夏秀東， 王 英， 劉小莉， 李 瑩， 單成俊， 周劍忠

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江蘇南京 210014)

藍(lán)莓果肉細(xì)膩，風(fēng)味獨特，含有豐富的糖類、氨基酸、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)及花色苷、酚類、黃酮等功能性物質(zhì)，其營養(yǎng)與保健價值遠(yuǎn)高于其他水果，常被譽為“世界漿果之王”[1]。藍(lán)莓具有促進(jìn)視紅素再合成、抗炎癥、改善循環(huán)、增強內(nèi)臟功能、抗衰老、提高免疫力、抗癌等多種生理功能[2-3]。近年來，世界各國的藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，藍(lán)莓產(chǎn)品層出不窮，涌現(xiàn)出大量的果汁類產(chǎn)品，同時也產(chǎn)生了大量藍(lán)莓廢棄果渣，最多可占鮮果質(zhì)量的20%[4]。有研究指出，有超過15%的多酚和 71.8% 的花青素殘留于果渣中，而只有36%～39%的多酚和13%～23%的花青素存在于巴氏殺菌的藍(lán)莓果汁中[5]。因此，藍(lán)莓果渣的再利用不僅能減少環(huán)境污染，而且能大大提高藍(lán)莓中營養(yǎng)和功能成分的利用率。

食品經(jīng)過粉碎后可加快營養(yǎng)物質(zhì)的釋放，粒徑越小，營養(yǎng)物質(zhì)的釋放速度越快。隨著粒徑的減小，顆粒也更容易吸附在小腸的內(nèi)壁，使得營養(yǎng)物質(zhì)更容易被小腸吸收[6]。粉體的物理化學(xué)特性與粒度大小、成粉工藝緊密相關(guān)，決定了其被綜合利用的程度。物料的粉碎工藝一般有普通粉碎和超微粉碎2種[7]，普通粉碎僅能將物料組織破碎，而超微粉碎可將物料粉碎至細(xì)胞水平以下。超微粉碎是指將直徑在3 mm以上的顆粒通過物理(機(jī)械、氣流、球磨)的方法粉碎到直徑為10～25 μm的過程。超微粉碎方法有氣流粉碎法、機(jī)械粉碎法(干法和濕法)2種，無論是氣流粉碎法還是機(jī)械粉碎法，其基本原理大致相同，都是物料通過擠壓、碰撞、摩擦和剪切的相互作用而達(dá)到粉碎的目的。與普通粉碎相比，物料經(jīng)超微粉碎可有效改善粉體的粒度和結(jié)晶結(jié)構(gòu)，因此超微粉體具有良好的溶解性、分散性、吸附性、化學(xué)活性等獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，是一種理想的食品加工手段[8-9]。超微粉碎有利于食品中營養(yǎng)成分的釋放與吸收，可顯著地改善產(chǎn)品的食品品質(zhì)及加工性能，同時強化了功能性成分的溶出，提高其吸收利用率[6]。

干燥處理可使食品脫水，能有效抑制食物的呼吸作用以及其他生理作用，減少營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和損失，抑制微生物的生長，可大大延長食物的保藏期。同時，食品原料經(jīng)過干燥后方便運輸，大大提高了食品的流動性，為食品原料加工成多樣化的食品產(chǎn)品創(chuàng)造了條件。食品等加工行業(yè)常用的干燥方式主要有傳統(tǒng)的曬干、凍干、烘干、陰干及微波干燥和真空干燥等[10-11]。真空冷凍干燥技術(shù)是一項高新加工技術(shù)，該技術(shù)的原理是在真空狀態(tài)下，使預(yù)先凍結(jié)的物料中的水分不經(jīng)過冰的融化直接通過氣態(tài)升華而被除去，使物料干燥而不破壞其中的營養(yǎng)成分[12-13]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

兔眼藍(lán)莓，購自溧陽市白露山生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司；考馬斯亮藍(lán)G250、蒽酮、蕓香苷、一水合沒食子酸、α-淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖苷酶，購自上海阿拉丁生物科技股份有限公司。

1.2 試驗設(shè)備及儀器

QDGX-15型高速切割粉碎機(jī)，由江南大學(xué)食品裝備工程研究中心與無錫輕大食品裝備有限公司聯(lián)合研制；VK-600型破壁料理機(jī)，德國OROWA；WBL-MP301J型攪拌機(jī)，惠而浦(中國)股份有限公司；Mastersizer 2000型激光粒度分析儀，英國馬爾文儀器有限公司；TDL-40B型飛鴿型低速大容量離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；KH-75AS型電熱恒溫干燥箱鼓風(fēng)機(jī)，廣州市康恒儀器有限公司；FC-12A型真空冷凍干燥機(jī)，河北國輝實驗儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 藍(lán)莓的粉碎 稱取10 kg左右藍(lán)莓于QDGX-15型高速切割粉碎機(jī)中進(jìn)行超微粉碎，粉碎2次；稱取200 g藍(lán)莓于VK-600型破壁料理機(jī)中高速粉碎2 min(轉(zhuǎn)速 48 000 r/min)；稱取200 g藍(lán)莓于WBL-MP301J型攪拌機(jī)中低速粉碎2 min(轉(zhuǎn)速22 000 r/min)。粉碎后將樣品于 4 000 r/min 離心10 min，分離上清和藍(lán)莓渣，待測。

1.3.2 干燥 將得到的藍(lán)莓渣分為2份，1份于FC-12A型真空冷凍干燥機(jī)中干燥，溫度為-40 ℃，另1份于40 ℃ KH-75AS 型電熱恒溫干燥箱鼓風(fēng)機(jī)中烘干至恒質(zhì)量。

1.3.3 粒度測定 采用Mastersizer 2000激光粒度分析儀測定，將待測樣品置于粒度儀容器內(nèi)，使用蒸餾水作為分散劑，用超聲波對粉體進(jìn)行分散，測定其粒徑。

1.3.4 可溶性蛋白、可溶性總糖和還原糖含量的測定 參照王學(xué)奎的方法[14]采用考馬斯亮藍(lán)-G250法測定蛋白含量；用硫酸蒽酮比色法測定總糖含量；用3，5-二硝基水楊酸比色法測定還原糖含量。

1.3.5 花色苷含量的測定 參照趙慧芳等的方法[15]，采用示差法測定總花色苷含量。

1.3.6 總酚含量的測定 參照李靜等的方法[16]，采用福林酚比色法測定總酚含量。

1.3.7 總黃酮含量的測定 參照宋元清等的方法[17]，采用硝酸鋁比色法測定總黃酮含量。

1.3.8 總膳食纖維、可溶性膳食纖維和不可溶性膳食纖維含量的測定 參照汪紅等的方法[18]，采用酶質(zhì)量法測定總膳食纖維(total dietary fiber，簡稱TDF)、可溶性膳食纖維(soluble dietary fiber，簡稱SDF)和不可溶性膳食纖維(insoluble dietary fiber，簡稱IDF)含量。D10：一個樣品的累計粒度分布比例達(dá)到10%時所對應(yīng)的粒徑，μm；D50：一個樣品的累計粒度分布比例達(dá)到50%時所對應(yīng)的粒徑，也叫中位粒徑或中值粒徑，常用來表示平均粒度，μm；D90：一個樣品的累計粒度分布比例達(dá)到90%時所對應(yīng)的粒徑，μm；(D90-D10)/D50：粒度分布情況，越大分布越寬，越小分布越窄；D(3，2)：表面積平均粒徑；D(4，3)：體積平均粒徑。

1.3.9 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析 用Origin 8.0(OriginLab公司研發(fā))作圖，試驗數(shù)據(jù)運用SPSS 10中的One-Way ANOVA進(jìn)行分析，不同小寫字母代表處理間存在顯著差異(P<0.05)。每個處理重復(fù)3次。

2 結(jié)果與分析

2.1 粉碎方法對粒徑和藍(lán)莓渣得率的影響

經(jīng)不同粉碎方式粉碎后的藍(lán)莓渣粒徑情況如表1所示，為更加準(zhǔn)確地反映不同粉碎方式對藍(lán)莓的粉碎效果，筆者對D10、D50、D90、(D90-D10)/D50、D(3，2)、D(4，3)進(jìn)行了統(tǒng)計分析。結(jié)果表明，超微粉碎使藍(lán)莓渣的粒徑、表面積平均粒徑、體積平均粒徑均顯著小于高速粉碎、低速粉碎的相應(yīng)值，而且超微粉碎后的藍(lán)莓渣粒度分布更均勻。與低速粉碎相比，高速粉碎后的藍(lán)莓渣粒徑、表面積平均粒徑、體積平均粒徑均顯著小于低速粉碎的相應(yīng)值，然而，經(jīng)高速粉碎的藍(lán)莓渣在分布均勻度上與低速粉碎的并沒有顯著差異，這說明在傳統(tǒng)粉碎中，隨著粉碎機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，物料的粒徑變小，但轉(zhuǎn)速的增加并未顯著改善物料的均勻度。

表1 不同粉碎方法對粒徑的影響

注：同列數(shù)據(jù)后標(biāo)有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同。

圖1表明，粉碎方法會顯著影響藍(lán)莓渣的得率。超微粉碎后，得到的藍(lán)莓渣為藍(lán)莓總量的34.83%；高速粉碎后得到的藍(lán)莓渣為藍(lán)莓總量的38.56%；低速粉碎后，藍(lán)莓渣占藍(lán)莓總量的比例則高達(dá)47.98%。這一結(jié)果結(jié)合表1結(jié)果表明，藍(lán)莓粉碎得越細(xì)，藍(lán)莓渣殘留量越少。

2.2 粉碎方法對藍(lán)莓汁和藍(lán)莓渣中營養(yǎng)成分、生理活性物質(zhì)和膳食纖維含量的影響

藍(lán)莓含有豐富的營養(yǎng)成分和生理活性物質(zhì)(含酚、酮和花色苷)，不同的粉碎方法可能會影響這些物質(zhì)的釋放。超微粉碎、高速粉碎和低速粉碎對藍(lán)莓中營養(yǎng)物質(zhì)和生理活性物質(zhì)釋放的影響如表2所示，在藍(lán)莓汁中可溶性蛋白、可溶性總糖、還原糖、總黃酮和總酚含量排序均為超微粉碎>高速粉碎>低速粉碎，超微粉碎和高速粉碎藍(lán)莓汁中花色苷含量無顯著差異，但是顯著高于低速粉碎藍(lán)莓汁中花色苷含量；在藍(lán)莓渣中以上營養(yǎng)物質(zhì)和生理活性物質(zhì)的含量則與藍(lán)莓汁中的正好相反。結(jié)合表1、表2結(jié)果表明，隨著粒徑的減小，營養(yǎng)物質(zhì)和生理活性物質(zhì)有向藍(lán)莓汁中轉(zhuǎn)移的趨勢。此外，值得注意的是，無論使用何種粉碎方法，藍(lán)莓渣中均殘留大量的營養(yǎng)物質(zhì)和生理活性物質(zhì)，其中生理活性物質(zhì)(黃酮、酚類、花色苷)在藍(lán)莓渣中的含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于藍(lán)莓果汁中的相應(yīng)含量。

膳食纖維(dietary fiber，簡稱DF)主要是指不被人體消化吸收、對人體健康有重要意義的多糖類大分子物質(zhì)[19]。膳食纖維具有多種有利于健康的理化性質(zhì)，如吸水膨脹性、持水性、對有機(jī)成分的吸附性、填充作用和陽離子交換等。研究表

表2 不同粉碎方法對藍(lán)莓汁和藍(lán)莓渣營養(yǎng)和功能成分的影響

明，膳食纖維具有通便、降低血膽固醇含量、降低血糖含量、預(yù)防癌癥等諸多生理功效[20-23]，被稱為“第七大營養(yǎng)素”。表3結(jié)果顯示，隨著粒徑的減小(即粉碎方式從低速向超微變化)，藍(lán)莓汁和藍(lán)莓渣中的SDF含量均顯著增加，IDF含量則隨著粉碎粒度的減小有減少的趨勢。3種粉碎方法對藍(lán)莓汁、藍(lán)莓渣中的TDF含量沒有顯著影響。同時，表3結(jié)果表明，無論使用何種粉碎方式，藍(lán)莓渣中的SDF、IDF和TDF含量均顯著高于藍(lán)莓汁中的相應(yīng)值。

2.3 烘干方法對藍(lán)莓渣中營養(yǎng)成分、生理活性物質(zhì)和膳食纖維含量的影響

烘干方法對藍(lán)莓渣中的營養(yǎng)物質(zhì)和生理活性物質(zhì)的影響如表4所示，可以看出3種粉碎方式得到的藍(lán)莓渣經(jīng)冷凍干燥后可溶性蛋白、可溶性總糖和還原糖含量均顯著高于烘干后的藍(lán)莓渣中的相應(yīng)值。相比冷凍干燥，烘干能更好地保留經(jīng)超微粉碎后得到的藍(lán)莓渣中的總黃酮， 而干燥方式對高速粉碎和低速粉碎得到的藍(lán)莓渣中的總黃酮含量沒有顯著影響。干燥方式對3種粉碎方法得到的藍(lán)莓渣的總酚和花色苷含量均無顯著影響。筆者同時分析了烘干和冷凍干燥對3種粉碎方式得到的藍(lán)莓渣中的膳食纖維含量的影響。表5結(jié)果顯示，干燥方式對藍(lán)莓渣中的可溶性膳食纖維、不溶性膳食纖維和總膳食纖維含量均無顯著影響。

表3 粉碎方法對藍(lán)莓汁和藍(lán)莓渣膳食纖維含量的影響

表4 不同干燥方法對藍(lán)莓渣營養(yǎng)和功能成分的影響

表5 不同干燥方法對藍(lán)莓渣膳食纖維含量的影響

3 討論

植物類食品中的有效成分絕大部分存在于細(xì)胞液中，必須通過破壞其細(xì)胞壁和細(xì)胞膜將其釋放出來。普通的粉碎方式很難使細(xì)胞充分破碎，而超微粉碎則能充分破壞植物細(xì)胞的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜，使細(xì)胞中的有效成分釋放出來[6]。劉榮華等對牛蒡子中牛蒡子苷與牛蒡子苷元的研究表明，隨著粉碎粒徑的減小，牛蒡子苷元、牛蒡子苷的溶出均有不同程度的增加[24]。胥佳等發(fā)現(xiàn)，經(jīng)超微粉碎后的葡萄籽粉中的花色苷含量比普通粉碎的含量高28.5%[25]。李雅等發(fā)現(xiàn)，與普通飲片相比，經(jīng)超微粉碎后的黃芪粉中黃芪甲苷含量提高了57%，總皂苷含量提高了62%，黃芪多糖含量提高了35%[26]。本研究結(jié)果與他們的結(jié)果相似：經(jīng)不同方式粉碎后的藍(lán)莓渣粒徑、表面積平均粒徑、體積平均粒徑排序均為超微粉碎<高速粉碎<低速粉碎，同時藍(lán)莓經(jīng)超細(xì)粉碎后藍(lán)莓汁中的營養(yǎng)成分和生理活性物質(zhì)含量均顯著高于普通粉碎方法的相應(yīng)結(jié)果，而藍(lán)莓渣中殘留的營養(yǎng)成分和生理活性物質(zhì)減少。

超微粉碎可使藍(lán)莓中的可溶性膳食纖維含量比高速粉碎和低速粉碎的顯著增加。這可能是由于超微粉碎可使膳食纖維的粒徑減小、比表面積增大，破壞不溶性膳食纖維的結(jié)構(gòu)，增大非水溶性膳食纖維中的親水集團(tuán)的暴露率[27]。

烘干是干燥方式中最簡單、經(jīng)濟(jì)的方法，因而成為食品干燥中最常用的方法，但是由于在烘干過程中往往因使用較高溫度而使食品中的一些營養(yǎng)物質(zhì)、功能性成分變性或轉(zhuǎn)化，從而影響食品的營養(yǎng)價值、保健功能。冷凍干燥可最大程度地保留物料原來的化學(xué)組分和物理性質(zhì)，但是由于其設(shè)備復(fù)雜、昂貴、能耗高而僅適用于抗生素、水果、蔬菜等要求較高的物料干燥。筆者在干燥藍(lán)莓渣時為最大程度地保留其中的營養(yǎng)物質(zhì)和生理活性成分而使用了較低的烘干溫度(40 ℃)和冷凍干燥方式。結(jié)果表明，冷凍干燥的藍(lán)莓渣中的可溶性蛋白質(zhì)、可溶性總糖和還原糖含量均顯著高于烘干藍(lán)莓渣中的相應(yīng)值，這一結(jié)果與多數(shù)研究結(jié)果一致。然而，冷凍干燥和烘干后的藍(lán)莓渣中的總酚、總黃酮和花色苷含量并沒有顯著差異，這一結(jié)果與郭澤美等的研究結(jié)果有所不同[28]，他們的研究表明，60 ℃ 烘干后的葡萄果皮中的總酚、黃酮類物質(zhì)和花色苷含量顯著高于冷凍干燥后的葡萄果皮中的相應(yīng)值。筆者認(rèn)為，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是，雖然冷凍干燥過程能抑制有關(guān)酶的活性，但是在凍干完成并恢復(fù)至室溫后部分酶仍能恢復(fù)活性而使酚、黃酮和花色苷降解，而60 ℃烘干可使相關(guān)酶發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的失活從而不再降解酚、黃酮和花色苷。然而，筆者所使用的 40 ℃ 烘干過程雖能在一定程度上抑制相關(guān)酶活性，但不能使相關(guān)酶發(fā)生不可逆的失活，所以導(dǎo)致酚、黃酮和花色苷的降解。

4 結(jié)論

超微粉碎可顯著增加藍(lán)莓汁中營養(yǎng)成分、生理活性物質(zhì)和可溶性膳食纖維含量，同時減少其在藍(lán)莓渣中的殘留，提高藍(lán)莓的利用率。無論使用何種粉碎方法，藍(lán)莓渣中均殘留大量的營養(yǎng)物質(zhì)和生理活性物質(zhì)。與低溫烘干藍(lán)莓渣相比，冷凍干燥藍(lán)莓渣雖能更好地保留其中的營養(yǎng)成分，但是生理活性物質(zhì)含量并無顯著差異。由于藍(lán)莓渣中生理活性物質(zhì)的利用價值相對較高，所以在綜合考慮藍(lán)莓利用效率和藍(lán)莓渣加工成本后，筆者認(rèn)為藍(lán)莓超微粉碎和藍(lán)莓渣低溫烘干更適合藍(lán)莓加工和藍(lán)莓渣的廢物利用。

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