粉碎粒度對筍衣營養成分及特性的影響

洪森輝，陳佳媛，符寧珍

（閩南師范大學 生物科學與技術學院，福建 漳州 363000）

0 引言

我國既是竹筍生產大國也是消費大國。目前，竹筍主要用于鮮銷、加工筍罐頭和筍干等[1]。在竹筍加工過程中，高達70%的筍衣、筍頭、筍基等下腳料未被充分利用，造成資源浪費和環境污染。筍衣是筍體較嫩的筍殼，人們對其在食品加工中的應用進行了研究。龍立利等人[2]利用筍衣膳食纖維含量高的特點，研發出色澤黃亮、口感酥脆、筍香味濃的高纖筍衣餅干。黃金蘭等人[3]根據武夷山毛竹筍衣特性，研發出即食筍衣條、筍衣餅、梅菜筍衣絲和酥脆筍衣餅干，但有關粉碎粒度對筍衣營養成分及特性影響的研究鮮見報道。

通過對筍衣進行粉碎處理，制成不同粒徑粉體，分析比較各粒徑粉體基本營養成分和特性的差異，為筍衣的綜合利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

毛竹筍衣，市售；

鹽酸、硫酸、硼酸、氫氧化鈉、無水乙醇、無水乙醚，均為分析純。

1.2 儀器與設備

FW100 型高速萬能粉碎機、SX-2.5-12D 型箱式電阻爐，天津泰斯特儀器有限公司產品；OHAUS 型電子天平，奧豪斯儀器（常州）有限公司產品；EMS-8 型磁力攪拌器，天津歐諾儀器儀表有限公司產品；DHG-9070A 型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海昕儀儀器儀表有限公司產品；WSC-S 型色差計，上海儀電物理光學儀器有限公司產品；SHA-C 型恒溫水浴振蕩器，常州國華電器有限公司產品；TGL-20M型臺式高速冷凍離心機，上海盧湘儀離心機儀器有限公司產品；JSM-6010LA 型臺式掃描電子顯微鏡。

1.3 試驗方法

1.3.1 筍衣粉體制備

將毛竹筍衣粉碎，分別過40 目（450 μm）、80 目（200 μm）、100 目（154 μm）標準篩后密封包裝，依次對應編號為粉體I、II、III，干燥保存備用。

1.3.2 筍衣粉體基本營養成分的測定

水分：參照GB 5009.3—2016 食品安全國家標準食品中水分的測定；粗灰分：參照GB 5009.4—2016食品安全國家標準 食品中灰分的測定；粗纖維：參照GB/T 5009.10—2003 植物類食品中粗纖維的測定；粗蛋白：參照GB 5009.5—2016 食品安全國家標準食品中蛋白質的測定；粗脂肪：參照GB 5009.6—2016 食品安全國家標準食品中脂肪的測定。

1.3.3 筍衣粉體特性測定

（1）粒貌特征觀察。分別取少量不同粒徑的筍衣粉體，平鋪在雙面粘有導電膠的載物臺上，置于真空鍍膜機中，鍍膜噴金120 s 后，在掃描電鏡下觀察筍衣粉體粒貌特征。

（2）色澤測定。使用色差儀測定，其結果用L*值、ΔE 值表示。

（3）休止角和滑角測定。參考王維浩等人[4]的方法。分別按公式（1）和公式（2）計算粉體休止角θ（°）與滑角δ（°）。

式中：

H——漏斗高度，cm；

r——圓錐半徑，cm。

式中：H——玻璃板抬起端與水平面的高度，cm；

L——玻璃板長度，cm。

（4）堆積密度測定。參考周葵等人[5]的方法。取適量樣品，自由灑落到100 mL（V）量筒中（質量為m1），加至刻度線，準確測得質量（m2），按公式（3）計算樣品的堆積密度。

式中：m2——樣品與量筒的總質量，g；

m1——量筒質量，g；

V——樣品在量筒的體積，mL。

（5）吸濕率測定。參考陳緒龍等人[6]的方法。稱取經烘干至恒質量的不同粒徑樣品2.00 g（m1），平鋪在已恒質量的扁平稱量瓶中，置于底部盛有NaCl飽和溶液的干燥器，在25 ℃的恒溫下，每間隔一定時間稱量（m2）至樣品水分平衡為止。按公式（4）計算樣品吸濕率。

式中：m2——樣品吸濕后質量，g；

m1——樣品質量，g。

（6）溶解度的測定。參考王博等人[7]的方法。按公式（5）計算：

式中：m2——殘留物質量，g；

m1——樣品質量，g。

（7）膨脹力的測定。參考施建斌等人[8]的方法。按公式（6）計算膨脹力。

式中：V2——樣品吸水膨脹后體積，mL；

V1——樣品體積，mL；

m——樣品質量，g。

（8）持水力的測定。參考施建斌等人[8]的方法。按公式（7）計算持水力。

式中：m2——除去上清液沉淀后質量，g；

m1——樣品質量，g。

（9）持油力的測定。參考曾蓓蓓等人[9]的方法。按公式（8）計算持油力。

式中：m2——樣品和離心管的總質量，g；

m1——離心管質量，g；

m0——樣品質量，g。

（10）陽離子交換能力的測定。參考滿永剛等人[10]的方法并稍作改動。以酚酞為指示劑，分別用0.02 mol/L NaOH 慢慢滴定至微紅色，不斷振蕩5 min后不褪色視為終點（V1），以空白消耗的NaOH 量（V0）。陽離子交換能力（Cation exchange capacity，CEC）按公式（9）計算：

式中：V1——樣品消耗NaOH 的體積，mL；

V0——空白消耗NaOH 的體積，mL；

m——樣品質量，g。

1.4 數據處理與分析

數據采用Mean±SD 表示，采用IBM SPSS Statistics 25，Origin 8.0 軟件分析數據、作圖。

2 結果與分析

2.1 粉碎粒度對筍衣營養成分含量的影響

筍衣粉體營養成分含量比較（全干基礎%）見表1。

由表1 可知，隨著粒徑減小，粉體粗纖維含量大幅度下降（p<0.05），其中粉體III 比粉體I 和粉體II 分別下降38.66%和20.41%；而粗蛋白質、粗脂肪、粗灰分含量變化不大（p>0.05）。分析原因可能是粉碎越細，離子基團暴露越多，更容易受到酸堿破壞[11-12]。

表1 筍衣粉體營養成分含量比較（全干基礎%）

2.2 粉碎粒度對粒貌特征的影響

筍衣粉體粒貌特征比較見圖1。

圖1 筍衣粉體粒貌特征比較

掃描電鏡觀察發現，隨著粉碎粒度的減小，粉體顆粒變小，均勻度提高，其中粉體III 尤為明顯（如圖1 中a、b、c）；顆粒結構由相對平整和緊湊變得凸凹不平和疏松（如圖1 中d、e、f），其中粉體III 顆粒表面片狀突起，顆粒聚集成團，內部出現許多細微孔洞。出現這種變化主要是粉碎過程中，粉體受到剪切力和溫度等影響程度不同。以上不同粒度粉體微觀結構的變化與楊茉等人[13]、王博等人[7]、余青等人[14]的研究結果類似。粉體微觀結構的差異將直接影響到其物理特性及加工特性，進而影響到在食品加工中的應用。

2.3 粉碎粒度對色澤的影響

筍衣粉體色澤比較見表2。

表2 筍衣粉體色澤比較

由表2 可知，隨著粉體粒徑的減小，粉體L*值增大（p<0.05），色差ΔE 值減少（p<0.05），這與蔣靜等人[12]研究竹筍粉色澤變化結果類似。其中，粉體III 的L*值比粉體I 和粉體II 分別增加了8.51%和6.73%，粉體III 的ΔE 值比粉體I 和粉體II 分別減少了25.96%和25.38%。

2.4 粉碎粒度對物理特性的影響

2.4.1 對休止角和滑角的影響

筍衣粉體休止角和滑角比較見圖2。

圖2 筍衣粉體休止角和滑角比較

由圖2 可知，隨著粉體粒徑的減小，粉體休止角和滑角逐漸增大。其中，粉體III 休止角比粉體I和粉體II 分別增加了19.99%（p<0.05）和18.52%（p<0.05）。3 種粉體滑角差異顯著（p<0.05），其中粉體III 比粉體I 和粉體II 分別增加34.19%和17.23%。這可能隨粉體粒徑減小，顆粒間接觸面變大，粉體聚合力增大，更多顆粒互相吸引并聚合，形成不易分散的整體，導致流動性變差[15]。

2.4.2 對堆積密度的影響

筍衣粉體堆積密度比較見圖3。

圖3 筍衣粉體堆積密度比較

堆積密度反映粉體的填充性。由圖3 可知，隨著粉體粒徑的減小，粉體的堆積密度逐漸下降（p<0.05）；粉體越細則堆積密度下降越明顯。其中，粉體III 堆積密度比粉體I 和粉體II 分別減少26.45%和19.24%。筍衣粉體粒徑小，填充性較差，這可能由于粗纖維含量小造成的[16]，或粒徑減小，顆粒比表面積增大，容易聚合為團聚體，形成空隙較大的顆粒，導致單位體積粉體質量減少[17-18]。許青蓮等人[19]研究顯示，超微粉碎程度加大，苦蕎麥體積密度逐漸下降，試驗結果支持了這一觀點。

2.5 粉碎粒度對水合特性的影響

2.5.1 對吸濕率的影響

筍衣粉體吸濕率比較見圖4。

圖4 筍衣粉體吸濕率比較

由圖4 可知，3 種粉體在20 h 前吸濕性很強，在20 h 以后逐漸變緩，約80 h 時趨于平衡，吸濕性強弱依次為粉體III>粉體II>粉體I。粉體吸濕性和親水基團的數量、暴露程度及粉體顆粒比表面積有關，隨著粒徑的減小，粉體顆粒的親水基團暴露量增加，顆粒與空氣接觸的表面積增大，粉體抗吸濕性能和穩定性下降，吸濕性增強[15]。

2.5.2 對溶解度的影響

筍衣粉體溶解度比較見圖5。

圖5 筍衣粉體溶解度比較

由圖5 可知，隨著粒徑的減小，粉體的溶解度依次增加（p<0.05），其中粉體III 的溶解度分別比粉體I 和粉體II 提高了17.384%和7.460%。隨著粉體粒徑減小，細胞破碎程度提高，粉體中可溶性物質更易溶出[14]，且顆粒與水接觸的表面積增大，粉體在水中的分散性和溶解性提高[19]。

2.5.3 對膨脹力及持水力的影響

筍衣粉體膨脹力比較見圖6，筍衣粉體持水力比較見圖7。

圖6 筍衣粉體膨脹力比較

圖7 筍衣粉體持水力比較

由圖6 可知，隨著粉體粒徑的減小，膨脹力和持水力逐漸增加。其中，粉體III 膨脹力比粉體I 和粉體II 分別增加25.59%（p<0.05）和8.75%；粉體III 持水力比粉體I 和粉體II 分別增加了7.60%（p<0.05）和0.37%（p>0.05）。這可能是由于隨著粒徑的減小，顆粒中的親水基團暴露得越多，粉體顆粒與水分的接觸面增大，使得粉體膨脹力和持水力提高[20]。而蔣靜等人[12]研究發現，筍頭粉和筍體粉的持水性隨著粒徑的減少而減少，可能是試驗原料不同所導致。

2.6 粉碎粒度對持油力的影響

筍衣粉體持油力比較見圖8。

圖8 筍衣粉體持油力比較

由圖8 可知，隨著粉體粒徑的減小，持油力增加，其中粉體III 持油力比粉體I 和粉體II 均提高了15.33%（p<0.05）。這與蔣靜等人[12]及王博等人[7]研究結果一致，這可能是由于粒徑的減少，粉體暴露出更多的親油基團，使之包裹油體的能力提高。此外，粉體細化，其表面積增大，吸附能力增加，使得粉體持油力增加。這對筍衣加工制品朝著減肥、吸附膽固醇和降低血脂等功能性食品發展有指導意義[21]。來思彤等人[22]發現，苜蓿葉粉粒度越小則持油性越弱，這可能與原料本身的成分、表面特性、電荷密度等因素有關[23]。

2.7 粉碎粒度對陽離子交換能力的影響

筍衣粉體陽離子交換能力比較見圖9。

由圖9 可知，隨著粉體粒徑的減少，粉體CEC逐漸增加（p<0.05），其中粉體III 分別是粉體I 和粉體II 的2.5 倍和2.2 倍，與于曉紅等人[21]對不同粒徑發芽糙米CEC 變化結果類似，這可能是隨著筍衣粉體粒徑減小，暴露出更多與陽離子交換的活性基團。曹琦琦等人[23]研究百香果皮纖維粉時發現，隨著粒徑的減小，CEC 值出現先升高后降低的現象，表明過度粉碎導致羥基、羧基等與陽離子結合的側鏈基團被破壞，粉體中長鏈纖維斷裂，陽離子交換能力下降。粉體這種功能特性可為消化道提供緩沖環境，增加其保健功能[7]。

圖9 筍衣粉體陽離子交換能力比較

3 結論

隨著粉碎粒徑的減小，筍衣粉體微觀結構發生變化；粗纖維含量顯著降低，粗蛋白、粗脂肪和粗灰分含量差別不大；流動性變差，但水合特性、吸附特性和陽離子交換能力增強。研究結果為筍衣的加工和利用提供了技術支持。