王子逸 張賓佳 趙思明 牛 猛 賈才華 熊善柏 房 振 李 晶

(華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)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(duì)于球形顆粒，粒度即為直徑。對(duì)于非球形顆粒，則有以表面積、體積為基準(zhǔn)的粒度表示方法[1]。粒度的測(cè)定目前主要采用激光粒度分析儀。食品粒度的大小對(duì)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(dá)80%；大豆的消化率為45%，大豆粉的消化率則高達(dá)80%以上[2]。人在吃飯時(shí)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(lái)源[4]、化學(xué)結(jié)構(gòu)[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(shí)驗(yàn)主要有體內(nèi)消化法和體外消化法。體內(nèi)法耗資、費(fèi)力、效率低、重復(fù)性、可比性差、同時(shí)測(cè)值又受種種條件限制[8]，體外法相對(duì)簡(jiǎn)單快速，重復(fù)性好[9]。

隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)方便、衛(wèi)生、自動(dòng)化以及智能化的烹飪儀器的需求越來(lái)越高，破壁機(jī)就是時(shí)下熱門的機(jī)械。破壁機(jī)是一種能夠瞬間擊破食物細(xì)胞壁，釋放植物生化素的機(jī)器，同時(shí)，破壁機(jī)可以減小食物的粒度，從而增加食物的消化性。為此，本實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shè)備

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

1.3 方法

1.3.1 破壁機(jī)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(zhuǎn)移到破壁機(jī)中，加入約60 ℃熱水1 000 g，啟動(dòng)機(jī)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(cè)定消化率。

1.3.2 球磨機(jī)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(jī)中，在3 000 r/min的轉(zhuǎn)速下破碎1.5、3、4.5 min，取樣，備用。

1.3.3 粒度的測(cè)定

采用Mastersizer 激光粒度分析儀測(cè)定。

1.3.4 消化率的測(cè)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(nèi)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(nèi)孵育，孵育時(shí)間分別為0、10、20、60、90、120 min。到達(dá)設(shè)定時(shí)間間隔后，立即取出0.5 mL反應(yīng)液，并加入4 mL 80%乙醇溶液終止反應(yīng)，離心后，采用葡萄糖試劑盒測(cè)定上清液中葡萄糖含量[10,11]。

式中：A1為樣品吸光值；A2為標(biāo)準(zhǔn)葡萄糖試劑吸光值；A3為空白吸光值；C1為標(biāo)準(zhǔn)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(shù),k=495；18為單位換算系數(shù)，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(píng)價(jià)

將破壁后的樣品立即進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，人數(shù)為5人，按照表1中感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分。

表1 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.3.7 數(shù)據(jù)處理

使用SAS軟件和Excel 2007處理數(shù)據(jù)。除粒徑外其余實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。

2 結(jié)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(xiàn)雙峰正態(tài)分布，同時(shí)隨著破壁時(shí)間的增長(zhǎng)左峰會(huì)有一定的增加，雖然幅度不大。這種現(xiàn)象的原因是由于破壁不均勻?qū)е碌摹４送?，隨著破壁時(shí)間的延長(zhǎng)雙峰的位置漸漸向左偏移，說(shuō)明隨著破壁時(shí)間的增長(zhǎng)，物料的整體粒徑越來(lái)越小。由表2的平均粒徑可知，隨著檔位的增加，破壁時(shí)間的增長(zhǎng)，物料的平均粒徑是越來(lái)越小的。3個(gè)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(guān)。

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(jié)晶結(jié)構(gòu)、淀粉來(lái)源、淀粉的改性、食品的加工處理方式以及食品的儲(chǔ)藏過(guò)程等[12]。粒度對(duì)淀粉消化率的影響很大，Harmeet 等[13]對(duì)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(lián)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(shí)間的增加淀粉的消化率逐漸增加，隨著消化的進(jìn)行，淀粉消化速率有降低的趨勢(shì)，同時(shí)，隨著檔位增加以及破壁時(shí)間的增長(zhǎng)，淀粉的消化率逐漸增大，后趨于平緩。這可能是由于轉(zhuǎn)速增加，破壁時(shí)間增長(zhǎng)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(yàn)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(nèi)部存在黏性多糖聚合物大分子(糖蛋白)[16]，這些物質(zhì)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(qiáng)度更大的球磨機(jī)破碎薏仁，來(lái)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(jī)破碎相比，球磨后薏仁的粒徑要遠(yuǎn)小于破壁機(jī)破壁的粒徑，而且球磨后，粒度分布沒(méi)有出現(xiàn)雙峰曲線，這可能是由于球磨機(jī)比破壁機(jī)破碎物料更均勻，或者可能是由于破壁機(jī)破壁時(shí)間太短。消化率方面球磨和破壁機(jī)相比并沒(méi)有特別大的差距，說(shuō)明破壁機(jī)的破壁效果已經(jīng)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(guān)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(guān)性(P<0.01)，薏仁的粒徑與消化率有顯著相關(guān)性(P<0.05)，山藥和球磨薏仁的消化性與粒徑?jīng)]有顯著的相關(guān)性(P>0.05)。從紅豆和薏仁的數(shù)據(jù)分析來(lái)看，粒度與消化率是負(fù)相關(guān)的，即粒度減小消化率會(huì)增加，因?yàn)樵黾恿吮砻娣e；山藥的粒徑與消化率的相關(guān)性不顯著可能是因?yàn)樵媳旧硭鶎?dǎo)致，而球磨薏仁的消化率之間并沒(méi)有顯著性差異，因此相關(guān)性不明顯。

表3 相關(guān)性分析

2.5 感官評(píng)價(jià)

表4是破壁機(jī)感官評(píng)價(jià)表，從表5可以發(fā)現(xiàn)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(dá)到9.00。此外通過(guò)表1還可以發(fā)現(xiàn)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(dǎo)致口感粗糙。山藥干的得分普遍偏低。

表4 破壁機(jī)感官評(píng)價(jià)

3 結(jié)論

粒度與消化性有一定的相關(guān)性，紅豆和薏仁的粒徑與消化性呈顯著負(fù)相關(guān)，即粒徑越小，消化率越大；山藥的粒徑與消化性沒(méi)有相關(guān)性；球磨薏仁的粒徑與消化率沒(méi)有相關(guān)性，這是因?yàn)榍蚰ズ罅较嗖畈淮?，且球磨后的消化率與破壁機(jī)破壁后的消化率差別不大；對(duì)比3種物料淀粉消化性發(fā)現(xiàn)，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(guān)系，3種物料粒度上的差異還需從物料本身的結(jié)構(gòu)和組成成分來(lái)分析，需要進(jìn)一步的研究；感官評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)與原料有很大關(guān)系。綜合來(lái)看，破壁機(jī)可以增加物料消化率，其原理是通過(guò)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(duì)于顆粒感不明顯、易黏結(jié)的食品，其粒徑與消化率的關(guān)系并不明顯。