhì)量，g；M2為樣品吸水后質(zhì)量與離心管質(zhì)量總和，g。

1.2.4.2 持油力測(cè)定 持油力測(cè)定參照吳進(jìn)等[14]的方法略有修改，準(zhǔn)確稱(chēng)取0.500 g樣品于50 mL離心管中，用移液管準(zhǔn)確加入10 mL花生油，于室溫下放置30 min，于離心機(jī)中離心20 min（4000 r/min）后，小心倒出上清液，用濾紙及時(shí)吸離心管內(nèi)壁殘留的油，室溫條件下放置3 min后稱(chēng)量。樣品持油力按照式（4）計(jì)算。

式中：M0為樣品質(zhì)量，g；M1為離心管質(zhì)量，g；M2為樣品吸油后質(zhì)量與離心管質(zhì)量總和，g。

1.2.4.3 膨脹力測(cè)定 膨脹力測(cè)定參照唐明明等[11]的方法。準(zhǔn)確稱(chēng)取1.000 g樣品置于25 mL具塞刻度試管中，讀取樣品體積V1，加入20 mL蒸餾水，震蕩混勻后，在室溫下放置24 h后，待樣品完全膨脹后，讀取樣品膨脹后體積V2。樣品膨脹力按照式（5）計(jì)算。

式中：M0為樣品質(zhì)量，g；V1為樣品原始體積，mL；V2為樣品吸水膨脹后體積，mL。

1.2.4.4 結(jié)合水力測(cè)定 結(jié)合水力的測(cè)定參照陳良云[15]的方法。準(zhǔn)確稱(chēng)取0.500 g的樣品于50 mL離心管中，用移液管準(zhǔn)確加入25 mL蒸餾水，并迅速混勻后置于室溫下4 h，于離心機(jī)中離心20 min（4000 r/min）后，小心倒出上清液，再用濾紙及時(shí)吸干離心管內(nèi)壁殘留的水分后，稱(chēng)量濕樣品和離心管總重，繼而放入80℃的烘箱中充分干燥后再次稱(chēng)重。樣品結(jié)合水力按照式（6）計(jì)算。

式中：M0為樣品質(zhì)量，g；M1為吸水后樣品質(zhì)量與離心管質(zhì)量總和，g；M2為烘干后樣品質(zhì)量與離心管質(zhì)量總和，g。

1.2.4.5 陽(yáng)離子交換能力測(cè)定 參照陶姝穎等[16]的方法略有修改，精確稱(chēng)取0.500 g樣品，置于50 mL小燒杯中，加入10 mL100 mmol/L的鹽酸，室溫下靜置24 h后，過(guò)濾，再用蒸餾水反復(fù)沖洗濾渣至中性，將濾渣轉(zhuǎn)移到三角瓶中，加入15%的NaCl 100 mL，然后室溫下攪拌30 min后用0.1 mol/L的NaOH滴定。以5%的酚酞作為指示劑，5 min內(nèi)三角瓶中液體不變色為滴定的終點(diǎn)。以蒸餾水替代鹽酸為空白。樣品陽(yáng)離子交換能力按照式（7）計(jì)算。

式中：V1：樣品所消耗15% NaOH溶液的體積，mL；V0：空白所消耗的15% NaOH溶液的體積，mL；C：NaOH溶液濃度，100 mmol/L；M：樣品質(zhì)量，g。

1.2.4.6 黏度測(cè)定 參考羅歡[17]的方法。3%（w/v）的樣品加入到100 mL蒸餾水中，混均勻后在室溫下靜置18 h，待充分膨脹后，磁力攪拌2 min，然后用NDJ-8S黏度計(jì)在30 s內(nèi)測(cè)定混合物黏度。測(cè)定參數(shù)：轉(zhuǎn)子型號(hào)選擇1號(hào)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)數(shù)為60 r/min 。

1.2.5 不同粒徑PFPR總酚含量的測(cè)定

1.2.5.1 不同粒徑PFPR總酚 樣液的提取根據(jù)種俸亭等[1]的方法略有修改，PFPR按照料液比（1:15）加入80%的乙醇溶液進(jìn)行提取，室溫下磁力攪拌1 h，過(guò)濾后沉淀如上述方法繼續(xù)提取至上清液無(wú)色，合并所有濾液，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去乙醇后定容到50 mL，備用。該備用樣液用于總酚含量測(cè)定及抗氧化能力測(cè)定。

1.2.5.2 總酚含量的測(cè)定 總酚的測(cè)定按照Dudonne等[18]的方法，即0.400 mL的樣液與1.60 mL 7.5%Na2CO3及2.00 mL 10%Folin-Ciocalteu試劑混合，室溫避光反應(yīng)1 h后，于765 nm處測(cè)定吸光值。以沒(méi)食子酸為標(biāo)準(zhǔn)品，水作為空白對(duì)照。PFPR總酚的含量按式（8）計(jì)算。

式中：A為根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算所得總酚含量，μg/mL；n為稀釋倍數(shù)；50為提取液定容體積，mL；m為樣品質(zhì)量，g；1000為μg到g的轉(zhuǎn)換。

1.2.6 不同粒徑PFPR功能性的測(cè)定

1.2.6.1 葡萄糖透析延遲指數(shù)（Glucose dialysis retardation index，GDRI） 實(shí)驗(yàn)參照Nsor-Atindana等[19]的方法，0.500 g的樣品加入25 mL葡萄糖溶液中（100 mmol/L），徹底混合。混合液裝入分子截留量為12000～14000 Da的透析袋中，放入200 mL去離子水中，在37℃下進(jìn)行振蕩透析。分別在30、60、90、120、150 min收集透析液，用葡萄糖氧化酶法測(cè)定葡萄糖含量。沒(méi)加樣品的作為對(duì)照。樣品加蒸餾水除去樣品本身葡萄糖影響。按照式（9）計(jì)算。

式中：C1為樣品中葡萄糖擴(kuò)散濃度，mmol/L；C2為空白對(duì)照中葡萄糖擴(kuò)散濃度，mmol/L。

1.2.6.2 DPPH·清除能力測(cè)定 參照周葵[20]的方法，樣液制備方法同1.2.5.1。取3 mL不同濃度樣液和3 mL DPPH·乙醇溶液（200μmol/L）于試管中，漩渦混合，避光靜置30 min后，用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)在517 nm下測(cè)定吸光值（Ai）；3 mL無(wú)水乙醇代替DPPH乙醇溶液作為空白組，測(cè)定吸光度值（Aj）；對(duì)照組則為3 mL蒸餾水代替樣品，測(cè)定吸光值（Ac）。照式（10）計(jì)算清除率。VC作為陽(yáng)性對(duì)照。

式中：Ai為樣品的吸光度值；Aj為空白組的吸光度值；Ac為對(duì)照組的吸光度值。

1.2.6.3 ABTS+·清除能力測(cè)定 ABTS+·清除能力的測(cè)定參照Nguyen等[21]的方法，樣液制備方法同1.2.5.1。7 mmol/L 2,2-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（ABTS）和2.45 mmol/L過(guò)硫酸鉀等體積混合，室溫下反應(yīng)12～16 h，得到ABTS反應(yīng)液，用水稀釋到734 nm下吸光度為（0.70±0.02）作為應(yīng)用液。取6 mL ABTS應(yīng)用液加入0.2 mL不同濃度樣品液，混勻后，室溫下避光存放6 min后，在734 nm下測(cè)定吸光值（Ai）。空白組為6 mL蒸餾水代替ABTS應(yīng)用液，測(cè)定吸光度值（Aj）；對(duì)照組為蒸餾水代替樣品測(cè)定吸光值（Ac）。照式10計(jì)算清除率，VC作為陽(yáng)性對(duì)照。

1.3 數(shù)據(jù)處理

以上實(shí)驗(yàn)均重復(fù)三次。采用Origin Pro9.1軟件作圖，用SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，各組數(shù)據(jù)采用Duncan多重比較法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)（P<0.05，差異顯著）。

2 結(jié)果與分析

2.1 粉碎對(duì)PFPR的顆粒結(jié)構(gòu)及微觀形態(tài)的影響

各組分PFPR的粒度測(cè)定見(jiàn)表1，以D10、D50、D90分別表示各級(jí)分粉體粒徑分布。由表1可見(jiàn)，級(jí)分1至級(jí)分6，粉體粒徑逐漸減小。植物細(xì)胞的尺寸一般處于8～89μm之間，級(jí)分5和級(jí)分6有90%以上的粉體粒徑都屬于這個(gè)范圍，故級(jí)分5粉體和級(jí)分6粉體都達(dá)到了細(xì)胞級(jí)別的粉碎。細(xì)胞級(jí)別的粉碎，將更有利于其中有效成分的暴露和溶出。

表1 不同粒徑PFPR的粒度測(cè)定結(jié)果（μm）Table 1 Measuring result of different particle size PFPR (μm)

不同粒徑PFPR的微觀結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1，在放大30倍的條件下，即由圖C、D、E、F、G、H明顯可見(jiàn)隨著粉體粒徑D50的減小，PFPR的微粒粒度尺寸也減小，粉體數(shù)量增多。放大1000倍的條件下，PFPR在粒徑D50為217.00μm（c）、183.50μm（d）、145.67μm（e）結(jié)構(gòu)比較完整，表面皺縮，隱約可見(jiàn)蜂窩狀結(jié)構(gòu)。在纖維中還可以看到一些空隙的存在，這些空隙的存在將有利于物料的吸水膨脹。PFPR在粒徑D50為86.73μm（f）及39.33μm（g）時(shí)，雖然結(jié)構(gòu)被破壞，但是粉體之間還存在著粘連。PFPR經(jīng)球磨后，粉體粒徑D50值達(dá)到20.23μm（h）時(shí)的纖維結(jié)構(gòu)則被嚴(yán)重破碎。粉碎程度的增加，會(huì)暴露出更多的有效成分，但是過(guò)度的粉碎，纖維的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及活性基團(tuán)也會(huì)受到破壞。這可能是導(dǎo)致不同粒徑FPFR理化性和功能性差異的原因之一。

圖1 不同粒徑PFPR的微觀結(jié)構(gòu)Fig.1 Microstructure of different particle size PFPR

2.2 粉碎對(duì)PFPR粉體學(xué)性質(zhì)的影響

以各級(jí)分D50粒度表述，分析各級(jí)分的粉體學(xué)性質(zhì)，結(jié)果如表2所示，PFPR粒徑D50由217.00μm減小到39.33μm，堆積密度和振實(shí)密度都逐漸增大，主要是由于粉碎使得PFPR粉體粒子增多，微粒間空隙增多。由圖1也可見(jiàn)，隨著粒徑的減小，纖維逐漸被撕裂呈絨毛狀，故等質(zhì)量的物質(zhì)粒徑越小，體積越大。當(dāng)PFPR進(jìn)行球磨粉碎后，粉體的堆積密度、振實(shí)密度又明顯的減小，可能因?yàn)榍蚰シ鬯槠茐牧死w維的結(jié)構(gòu)，使得纖維內(nèi)部的網(wǎng)狀架構(gòu)粉碎坍塌。而休止角則隨著粒徑的減小而增加，這是因?yàn)殡S著PFPR粒徑的減小，粉體的比表面積增加，因而相互間摩擦力和引力增加，顆粒間更緊密的聚集[5]，使得粉體粒徑越小流動(dòng)性越差。與陳緒龍等[13]報(bào)道的三七粉不同粒徑的振實(shí)密度和休止角的變化趨勢(shì)有所差異，在此文中，振實(shí)密度隨著三七粉粒徑的減小而減小，休止角隨著粒徑的減小而增大。這與物料本身的性質(zhì)及粉碎的級(jí)別也有一定關(guān)系。

表2 不同粒徑PFPR的粉體學(xué)性質(zhì)Table 2 Micromeritic propertiesof different particle size PFPR

2.3 粉碎對(duì)PFPR理化性質(zhì)的影響

膨脹力是指纖維樣品浸入過(guò)多的水中，平衡后樣品膨脹后體積與樣品重量的比例。膨脹力與纖維的組成及物理結(jié)構(gòu)（孔隙率、結(jié)晶度）有關(guān)。由表3可知，隨著粒徑的減小，PFPR粉體的膨脹力先增加，后減小。PFPR在平均粒徑為145.67μm時(shí)，膨脹力最大，為20.50 mL/g。在PFPR粒徑由217.00μm減小到145.67μm時(shí)，膨脹力增加。粉碎增加了PFPR的微粒數(shù)，表面積增加，曝露了更多的極性基團(tuán)，有利于PFPR粉體中纖維膨脹力的增加[11]。隨著粒徑的減小，膨脹力減小，這源于進(jìn)一步的粉碎破壞了纖維和多糖的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致部分水溶性物質(zhì)的溶出，使得粉體對(duì)水分的束縛力減小[5]。王安建等[7]也指出過(guò)度的粉碎，會(huì)破壞纖維的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致物理性能下降。球磨以后所得PFPR粉體的膨脹力最低，主要是因?yàn)榍蚰?duì)纖維的結(jié)構(gòu)造成了到達(dá)細(xì)胞級(jí)別的破壞，所以吸膨脹力減弱。

各粒徑PFPR粉體的膨脹力均高于唐明明等[11]報(bào)道的水芹粉末（8.96 mL/g），粒徑為145.67和86.73μm時(shí)，PFPR的膨脹力近似于Raghavarao等[22]報(bào)道的椰子膳食纖維的膨脹力（17～20 mL/g）。膳食纖維的膨脹力與微粒結(jié)構(gòu)、提取方式、處理方式及膳食纖維含量都有關(guān)。

持水力表示在外界力的作用下，樣品對(duì)水的保持能力。不同粒徑PFPR粉體的持水力隨著粉體粒徑的減小，先增大后減小，這是由于粉體粒徑開(kāi)始減小時(shí)，開(kāi)始暴露粉體中的親水基團(tuán)等，從而持水力增加，而隨著粉體粒徑的進(jìn)一步減小，易吸水溶脹的纖維和基團(tuán)被打斷，表面性質(zhì)發(fā)生了變化，對(duì)水分的束縛能力減小，從而使得持水能力降低[4]。持水力在PFPR平均粒徑為145.67μm時(shí)最高，為19.01 g/g。所有粒徑的PFPR粉體的持水力都高于水芹粉[11]（7.54 g/g）、石榴皮粉[14]（5 g/g）。Tejada-Ortigoza等[23]指出合適的IDF/SDF比將有助于纖維結(jié)合更多的水，提高其持水力。同時(shí)，持水力還受微粒大小、加工條件、表面特性（如多孔性、電荷密度，微觀結(jié)構(gòu)等）影響。

持油力用來(lái)評(píng)價(jià)樣品吸收脂肪的能力，持油力的存在可以減少食物加工過(guò)程中脂肪的流失，還可以在腸道中吸附脂類(lèi)，降低血清中膽固醇的含量，從而起到降血脂作用。由表3可知，不同粒徑PFPR粉體的持油力也是呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，在PFPR粒徑為145.67μm時(shí)，持油力最高，為3.62 g/g。高于西柚1.20～1.52 g/g，柑橘1.81 g/g，蘋(píng)果0.60～1.45 g/g，但是不及野生芒果皮膳食纖維的持油力（18.7 g/g）[24]。粉體的持油力還與表面特性、電荷密度，粉體微粒疏水性等有關(guān)，Navarro-González等[25]指出，馬鈴薯較低的持油力可能與其有限的木質(zhì)素含量有關(guān)。

表3 不同粒徑PFPR的理化性質(zhì)比較Table 3 Physicochemical characteristics of different particle size PFPR

陽(yáng)離子交換能力也隨著粒徑的增加先上升后降低，因?yàn)檫m當(dāng)?shù)姆鬯楸┞读死w維中一些可與陽(yáng)離子進(jìn)行交換羥基和羧基之類(lèi)的側(cè)鏈基，而當(dāng)過(guò)度的粉碎時(shí)，由于摩擦力、正壓力和剪切力等的作用，使長(zhǎng)鏈的纖維發(fā)生斷裂，同時(shí)側(cè)鏈基團(tuán)也受到不同程度的破壞，導(dǎo)致其陽(yáng)離子交換能力下降[5]。

不同粒徑PFPR粉體微粒的結(jié)合水力及黏度的結(jié)果與前面測(cè)定得膨脹力、持水力和持油力變化趨勢(shì)大致相同，適當(dāng)?shù)姆鬯槭蛊湓黾?，過(guò)度粉碎后導(dǎo)致降低。這與李倫[26]所研究的脫脂米糠膳食纖維結(jié)果相類(lèi)似，其發(fā)現(xiàn)脫脂米糠的粒徑適當(dāng)粉碎減小，纖維的陽(yáng)離子交換能力、持油力、持水力會(huì)有一定的升高，但是當(dāng)粒度小于20 μm時(shí)，則開(kāi)始下降。王安建[7]、趙萌萌[4]等也得出了類(lèi)似的結(jié)論，過(guò)度的微粉碎會(huì)對(duì)粉體微粒中膳食纖維的結(jié)構(gòu)也會(huì)造成破壞，導(dǎo)致膳食纖維的功能活性降低。

PFPR微粒粒徑的大小影響理化性及其在食品加工中的應(yīng)用，此外微粒制備的原料，前處理及實(shí)驗(yàn)參數(shù)，制備方法、其化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)等同樣具有重要作用。

2.4 不同粒徑PFPR的GDRI值變化

目前研究已經(jīng)表明，膳食纖維在人體腸道內(nèi)通過(guò)阻礙葡萄糖擴(kuò)散，延遲餐后血糖上升，輔助預(yù)防和治療糖尿病。不同粒徑PFPR粉體的GDRI值如表4所示。GDRI值越大，說(shuō)明其對(duì)葡萄糖的透析延遲效果越好。由表4可知各粒徑PFPR對(duì)葡萄糖透析都具有顯著的延遲作用，且粒徑為145.67μm粉體在30 min時(shí)，對(duì)葡萄糖的透析延遲作用最好。相同透析時(shí)間下，隨著粒徑的減小（217.00～20.23μm），對(duì)葡萄糖的透析延遲效果先增加，后降低。這與不同粒徑PFPR粉體的黏度變化趨勢(shì)一致，這是由于纖維的黏度增加會(huì)降低體系的流動(dòng)性，阻止葡萄糖擴(kuò)散，而隨著黏度的降低，溶液流動(dòng)性增加，葡萄糖的吸收也就隨之增加。而同一粒徑下，隨著透析時(shí)間的增加（30～150 min），葡萄糖的透析延遲效果逐漸降低，粒徑為145.67μm粉體在30～150 min時(shí)，GDRI值由30.55%降低至9.50%。與Pichupa等[27]報(bào)道的不同粒徑酸橙渣纖維粉GDRI值隨時(shí)間的變化趨勢(shì)有所差異，在該研究中，同一粒徑下，GDRI值也隨透析時(shí)間的增加而降低，但是在同一透析時(shí)間下，GDRI值卻隨著粒徑的減小的增加，透析時(shí)間為30 min時(shí)，當(dāng)粒徑由300～450μm減小到38～63μm時(shí)，GDRI值由9.92%增加到20.04%。造成此差異的原因可能是提取方法的不同，在該研究中將酸橙渣纖維粉漂燙以后再浸泡在95%乙醇中，破壞了膳食纖維的植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，并導(dǎo)致了更大的孔隙率，從而提高了對(duì)葡萄糖分子在纖維網(wǎng)絡(luò)中的滯留。除提取方法外，原料本身的差異也可能是一個(gè)重要的原因。

表4 不同粒徑PFPR的GDRI值Table4 GDRI value of different particlesize PFPR

不同粒徑PFPR的GDRI值的變化趨勢(shì)與黏度變化趨勢(shì)相似。Nsor-Atindana等[19]在可可殼膳食纖維對(duì)葡萄糖透析延遲實(shí)驗(yàn)中也表明黏性在阻礙葡萄糖擴(kuò)散具有重要作用。膳食纖維的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)GDRI值也有影響，一定程度的粉碎可以增加粉體微粒，膳食纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)間相互作用可增加黏度，阻礙葡萄糖的透析。而當(dāng)過(guò)度粉碎時(shí)，粉體微粒中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，相互間作用減小，黏度降低，減弱了對(duì)葡萄糖的阻礙作用。此外，膳食纖維的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，本身對(duì)葡萄糖也具有吸附作用[28]。

除此之外，粉體中的多酚黃酮等物質(zhì)也會(huì)通過(guò)消化酶抑制作用，發(fā)揮延遲餐后血糖上升的效果[29]。有文獻(xiàn)提出，可溶性植物多糖的黏性與葡萄糖吸附的能力有直接相關(guān)性[30]。但是也有研究表明[29]膳食纖維的黏度對(duì)葡萄糖吸附能力沒(méi)有影響。因此，黏度對(duì)膳食纖維葡萄糖透析延遲作用的影響，還有待進(jìn)一步的研究。

2.5 粉碎對(duì)PFPR抗氧化能力的影響

由圖2A可見(jiàn)，在同一濃度下，隨著粒徑減小，各粉體對(duì)DPPH·的清除能力增加，其中球磨所得粒徑為20.23μm的粉體DPPH·清除能力最強(qiáng)。各粒徑PFPR粉體對(duì)DPPH·的清除能力隨著濃度的增加均呈增加趨勢(shì)。當(dāng)濃度為80 mg/mL時(shí)，球磨所得的粒徑為20.23μm的粉體，DPPH·清除率為60.28%，分別是粒徑范圍217.00～39.33μm粉體的6.94、6.12、2.80、2.22和1.95倍。但在同一濃度下，各粒徑粉體的DPPH·清除能力都低于VC。

圖2 不同粒徑PFPR對(duì)DPPH·（A）和ABTS+·（B）清除能力Fig.2 Clearancerate of PFPR with different particle sizesagainst DPPH·(A)and ABTS+·(B)

不同粒徑PFPR粉體的ABTS+·清除能力見(jiàn)圖2B，粒徑為217.00μm和183.50μm的粉體，基本未顯示出ABTS+·清除能力。粒徑為145.67～39.33μm的粉體，在設(shè)定的濃度范圍內(nèi)（5～80 mg/mL），對(duì)ABTS+·清除能力也很弱（0～2.87%、0～3.40%、0～6.89%），但經(jīng)過(guò)球磨所得的粒徑為20.23μm的粉體，在該濃度范圍內(nèi)對(duì)ABTS+·清除能力強(qiáng)于其他粒徑PFPR粉體（1.30%～23.04%），且與濃度呈正比例關(guān)系。各粒徑PFPR粉體的ABTS+·清除能力都要遠(yuǎn)低于VC。

無(wú)論是DPPH·清除能力，還是ABTS+·清除能力，隨著PFPR粉體粒徑的減小，清除能力都有所增加，尤其是經(jīng)球磨后的PFPR粉體，其清除能力明顯優(yōu)于其他粒徑粉體的清除能力。吳進(jìn)等[14]測(cè)定不同粒徑的石榴皮粉抗氧化性變化也發(fā)現(xiàn)了同樣的結(jié)果。主要是因?yàn)殡S著粉碎程度的增加，粒徑減小增大了粉體表面積，更多的多酚在提取過(guò)程中被釋放出來(lái)，尤其是球磨粉碎，使得PFPR粉體纖維結(jié)構(gòu)中包埋的一些多酚成分也得以釋放，所以對(duì)自由基的清除能力明顯增加。

2.6 PFPR的抗氧化能力與多酚含量的相關(guān)性分析

多酚作為功能性食品中抗氧化劑的天然來(lái)源，其含量是抗氧化能力的重要指標(biāo)[31]。由表5可見(jiàn)，PFPR粒徑由217μm逐漸減小到20.23μm，其多酚釋放量逐漸增加，尤其是當(dāng)粒徑減小到20.23μm時(shí)，多酚釋放量是粒徑為39.33μm粉體的3倍（P<0.05）。主要是因?yàn)殡S著粉碎程度的增加，粉體表面積變大暴露了更多的多酚。陶顏娟[32]在對(duì)小麥麩皮膳食纖維的研究中提到,酚酸與纖維素、半纖維素等結(jié)合在一起，一般的測(cè)定方法難以將其分離開(kāi)測(cè)定，而球磨粉碎，使得PFPR粉體纖維結(jié)構(gòu)中包埋的一些多酚成分也得以釋放，所以經(jīng)球磨粉碎后的PFPR粉體的多酚含量明顯增加。

表5 不同粒徑PFPR的多酚釋放量Table 5 Polyphenol content of PFPR with different particle sizes

由圖3可見(jiàn)，PFPR粉體的DPPH·清除率和ABTS+·清除率與PFPR中多酚釋放量存在顯著的相關(guān)性，決定系數(shù)分別為0.9179和0.9592。表明PFPR粉體的抗氧化作用主要與其所釋放的多酚類(lèi)物質(zhì)有關(guān)。這也進(jìn)一步證實(shí)經(jīng)球磨粉碎的PFPR抗氧化能力較其他粒徑粉體強(qiáng)的原因：球磨導(dǎo)致粉體結(jié)構(gòu)的破壞，釋放出更多的多酚類(lèi)物質(zhì)，而粉體的抗氧化主要與其多酚含量相關(guān)，所以經(jīng)球磨的PFPR粉體的抗氧化效果最好。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)PFPR隨著粒徑的減小，粉體堆積密度和振實(shí)密度先增加后降低，而休止角則逐步增加，說(shuō)明粉體粒徑越小，流動(dòng)性越差；膨脹力、持水力、持油力、結(jié)合水力、陽(yáng)離子交換能力及黏度也是隨著粒徑的減小，先增加后降低。通過(guò)不同粒徑PFPR粉體對(duì)葡萄糖透析延遲研究表明，各粉體對(duì)葡萄糖透析的延遲都有顯著作用。相同透析時(shí)間下，PFPR粒徑由217.00μm減小到20.23μm時(shí)，延遲作用先增加，后降低；同一粒徑下，隨著透析時(shí)間的增加（30～150 min），延遲作用逐漸減弱。粒徑為145.67μm粉體在透析時(shí)間為30 min時(shí)，延遲效果最好，此時(shí)GDRI值為30.55%。不同粒徑PFPR抗氧化實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，同一濃度下，隨著PFPR粒徑減小，對(duì)DPPH·和ABTS+·清除率逐漸增加；同一粒徑下，當(dāng)PFPR濃度逐漸增加時(shí)，對(duì)DPPH·和ABTS+·清除效果也緩慢增加。粒徑為20.23μm在80 mg/mL時(shí)，對(duì)DPPH·和ABTS+·清除效果最好，此時(shí)清除率分別為60.38%和23.04%。通過(guò)各粒徑PFPR的多酚含量與抗氧化性的相關(guān)性分析表明，PFPR中多酚的釋放量與其抗氧化效果存在著較強(qiáng)的相關(guān)性。其中DPPH·清除率與多酚的決定系數(shù)為0.9150，ABTS+·清除率與多酚的決定系數(shù)為0.9577。

不同粒徑的PFPR粉體特性不同，可根據(jù)不同的應(yīng)用范圍選擇合適的粒徑。綜合來(lái)說(shuō)，理化性質(zhì)方面，級(jí)分3即PFPR在粒徑D50為（145.67±10.50）μm時(shí)，膨脹力、持水力等均最好，可運(yùn)用于食品中，改善食品的品質(zhì)，同時(shí)因其具有良好的葡萄糖透析延遲能力，也可作為低GI食品原料進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。由于球磨破壞了纖維的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使得更多的酚類(lèi)物質(zhì)被釋放，級(jí)分6表現(xiàn)出更好的抗氧化活性，可以將其作為功能性成分在食品中進(jìn)行應(yīng)用。本研究的結(jié)果為PFPR的綜合開(kāi)發(fā)利用提供了一定的參考。