不同粒径的青龙冲调类膳食纤维粉的制备及理化特性研究

不同粒径的青龙冲调类膳食纤维粉的制备及理化特性研究

冲调式食品纤维产品具有方便的食用、储存和贮藏功能，具有良好的消费需求和市场前景。研究显示微粉碎技术可将食品物料中膳食纤维由几百微米降低至几十或者十几微米，同时不同粒径的膳食纤维理化及功能特性也明显不同。当孜然膳食纤维的粒径由380μm减小至120μm时，粒径越小，保水能力越好、吸水膨胀性越大、脂肪吸收能力越强；但是继续减小至106μm时，保水能力、吸水膨胀性、脂肪吸收能力均有下降的趋势青稞麸皮作为富含功能成分较多的谷物副产物一直被低值化利用，因此探究适合青稞麸皮加工的新型技术，阐明其理化功能特性变化规律，对于扩大青稞麸皮在食品体系中的应用，促进青稞资源精深加工与提质增效具有深远的产业意义。本实验采用气流冲击磨将青稞麸皮加工成不同粒径的麸皮粉，并以高速旋风粉碎机制备的粒度较大的青稞麸皮粉为对照，探究青稞麸皮不同粒径对其结构、理化与功能特性的影响，考察不同的粉碎粒径对青稞膳食纤维粉的冲调性能及感官品质等的影响，以期为青稞麸皮的应用开发提供理论依据。1材料和方法1.1化学试剂及试剂青稞麸皮由拉萨林涛农业科技开发有限公司提供，品种为藏青2000。总膳食纤维测定试剂盒SIGMA；Megazyme淀粉总量检测试剂盒、D-葡萄糖检测试剂盒Megazyme；硫酸、无水乙醚、盐酸、丙酮、磷酸钠国药集团化学试剂有限公司；硼酸、氢氧化钠、95%乙醇、冰乙酸、硝酸银、氯化钠北京化工厂；以上所有试剂均为分析纯。1.2气流冲击磨过程SL-250A型高速多功能粉碎机永康市松青五金厂；LNI-66A气流冲击磨北京协同创新研究院；Mastersizer3000激光粒度仪英国马尔文公司；SU8010扫描电镜日立公司；KDY-2980凯氏定氮仪北京瑞邦兴业科技有限公司。1.3方法1.3.1中青稞麸皮的制备采用万能粉碎机，粉碎青稞麸皮，过40目筛，筛上物重新粉碎，直至筛下物质量为总质量的95%以上，得到粗青稞麸皮（Coarsehighlandbarleybran，CHB）；调节气流冲击磨主机频率为50Hz、分级机频率为20Hz、引风机频率为50Hz，得到中青稞麸皮（Mediumhighlandbarleybran，MHB）；调节气流冲击磨主机频率为50Hz、分级机频率为35Hz、引风机频率为50Hz，得到细青稞麸皮（Finehighlandbarleybran，FHB）；调节气流冲击磨主机频率为50Hz、分级机频率为50Hz、引风机频率为30Hz，得到超细青稞麸皮（ultrafinehighlandbarleybran，UHB）。1.3.2粒径检测测试采用英国马尔文Mastersizer3000激光粒度仪，采用干法粒径测试系统进行粒径测定。颗粒折射率为1.52，颗粒吸收率为0.100。1.3.3微观结构观察扫描电子显微镜观察参照Ma等人1.3.4膳食纤维酶活性测定参考AOAC991.43《食物中总的、可溶性和不溶性膳食纤维酶-重量法MES-TRIS缓冲液》方法测定青稞麸皮中总膳食纤维含量、可溶性膳食纤维含量、不可溶性膳食纤维含量。1.3.5水源和特性1.3.5.1.储水能力的测量青稞麸皮保水能力的测定参照AMAK等人的方法并稍作修改1.3.5.2.2亲水性能青稞麸皮吸水膨胀性的测定参照Sowbhagya等人的方法并稍作修改1.3.5.3.脂肪吸收能的测量青稞麸皮的脂肪吸收能力的测定参照AMAK等人的方法并稍作修改1.3.6阳离子交换能力青稞麸皮的阳离子交换能力的测定参照陆红佳等人1.3.7葡萄糖的吸收能力青稞麸皮的葡萄糖吸收能力的测定参照PeerajitP等人1.3.8深色参照GB/T5492-2008《粮油检验粮食、油料的色泽、气味、口味鉴定》，采用CM-700d分光测色计进行测量。1.3.9稳定试验稳定性测定参考唐遵峰1.3.10.0结块率结块率测定参考乐梨庆1.3.11.感官评估感官评价方法以LS/T3302-2014为基准，参考冯飞1.4ansd的的表达每个实验重复三次，实验数据用均值±标准差（Mean±SD）来表示。采用SPSS25.0统计软件进行数据分析处理，用单因素方差分析ANOVA，以Duncans多重比较检验显著性，2结果与分析2.1平均粒径分布如图1和表2所示，经过不同参数条件的气流冲击磨处理后，青稞麸皮样品的粒径分布基本呈单峰，粒径较为均一。粉碎后得到的四种不同粒径样品的平均粒径分别为164μm（CHB）、53.2μm（MHB）、33.4μm（FHB）和23.2μm（UHB）。同时，随平均粒径的降低，D2.2青稞麸皮中膳食纤维的生长特性如图2所示，平均粒径为164μm的青稞麸皮各组分均具有较为完整的结构，而平均粒径减小至33.4μm时，青稞麸皮的纤维结构被打碎，呈不同形状的小团块，各组分在变得更细小的同时也变得更加的分散。气流冲击磨进一步将平均粒径减小至23.2时，由于小颗粒表面的原子能量处于一种不稳定的状态，小颗粒聚集成为小团块，团块间隙增大。平均粒径为164μm时，青稞麸皮中的膳食纤维呈大片状存在，结构完整，表面较为光滑，有少许的浅浅的沟壑存在。当物料被粉碎至平均粒径为53.2μm时，膳食纤维被撕裂，部分膳食纤维以小片状存在，以大片状存在的膳食纤维出现裂痕；当物料被粉碎至平均粒径为33.4μm时，膳食纤维基本被撕碎，纤维表面出现较大的裂口以及孔隙，部分小颗粒物质（如淀粉等）开始附着于纤维表面；当物料被粉碎至平均粒径为23.2μm时，纤维基本呈小片状存在，且表面有较多孔隙，此时，有更多的小颗粒团聚在一起，纤维被蛋白、淀粉等小颗粒附着。2.3纤维组成成分不同粒径的青稞麸皮膳食纤维含量及组成的检测结果如表3所示。由表3可知，膳食纤维是青稞麸皮的主要组成成分，总膳食纤维（TotalDietaryFiber，TDF）含量达51%以上，远高于米糠（27.04g/100g）、橘皮（36.9g/100g）膳食纤维良好的功能特性使青稞麸皮具有了功能性产品开发方面的潜力。一些研究表明，微粉化可以提高膳食纤维中可溶性膳食纤维的含量2.4青稞麸皮的平均粒径不同粒径青稞麸皮的水和特性检测结果如表4所示。由表4可知，当青稞麸皮的平均粒径从164μm减小到23.2μm时，保水能力由4.12g/g下降至2.76g/g，降低近2/3；当青稞麸皮的平均粒径减小到53.2μm时，脂肪吸收能力降至原样的86%，继续减小粒径至23.2μm，脂肪吸收能力维持不变，与53.2μm时没有显著差异。一般来讲，纤维保水能力和脂肪吸收能力主要受颗粒间堆积作用、孔隙大小以及分子水结合能力三者共同作用的影响。保水能力和脂肪吸收能力随着粒径减少而降低可能是由两方面原因导致：（1）随着气流冲击磨粉碎强度的增加，青稞麸皮基质不断破碎变小，部分糊分层细胞壁结构被破坏，使其对水分和油脂的束缚能力变差，这与赵萌萌等对青稞麸皮的研究结果一致2.5阳离子交换能力由于膳食纤维的化学结构中包含羧基、羟基和氨基等侧链集团，因此可以产生类似弱酸性阳离子交换树脂的作用。阳离子交换能力高的膳食纤维可以诱捕、破坏和分解脂质乳剂，从而减少脂质和胆固醇的扩散和吸收不同粒径青稞麸皮的阳离子交换能力如表4所示。由表4可知，当青稞麸皮的平均粒径由164μm减小到23.2μm时，阳离子交换能力增强。这可能是因为粒径的减小使更多的类似弱酸性阳离子交换树脂作用的基团暴露，从而使得阳离子交换能力增加。这与姜渣的变化研究结果一致2.6葡萄糖吸收能力葡萄糖吸收能力是考察膳食纤维在肠道消化过程中对葡萄糖抑制和转运的能力的指标。采用三种不同浓度的葡萄糖（50、100和200mmol/L）评估不同粒径青稞麸皮的葡萄糖吸收能力，结果如表4所示。当平均粒径从164μm减小至23.2μm，葡萄糖吸收能力无显著性变化，即粒径的减小对葡萄糖吸收能力几乎不产生影响。这可能是因为粒径的减小并没有提高麸皮中SDF的含量，而高黏度的SDF是导致的葡萄糖分子截留、葡萄糖扩散延迟的重要因素，因此青稞麸皮粒径的减小对葡萄糖吸收能力没有影响。但葡萄糖吸收能力与葡萄糖浓度基本成正比。以UHB为例，当葡萄糖浓度从50mmol/L增加至200mmol/L时，葡萄糖吸收能力由0.77mmol/g提高至2.24mmol/g。即随着葡萄糖浓度的提高，青稞麸皮的葡萄糖吸收能力也会增大，这一变化与孜然膳食纤维对葡萄糖的吸收能力的研究结果一致2.7深色色泽是食品感官的重要指标之一，膳食纤维颜色过深会限制其在食品中的使用，因此改善膳食纤维色泽非常必要2.8小粒径青稞麸皮冲调性研究为了评估青稞麸皮应用于冲调粉的可能性，对青稞麸皮的冲调特性和口感进行评价。如图3、表5所示，随粒度的减小，青稞麸皮粉感官综合评分提高。CHB色泽不均匀，夹杂较多浅色或深色颗粒。随粒径减小，色泽更为均匀，色泽的接受度更高。四种粒径的青稞麸皮在气滋味方面无显著性差异，总体评分较低，因此在气滋味方面需要改善，这也表明，与气滋味较好的原料复配以改善青稞麸皮食品的风味可能是一个重要方向。四种不同粒径的青稞麸皮在口感方面有较明显的差异，当粉碎粒径减小至23.2μm时，颗粒粗糙感完全消失，入口柔和细腻，但随粒径减小，评价员的分歧是增加的，这表明对于较粗的青稞麸皮，评价员一致认为口感较差，但对于较细的青稞麸皮，仍有一部分人较难接受其口感，可能是受到不尽理想的风味和外观的影响。四种粒径的青稞麸皮冲调性均较好，只有极少量的结块，且随粒径的减小，结块程度降低，这与结块性实验结果一致。四种不同粒径的青稞麸皮冲调后都有较好的稳定性，均没有发生严重的分层，这与稳定性实验结果一致。且随粒径的减小，评价员的感官评价一致性增加，这表明UHB组织状态和接受度均更优。综合感官评价结果可见，小粒径青稞麸皮（UHB）的口感评分增加最多，这可能是因为随着青稞麸皮粒径的降低，具有片层结构的大粒径麸皮逐渐变成了颗粒结构。在口腔咀嚼过程中，越接近圆形结构的颗粒与口腔的摩擦力越小，颗粒感越弱，最终呈现出爽滑的口感。冲调粉的稳定性和结块性是决定冲调类产品品质的重要因素。青稞麸皮冲调样品静置时间延长至10min或30min时，随时间延长稳定性越来越差，但UHB的稳定性始终优于其它样品，说明粒度对其稳定性有一定影响。研究表明超微麸皮对水和油脂有较好的吸附能力，这使得其具有一定乳化潜力3青稞麸皮纤维的结构气流冲击磨粉碎技术可高效降低青稞麸皮的粒